西北生态需水研究(1)程力学毕业论文(2)

4 基于遥感与gis技术的区域生态需求计算方法

4．1 利用遥感和gis技术进行生态分区

为了能在空间上反映出生态需水的分异规律，有必要从区域自然地理范围反映气候因素（温度和降水）作用下的西北生态本底；从一定尺度的生态系统反映非气候性水文因素（径流）和人类活动改变了的水文因素对生态的作用；再从土地利用单元一级的范围反映不同水分条件对生态影响的性质和程度。为了统一并且代表研究方向的性质，称之为一级、二级和三级生态分区。

一级生态分区是以区域自然地理的主导分异因素来反映地带性规律，包括山区、平原或高原荒漠区、平原荒漠草原和典型草原区、平原森林草原和森林区。分区界线的确定依据反映地貌的高程等值线和反映地带性植被分异特征的年降水等值钱。分区所用的背景资料是1∶100万数字高程图和多年平均降水等值线图。利用gis技术将底图通过投影转换、编辑来实现分区，见图1。

二级生态分区是在一级生态分区的基础上，展示径流和人类作用下的生态景观。分区类型见表2。分区图的实现是从土地利用图进行综合信息来完成的。这样做的必要性是土地利用图不能反应生态需水的分异规律。利用gis技术，从1∶10万的土地利用数字地图中分别提取反映“人类活动”和“径流作用”因素的土地利用类型，根据其轮廓趋势作图，然后根据“人类活动”区、“径流作用”区以及“一级生态分区”的隶属关系，用叠加分析（overly）来实现，见图2。

三级生态分区是以土地利用单元反映群落水平的生态景观，分为耕地（水田、旱地）、林地（有林地、灌木林、疏林地、其他林地）、草地（高覆盖度草地、中覆盖度草地、低覆盖度草地）、水域（河渠、湖泊、水库坑塘、永久性冰川雪地、滩涂、滩地）、城镇工矿居民用地（城镇用地、农村居民点、其他建设用地）、未利用土地（沙地、戈壁、盐碱地、沼泽地、裸土地、裸岩石砾地、其他）6个一级类型和25个二级类型。土地利用图，是以90年代的tm遥感影像为基础资料，由中科院地理所于“95攻关重中之重项目”完成，比例为

1∶10万（见图3）。三级生态分区就是应用该土地利用图与二级生态分区图叠加分析形成。

4．2 生态分区与水资源分区的空间对应关系

水是生态系统中重要的环境因子，生态与水资源是同一空间存在的两个层面，二者相互作用、相互影响。

生态与水资源的空间对应关系可以通过生态分区与水资源分区的空间对应关系逐级分析（见图4）。

生态一级分区与水资源分区的空间对应关系，可以反映出流域的生态本底，即流域所处的地带性植被类型，如塔里木河流域的生态本底是荒漠，伊犁河流域的生态本底是草原。了解流域的生态本底，对流域生态的总体情况有一总的概念，不会盲目希望未来总体的生态情况发生根本性的改变。同时对于不同的生态本底，水资源开发利用考虑的生态问题有所侧重，比如在塔里木河流域，考虑比较多的是河湖萎缩和植被退化，当然也包括次生盐渍化，而在伊犁河流域，更多关心的是次生盐渍化或水污染。

生态二级分区与水资源分区的空间对应关系，可以反映出径流和人类活动对本底生态的改变。其中径流的存在才使荒漠的本底上有绿洲，使典型草原和荒漠草原的本底上才有建群种不是针茅类的草甸和森林。有人类的作用才有改变了自然生态结构的农田等人工生态。正是在这一级上的对应关系，才可以明确水资源开发利用对生态的影响范围，以及改变土地利用结构对径流的影响范围。

生态的三级分区与地下水埋深的空间对应关系，可以反映出在径流的作用区中不同地下水埋深支撑不同的群落类型或同一群落的不同状态，从而预测水资源开发利用对生物群落的改变。在这一级上的对应关系为流域规划、生态恢复等比较具体的管理工作奠定基础。

4．3 基于生态分区和流域水循环的区域生态需水计算

4．3．1 生态分区与水资源分区叠加分析确定流域各级生态分区的面积

通过叠加分析确定流域每一块土地面积及其隶属的生态分区，从而确定其生态需水类型。生态分区与生态需水类型的关系见表3。

4．3．2 从潜水蒸发和生物生产量确定生态耗水标准

对于单纯靠降水支撑的地带性植被，不可控生态耗（需）水用生物生产量及其水分利用率来确定；对于由降水和径流共同支撑的非地带性植被，其可控生态耗（需）水通过计算不同植被类型对应的潜水蒸发量来确定，不可控生态耗（需）水计算所在地区的降水直接利用量。

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