民勤绿洲水资源利用的综合效益评价

水资源利用是民勤绿洲发展兴衰的关键影响因素. 将民勤绿洲水资源利用的历程划分为三个典型时期——"以粮为纲"时期、改革开放时期、生态保护时期, 并以其作为研究的特征时期, 建立了民勤绿洲水资源利用综合效益评价的数学模型. 利用网络层次分析法确定各项指标权重, 基于网络层次分析法的运算结果, 对民勤绿洲水资源利用的综合效益进行了定量评价, 结果表明: "以粮为纲"时期, 生态效益开始下降, 水资源利用的效果欠佳; 改革开放时期, 经济效益和社会效益均明显增长, 但生态效益出现新一轮下降, 水资源利用的效果有利有弊; 生态保护时期, 尤其是石羊河流域重点治理规划实施之后, 生态、经济和社会效益都开始上升, 水资源利用的效果相对最佳. 评价结果旨在为类似地区水资源利用政策措施的改进提供决策依据.     

民勤绿洲50余年水利建设的生态经济影响

民勤绿洲近50余年地表来水持续减少,为满足用水需求,兴修了一系列水利工程。以民勤县50余年的经济发展和生态环境数据为基础,从农业发展、产业结构调整以及生态环境要素的角度,运用图表对比分析研究区50余年内发生的生态和经济变化,进而研究了水利工程建设在这两方面所产生的影响。结论表明:在2012年来水量比水利工程建设前即1956年减少32.3%的背景下,水利工程建设支撑了民勤绿洲农业的发展;保证了3次产业结构向节水循环型方向调整,第一、二、三产业产值之比从1956年的14.9:3.2:1变成了2012年的1.2:1.1:1。但水利工程建设也对民勤的生态环境产生了负面影响,加剧了该区的地下水位下降及水质恶化、植被退化、土地沙漠化及盐碱化等生态问题。     

基于高光谱的民勤土壤盐分定量分析

土壤盐渍化是重要的生态环境问题,严重影响着干旱、半干旱区的农牧业及经济发展。高光谱遥感技术能够提供地物的连续光谱信息,易于分析细微差别,在定量研究土壤盐分含量方面具有较大优势。民勤县位于甘肃省石羊河流域下游,水力资源匮乏,盐渍化问题十分严峻。本研究基于实验室光谱数据,通过建立模型定量分析土壤盐分含量。首先对原始数据进行连续统去除（cn）预处理,然后分别建立了土壤盐分含量的高光谱指数模型（NDSI）、偏最小二乘回归模型（PLS）、间隔偏最小二乘法模型（iPLS）和反向间隔偏最小二乘法模型（BiPLS）,考察各种模型对土壤盐分的预测能力。对比分析发现,使用全部波段信息建模的PLS模型优于仅使用两个波段信息的NDSI模型,而iPLS和BiPLS模型通过选择特征波段进行建模,结果均好于全谱PLS模型。其中,BiPLS模型波段选择的能力优于iPLS模型,得出的模型结果最好,预测相对偏差RPD达到2.02,决定系数R²和模拟值与预测值线性回归的斜率分别为0.76和0.92,模型可以近似地预测土壤盐分含量。结果说明特征波段选择方法能够从大量数据中提取有效信息,简化模型,并获取比NDSI模型和全谱PLS模型更优的预测结果。这些研究对于使用高光谱数据定量分析土壤盐渍化有一定的意义。     

层次分析法在民勤绿洲农田防护林生态效益评价中的应用

基于防护林的定位观测数据,利用AHP法建立了防护林生态效益评价指数,并用该指数评价了民勤绿洲不同状态防护林的生态效益。结果表明,防风效益是决定民勤农田防护林的关键因素,林网内温湿度改变率、土壤有机质和土壤水分的改变率等因素对防护效益的影响也较大。防护林层次结构和疏透度是影响防护效益的主要参数。综合评价结果表明,疏透结构、林下乔灌草结构完整的林网防护效益相对较高,而通风结构或紧密结构、林下层次结构不完整的防护效益并不高。     

石羊河流域生态系统存在的问题及治理对策

随着人口的增长和社会经济的发展,流域水资源供需矛盾日益突出,水资源的不合理开发利用导致生态环境严重恶化。针对目前石羊河的生态现状,分析了流域生态系统存在的实际问题,提出以流域水资源总量16.85亿m3为基础,停止在中下游地区继续超采地下水,重新规划流域的水资源利用与平衡,达到全流域用水的基本平衡,从而保障流域经济社会和生态环境的协调可持续发展等一系列切实可行的治理对策,为流域生态环境退化的治理和恢复提供了理论依据。     

改进型BP神经网络对民勤绿洲地下水位的模拟预测

以具有代表性的民勤绿洲为研究对象,以Matlab7.0为工作平台,对沙漠绿洲地下水埋深预测的三层前馈神经网络（BP神经网络）进行了改进。输入端因子选取民勤绿洲逐月灌溉量、红崖山水库下泄水量、月降水量、月蒸发量（20 cm）、月平均气温、时间序列6项,输出因子为民勤绿洲地下水位。通过在模型的输入层增加时间序列引导因子的方法使BP神经网络对输入端数据具备时间敏感性;通过Levenberg-Marquardt算法使网络误差最小化,并配合Bayesian正则化使网络的误差平方和、网络权重以及阈值平方和实现最优组合,最后使用相关系数、相对误差、效率系数等指标对模型的模拟结果进行检验。结果表明,通过以上一系列改进可以有效提高模型的模拟精度,增强模型的稳定性,并使模型具有良好的“泛化性”。     

1985—2016年民勤地下水位及储变量动态特征分析

民勤地处两大沙漠之间,近几十年地下水位持续下降,水资源严重短缺.为正确指导当地地下水合理开发利用和生态恢复,剖析多年来的地下水开发利用过程和地下水动态变化特征尤为重要.在收集并分析了138眼监测井水位数据的基础上,划定出民勤县地下水动态类型分区,并利用克里金插值法绘制了民勤盆地1985—2016年逐年地下水流场和水位变...     

内陆河流域治理政策的生态环境效果评价——以民勤绿洲为例

西北内陆河流域治理政策作为国家重要生态环境治理政策受到广泛关注。以石羊河流域生态环境退化最为严重的民勤绿洲为研究区,结合历史文献数据、问卷调查数据、遥感影像数据,运用描述性统计分析和土地荒漠化遥感监测,对比分析石羊河流域治理政策实施初期和实施7 a后农户开荒、用水、种植行为的变化以及生态环境对农户行为变化的响应。结果表明：（1）政策实施7 a上游来水量累积增加了4.44亿m³;农户停止了开荒行为,人均耕地由≥ 0.33 hm²减少到 ≤0.17 hm²,农户用井水灌溉的比例减少17.9%,灌溉方式向更节水的沟灌、膜上灌、喷灌发展;农户减少耗水作物小麦与籽瓜的选择频数和种植面积;生态移民迁出1.05万人,平均每年输转农村剩余劳动力5.61万人。（2）近60%的农户认为该区整体生态环境变好,且荒漠化遥感监测显示2013年该区重度、中度和轻度荒漠化面积分别减少0.24%、5.35%、3.5%。近90%的农户认为环境的改善与流域治理有关。     

民勤春季强降水过程的气候特征及其成因

干旱区春季强降水对安排春耕播种生产、缓解风沙危害和春旱、净化空气质量、改善生态环境和促进农作物生长具有十分重要的意义。以1953-2015年民勤春季3-5月降水为背景,针对2001-2015年春季日降水量≥5 mm强降水天气过程,综合运用地面、高空和云图等气象资料,以及NCEP再分析资料,通过12个春季典型干湿年对比分析,得出春季强降水过程的气候特征和成因。1953-2015年民勤春季强降水日数和降水量呈增加趋势,过程特点是降水时间长,集中在上午,多为连续降水。新疆至河西冷空气东移南下,与青藏高原低值系统、深厚湿层共同影响,生成高原云系发展北抬造成民勤春季强降水。春季强降水的发生,与欧亚纬向气流、高原低槽和东亚大槽的强度密切相关。预报关注重点是西北冷空气、高原天气系统和云系、偏南气流水汽输送。     

基于GEE的1987—2019年民勤绿洲NDVI变化特征及趋势分析

Google Earth Engine（GEE）是目前最先进的地理大数据分析和可视化平台,使遥感监测地表植被突破了数据获取难、本地存储量大、处理效率低的限制。基于GEE云平台计算Landsat系列卫星影像,研究了1987—2019年民勤绿洲NDVI的时空变化,并通过一元线性趋势分析、稳定性分析、Hurst指数对变化趋势进行了分析和预测。结果表明：（1）1987—2019年民勤绿洲NDVI年均值从0.172上升到0.230,多年平均值为0.244,1989—2007、2010—2016年呈上升趋势,1987—1989、2007—2010、2016—2019年呈下降趋势。年内NDVI-0.017—0.333,高值集中在每年4—10月。空间上来看,绿洲外围NDVI明显增大,绿洲向荒漠扩张。（2）1987—2019年民勤绿洲大部分区域NDVI基本不变,坝区、泉山区绿洲外围、湖区南部和青土湖呈增大趋势,坝区中部民勤县城区、湖区北部绿洲边缘呈减小趋势,基本不变、增大、减小区域分别占总面积的81.90%、16.25%和1.85%。（3）1987—2019年民勤绿洲NDVI变化稳定性高的区域主要位于坝区东南部、泉山区东部、湖区北部荒漠区域;波动性高的区域主要位于坝区、泉山区绿洲外围、湖区南部和青土湖。（4）未来民勤绿洲大部分区域NDVI变化趋势保持基本不变,坝区、泉山区绿洲外围、湖区北部和青土湖,NDVI未来有可能增大,坝区中部民勤县城区、湖区北部向荒漠过渡地带,NDVI未来有可能减小,基本不变、未来有可能增大、减小的区域面积分别占71.62%、12.96%、15.42%。