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        近40年可魯克湖-托素湖面積變化及影響因素分析

        2014-06-05 09:49:52劉曉雪溫忠輝束龍倉(cāng)魯程鵬賀懷振
        水資源保護(hù) 2014年1期
        關(guān)鍵詞:德令哈耗水量湖泊

        劉曉雪,溫忠輝,束龍倉(cāng),魯程鵬,劉 波,賀懷振

        近40年可魯克湖-托素湖面積變化及影響因素分析

        劉曉雪1,2,溫忠輝1,2,束龍倉(cāng)1,2,魯程鵬1,2,劉 波1,2,賀懷振1,2

        (1.河海大學(xué)水文水資源與水利工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇南京 210098; 2.河海大學(xué)水文水資源學(xué)院,江蘇南京 210098)

        以位于青海省德令哈市境內(nèi)的可魯克湖-托素湖為研究對(duì)象,利用美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局自1973年-2013年的多年遙感影像,運(yùn)用目視解譯和改進(jìn)的歸一化差異水體指數(shù)方法提取可魯克湖和托素湖的面積值,分析其變化特征,結(jié)合德令哈市的降水、氣溫、蒸發(fā)、徑流、農(nóng)業(yè)灌溉耗水資料,對(duì)影響湖泊面積變化的因素進(jìn)行初步探討。結(jié)果表明,可魯克湖的面積大致保持不變,托素湖的面積自1973年以來(lái)呈現(xiàn)先減小又增大的趨勢(shì),降水量呈增加趨勢(shì),可以認(rèn)為湖泊面積變化受降水的影響較小,可魯克湖的面積主要受蒸發(fā)、氣溫和上游巴音河徑流量的影響,但其影響存在明顯的滯后性。上游農(nóng)業(yè)耗水量是間接影響托素湖面積變化的主要因素,氣溫的變化通過(guò)影響蒸發(fā)量和上游冰雪融水間接影響托素湖的面積。

        可魯克湖;托素湖;面積變化;遙感分析;影響因素

        近年來(lái)由于城市化進(jìn)程加劇,全球氣候變化,使得大量?jī)?nèi)陸湖泊面積發(fā)生急劇變化[1]。內(nèi)陸湖泊是干旱、半干旱地區(qū)水資源的重要組成部分,由于氣候變暖和人類不合理的開發(fā)利用,導(dǎo)致若干內(nèi)陸湖泊瀕臨絕境,甚至消亡。伴隨著湖泊水位下降和湖面積的減小,致使湖濱地區(qū)的大量沼澤與森林死亡,沙漠化嚴(yán)重,魚類生長(zhǎng)環(huán)境日益惡化,給當(dāng)?shù)鼐用裆詈蜕a(chǎn)造成了嚴(yán)重影響。由于干旱地區(qū)生態(tài)平衡比較脆弱,一旦遭受破壞很難恢復(fù)[2]。因此,研究干旱、半干旱地區(qū)的內(nèi)陸湖泊演變與成因,是一項(xiàng)非常有意義的工作。

        可魯克湖和托素湖是位于青海省德令哈市的“情人湖”,這兩個(gè)湖泊一度被認(rèn)為是柴達(dá)木盆地上的一個(gè)美麗的神話,它們一大一小,一咸一淡,靠一條小小的淡水河緊緊相連。長(zhǎng)期以來(lái),咸水湖沒(méi)有侵蝕淡水湖,淡水湖沒(méi)有稀釋咸水湖??婶斂撕邮苌嫌伟鸵艉雍痛髿饨邓a(bǔ)給,通過(guò)蒸散發(fā)和向托素湖排泄。托素湖主要接受可魯克湖和大氣降水補(bǔ)給,通過(guò)蒸散發(fā)排泄。上游巴音河流域人類活動(dòng)將直接影響地表水對(duì)可魯克湖的補(bǔ)給量,可魯克湖補(bǔ)給水量的變化會(huì)直接影響可魯克湖和托素湖的水位差,導(dǎo)致可魯克湖的鹽分無(wú)法向托素湖排泄,可魯克湖將會(huì)有咸化的風(fēng)險(xiǎn)。因此,研究可魯克湖和托素湖的面積變化及其影響因素對(duì)德令哈地區(qū)的生態(tài)保護(hù)和水資源合理配置具有十分重要的意義。

        隨著遙感技術(shù)的應(yīng)用日漸成熟,國(guó)內(nèi)外利用遙感影像提取水體的研究很多,提取方法也很成熟[3]。筆者通過(guò)對(duì)遙感影像的分析,研究青海省境內(nèi)的可魯克湖、托素湖40年以來(lái)面積演變及其成因。筆者以可魯克湖、托素湖為研究對(duì)象,利用遙感和GIS技術(shù)提取1973年至2012年的湖泊面積值,在此基礎(chǔ)上分析湖泊面積變化趨勢(shì),并分析其影響因素,為德令哈地區(qū)的生態(tài)保護(hù)和水資源合理配置提供參考依據(jù)。

        1 研究區(qū)概況

        可魯克湖、托素湖位于青海省柴達(dá)木盆地東北部,2000年5月由青海省政府批準(zhǔn)建立可魯克湖-托素湖省級(jí)自然保護(hù)區(qū),距德令哈市42 km。保護(hù)區(qū)所在區(qū)域是青海省,尤其是柴達(dá)木盆地的重要濕地區(qū)和生物多樣性聚集地,也是德令哈市的生態(tài)屏障,兼顧著柴達(dá)木盆地東北部荒漠、半荒漠地帶的氣候調(diào)節(jié)作用,對(duì)于維持區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)平衡、調(diào)節(jié)區(qū)域氣候、提供淡水資源都具有十分重要的意義。

        近年來(lái),由于受到上游人類活動(dòng)、氣候變化等因素的影響,可魯克湖、托素湖面積發(fā)生變化,尤其是作為巴音河尾閭的托素湖的兩座小島已在2001年合為一體(圖1),同時(shí)德令哈地區(qū)的生態(tài)環(huán)境也遭到了較為嚴(yán)重的破壞,然而2003年以來(lái),托素湖的面積又有增加的趨勢(shì)。因此,研究可魯克湖、托素湖的面積變化以及影響因素具有非常重要的意義。

        圖1 可魯克湖、托素湖遙感影像

        2 數(shù)據(jù)來(lái)源和研究方法

        遙感是一門20世紀(jì)發(fā)展起來(lái)的新興綜合學(xué)科,具有宏觀、綜合、動(dòng)態(tài)、快速的特點(diǎn),為地球資源調(diào)查與開發(fā)、國(guó)土整治、環(huán)境監(jiān)測(cè)的研究開辟了一種新的探測(cè)手段和方法,尤其是近年來(lái)利用美國(guó)、法國(guó)、俄羅斯等先進(jìn)國(guó)家衛(wèi)星獲取的高分辨率遙感數(shù)據(jù)[4],為進(jìn)行詳細(xì)的資源調(diào)查及分析,提供了良好的技術(shù)支撐。筆者利用美國(guó)自1972年發(fā)射的陸地衛(wèi)星1到陸地衛(wèi)星5以及陸地衛(wèi)星7所獲取的遙感影像,空間分辨率為30m(RBV和MSS傳感器的空間分辨率為80m)。Landsat陸地衛(wèi)星在波段的設(shè)計(jì)上,充分考慮了水、植物、土壤、巖石等不同地物在波段反射率敏感度上的差異,無(wú)論在空間分辨率和水體的提取上都具有明顯的優(yōu)越性。數(shù)據(jù)可由美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局網(wǎng)站免費(fèi)下載。

        2.1 遙感數(shù)據(jù)來(lái)源

        本文收集的數(shù)據(jù)來(lái)源于美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局發(fā)布的1973年、1976年、1977年研究區(qū)MSS數(shù)據(jù);1987年、1988年、1990年、1995年研究區(qū)TM5數(shù)據(jù);1999年到2013年研究區(qū)ETM+數(shù)據(jù)。其余水文氣象資料來(lái)源于《蓄集峽水庫(kù)環(huán)境影響評(píng)價(jià)》項(xiàng)目所提供的資料。研究試圖通過(guò)以上數(shù)據(jù)處理分析得出可魯克湖、托素湖40年來(lái)面積變化,并初步分析湖泊面積變化與巴音河河川徑流量、降水量、蒸發(fā)量、灌溉耗水量等因素的關(guān)系,其主要研究目標(biāo)是分析湖泊面積變化,選取其他影像對(duì)湖泊面積進(jìn)行校正對(duì)本文沒(méi)有意義,所以不需選取其他高精度的遙感影像對(duì)計(jì)算得出的湖泊面積進(jìn)行校正。

        2.2 湖泊面積提取方法

        2.2.1 遙感影像預(yù)處理

        除去對(duì)遙感影像的常規(guī)處理,如幾何校正、輻射校正、去云處理之外,由于Landsat-7 ETM+機(jī)載掃描行校正器(SLC)故障導(dǎo)致2003年5月31日之后獲取的圖像出現(xiàn)了數(shù)據(jù)條帶丟失,嚴(yán)重影響了ETM遙感影像的使用,筆者利用ENVI4.5 TM6去條帶工具進(jìn)行條帶去除,條帶去除后,該數(shù)據(jù)可以很好地應(yīng)用于湖泊面積的提取(圖2)。

        圖2 去條帶前后2003年研究區(qū)ETM+遙感影像

        2.2.2 湖泊水體的提取方法

        國(guó)內(nèi)外諸多學(xué)者對(duì)水體信息的提取進(jìn)行過(guò)廣泛的研究,早在1985年Jupp等[5]就通過(guò)分析影像的直方圖,在TM7波段設(shè)定閾值進(jìn)行水體信息提取的嘗試;Barton等[6]利用AVHRR影像數(shù)據(jù)1、2波段的比值對(duì)水體信息進(jìn)行了提取;楊存建等[7]利用TM圖像中的第二波段與第三波段之和大于第四波段與第五波段之和的特征有效地提取了研究區(qū)的水體信息;Mc Feeter[8]發(fā)現(xiàn)歸一化水體指數(shù)(NDWI= (TM2-TM4)/(TM2+TM4))可以抑制土壤和植被信息,進(jìn)而利用該指數(shù)提取了水體信息;徐涵秋等[9]認(rèn)為NDWI指數(shù)難以抑制建筑物信息,并在此基礎(chǔ)上提出了改進(jìn)后的歸一化差異水體指數(shù)(MNDWI=(TM2-TM5)/(TM2+TM5)),同時(shí)提出在部分城區(qū)建筑區(qū)域輔助MNDWI>k(k為閾值)來(lái)提取水體信息。

        盡管不同的研究者所使用的遙感影像有所區(qū)別,但總體來(lái)看,利用Landsat TM/ETM提取水體的方法大致可以分為單波段閾值法和多波段譜間關(guān)系法:①單波段法主要在水體信息提取研究早期使用,該方法主要通過(guò)對(duì)水體信息敏感的波段設(shè)定一定的閾值提取水體信息,但這種方法容易使水體與非水體之間的過(guò)渡區(qū)被忽略,無(wú)法提取細(xì)小水體[10];②多波段法根據(jù)水體在多個(gè)波段反映的不同光譜特征,通過(guò)不同波段之間的運(yùn)算從圖像上突出水體信息,再根據(jù)水體的閾值范圍來(lái)設(shè)置上、下限從而提取水體。

        筆者以1990年8月的TM5影像為例進(jìn)行面積提取,結(jié)果見圖3??梢钥吹?單波段法(圖3(b))和1、2波段比值法(圖3(c))對(duì)周圍地物的抑制作用并不明顯,經(jīng)過(guò)對(duì)比分析,選取多波段法中改進(jìn)的歸一化差異水體指數(shù)(TM2-TM5)/(TM2+TM5)>k(k為閾值)(圖3(e))來(lái)提取湖泊水體,針對(duì)研究區(qū)具體情況,TM5影像選取k=0,ETM+影像選取k=0.2,得到湖泊水體提取結(jié)果并計(jì)算面積。對(duì)于MSS影像,劉建國(guó)[11]、熊波等[12]分別利用比值法和監(jiān)督分類的方法提取湖泊信息,但MSS影像空間分辨率較低,誤提對(duì)最終結(jié)果影響較大,綜合考慮到方法以及精度方面的問(wèn)題,采用人工目視解譯的方法,目視判讀像元數(shù)不少于3個(gè)的湖泊邊界,判讀誤差不超過(guò)一個(gè)像元,準(zhǔn)確提取湖泊信息。

        圖3 不同方法提取水體比較

        3 湖泊面積變化趨勢(shì)及其影響因素分析

        3.1 湖泊面積變化趨勢(shì)分析

        根據(jù)上文描述提取湖泊邊界并計(jì)算湖泊面積,計(jì)算結(jié)果如圖4所示。

        圖4 可魯克湖、托素湖面積變化曲線

        在圖4中可以看出,1973年以來(lái),可魯克湖面積大致穩(wěn)定,面積減小但不明顯。托素湖面積變化大致可以分為兩個(gè)時(shí)期,急劇萎縮期和面積恢復(fù)期。從1973年到2001年托素湖面積由160.1 km2萎縮到132.3km2,而在2013年其面積又恢復(fù)到144.6km2。

        3.2 湖泊面積變化影響因素分析

        3.2.1 大氣降水

        巴音河流域內(nèi)建有5處雨量站,分別為澤令溝水文站、德令哈水文站、德令哈氣象站、戈壁水文站和懷頭他拉站,其中德令哈水文站和德令哈氣象站有1956—2009年共51年的觀測(cè)資料;澤令溝水文站有1959—1991年共32年的降水資料;戈壁站有1958—1963年共6年的降水資料;懷頭他拉站僅有1985年1年的觀測(cè)資料。

        根據(jù)本文所需資料系列長(zhǎng)度,選取德令哈氣象站的雨量資料進(jìn)行分析。湖泊所在區(qū)德令哈盆地是典型的高原大陸性氣候,氣候干旱,降水稀少,蒸發(fā)強(qiáng)烈。多年平均降水量190mm左右,是多年平均蒸發(fā)量的1/10。根據(jù)德令哈氣象站的資料(圖5)看,降水量一直存在增加的趨勢(shì),近40年來(lái)托素湖面積呈現(xiàn)先減小后增加的趨勢(shì),據(jù)此可推斷當(dāng)?shù)亟邓康淖兓皇呛疵娣e變化的主要因素。

        圖5 降水量歷年變化情況

        3.2.2 巴音河河川徑流量

        利用德令哈水文站的天然徑流資料系列,對(duì)水文站40年的徑流資料進(jìn)行分析,巴音河天然徑流量系列沒(méi)有明顯的上升或者下降的趨勢(shì),說(shuō)明巴音河徑流量是平穩(wěn)的。通過(guò)不同年代徑流量(圖6)對(duì)比結(jié)果表明,20世紀(jì)70年代、80年代為豐水期,90年代為枯水期,2000年以后又進(jìn)入1個(gè)豐水期。取獲取遙感影像的對(duì)應(yīng)月份、前1個(gè)月、前2個(gè)月直至前1年的巴音河實(shí)測(cè)流量和可魯克湖面積進(jìn)行相關(guān)性分析,取相關(guān)系數(shù)較大的前3個(gè)月份,可魯克湖的面積與遙感影像對(duì)應(yīng)月份前7個(gè)月、前8個(gè)月、前1年的巴音河徑流量相關(guān)系數(shù)分別為0.655、0.660、0.714,可魯克湖面積與遙感影像對(duì)應(yīng)月份前1年的巴音河實(shí)測(cè)流量相關(guān)系數(shù)最大。因此,可魯克湖面積大小受巴音河德令哈站的徑流量影響顯著,但巴音河站實(shí)測(cè)徑流量對(duì)可魯克湖水量的補(bǔ)給存在顯著地滯后效應(yīng)。

        圖6 巴音河年平均徑流量變化過(guò)程線

        表1為所取遙感影像對(duì)應(yīng)月份的巴音河實(shí)測(cè)流量。從表1可以看到,1973年以來(lái),所取遙感影像對(duì)應(yīng)月份巴音河實(shí)測(cè)流量值變化不大,只有在2005年出現(xiàn)了較大變化,可能是由于上游來(lái)水量的突然增大或一場(chǎng)大的降雨所導(dǎo)致,而可魯克湖的遙感影像在2006年出現(xiàn)了較大的波動(dòng),面積增長(zhǎng)2.1 km2。結(jié)合以上分析,河川徑流量對(duì)湖泊面積的影響存在明顯的滯后性,巴音河上一年的徑流量是影響可魯克湖面積變化的主要因素之一。

        表1 巴音河德令哈站遙感影像對(duì)應(yīng)月份實(shí)測(cè)流量變化

        3.2.3 氣溫和水面蒸發(fā)

        湖泊所在區(qū)域深居內(nèi)陸,遠(yuǎn)離海洋,又有高山阻隔,海洋潮濕氣流不易到達(dá),降水稀少,蒸發(fā)強(qiáng)烈,常年處于西伯利亞-蒙古高壓控制下,風(fēng)力強(qiáng)勁,利于水分蒸發(fā)的進(jìn)行。由于缺乏湖面直接蒸發(fā)記錄,本文采用流域內(nèi)德令哈氣象站的資料(圖7),資料時(shí)限長(zhǎng),代表性好,兩湖的蒸發(fā)量可以根據(jù)德令哈氣象站的資料進(jìn)行計(jì)算??梢钥吹?1973年以來(lái),蒸發(fā)呈現(xiàn)下降的趨勢(shì),取遙感影像對(duì)應(yīng)月份、前1個(gè)月、前2個(gè)月直至前1年的蒸發(fā)量和可魯克湖面積進(jìn)行相關(guān)性分析,取相關(guān)系數(shù)較大的前3個(gè)月份,可魯克湖的面積與遙感影像對(duì)應(yīng)月份前2個(gè)月、前3個(gè)月、前4個(gè)月的蒸發(fā)量相關(guān)系數(shù)分別為-0.073、-0.465、-0.276,可魯克湖面積與遙感影像對(duì)應(yīng)月份前3個(gè)月的蒸發(fā)量相關(guān)系數(shù)最大。因此,可魯克湖的面積大小與前3個(gè)月的水面蒸發(fā)相關(guān)關(guān)系最顯著,湖泊面積對(duì)蒸發(fā)量的響應(yīng)也具有滯后性,滯后時(shí)間為3個(gè)月。

        圖7 可魯克湖、托素湖年蒸發(fā)量、氣溫、風(fēng)速變化曲線

        氣溫變化通過(guò)影響湖面蒸發(fā)和湖區(qū)上游固態(tài)水(包括積雪、冰川)的儲(chǔ)量及暖季融冰(雪)量來(lái)間接影響湖泊面積。1973年以來(lái),氣溫呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)(圖7)。取遙感影像對(duì)應(yīng)月份、前1個(gè)月、前2個(gè)月直至前1年的月平均氣溫和可魯克湖面積進(jìn)行相關(guān)性分析,取相關(guān)系數(shù)較大的前3個(gè)月份,可魯克湖的面積與遙感影像對(duì)應(yīng)月份前2個(gè)月、前3個(gè)月、前4個(gè)月的氣溫相關(guān)系數(shù)分別為-0.304、-0.537、-0.448,可魯克湖面積與遙感影像對(duì)應(yīng)月份前3個(gè)月的氣溫相關(guān)系數(shù)最大。因此,可魯克湖的面積大小與前3個(gè)月的氣溫相關(guān)關(guān)系最顯著,湖泊面積對(duì)氣溫的響應(yīng)也具有滯后性,滯后時(shí)間為3個(gè)月。

        影響水面蒸發(fā)的因素有很多,例如氣溫、太陽(yáng)輻射、風(fēng)速、飽和差、氣壓等[13],在圖7中,年平均氣溫呈現(xiàn)上升的趨勢(shì),而年平均蒸發(fā)量呈現(xiàn)下降的趨勢(shì),主要是受上述因素的綜合影響,蒸發(fā)量減小的主要原因?yàn)椋孩僮?973年以來(lái)研究區(qū)的降水量呈增加的趨勢(shì),可能會(huì)導(dǎo)致空氣濕度增加,飽和水汽壓差減小;②研究區(qū)的風(fēng)速呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)(圖7),風(fēng)速的減小減慢了空氣流通,勢(shì)必會(huì)引起蒸發(fā)量的減小;③另外,植被覆蓋率的變化也會(huì)影響局地氣候的改變[14]。

        綜合以上分析,氣溫和蒸發(fā)對(duì)可魯克湖面積的影響具有滯后性,滯后時(shí)間為3個(gè)月。

        3.2.4 灌溉耗水量

        耗水量是流域內(nèi)最重要也是最難以統(tǒng)計(jì)的水量,德令哈盆地用水主要消耗于農(nóng)業(yè)灌溉用水,生活和工業(yè)耗水量只占耗水總量的5%左右。德令哈市農(nóng)業(yè)發(fā)展可大致分為3個(gè)階段:①1954—1990年開始大規(guī)模的灌區(qū)建設(shè),主要種植小麥、青稞、蠶豆、豌豆、馬鈴薯、油菜、蔬菜、藥材等。限于當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件,加上水利設(shè)施不配套、大水漫灌等原因,造成了水資源的極大浪費(fèi)。②1991—2003年期間,德令哈農(nóng)場(chǎng)、巴音河農(nóng)場(chǎng)、尕海農(nóng)場(chǎng)、懷頭他拉農(nóng)場(chǎng)以及各鄉(xiāng)鎮(zhèn)相繼完成了農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)項(xiàng)目,改建了大部分的干支渠,為農(nóng)業(yè)節(jié)水打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。③2003年至今,農(nóng)業(yè)節(jié)水設(shè)施的進(jìn)一步完善以及灌區(qū)作物種植的進(jìn)一步合理化,使得農(nóng)業(yè)節(jié)水獲得了一定成果。德令哈盆地的農(nóng)業(yè)灌溉耗水量將直接影響地表水向可魯克湖的排泄量,而可魯克湖在滿足自身生態(tài)需水的基礎(chǔ)上才會(huì)向托素湖排泄,因此在本文研究時(shí)段內(nèi),選取2006年海西州農(nóng)業(yè)灌溉耗水量資料,與德令哈市農(nóng)業(yè)灌溉用水量進(jìn)行倍比放大,得到2000—2007年德令哈市灌溉耗水量變化情況(圖8),對(duì)可魯克湖面積、托素湖面積與灌溉耗水量進(jìn)行相關(guān)性分析,得到托素湖面積和灌溉耗水量相關(guān)系數(shù)為-0.848,通過(guò)0.05置信度檢驗(yàn),因此灌溉耗水量是影響托素湖面積的重要因素之一;可魯克湖面積和灌溉耗水量相關(guān)系數(shù)為-0.041。在一定的范圍內(nèi),上游灌溉用水的變化并不會(huì)對(duì)可魯克湖的面積造成顯著影響。

        圖8 2000年以來(lái)德令哈市農(nóng)業(yè)灌溉耗水量變化過(guò)程線

        3.2.5 其他影響因素分析

        托素湖由可魯克湖通過(guò)連通河補(bǔ)給,主要通過(guò)蒸發(fā)排泄,當(dāng)托素湖從可魯克湖得到的補(bǔ)給量小于湖泊水面的蒸發(fā)量時(shí),托素湖面積就會(huì)減小。可魯克湖水位是決定托素湖補(bǔ)給量的主要因素??婶斂撕屯兴睾g的連通河缺少實(shí)測(cè)資料,但是托素湖水分收支項(xiàng)較為簡(jiǎn)單,其接受可魯克湖的補(bǔ)給量和蒸發(fā)量的差值是影響其面積的主要因素。而氣溫、空氣相對(duì)濕度等通過(guò)影響湖面蒸發(fā)和湖區(qū)上游固態(tài)水(包括積雪、冰川)的儲(chǔ)量及暖季融冰(雪)量來(lái)間接影響湖泊面積。選取1973—2009年平均氣溫和空氣相對(duì)濕度序列(圖9),經(jīng)相關(guān)分析,得到托素湖面積與年平均氣溫呈負(fù)相關(guān),相關(guān)因子為-0.656,通過(guò)0.01置信度檢驗(yàn),因此,氣溫是影響托素湖面積變化的主要因素;而相對(duì)濕度與托素湖面積的相關(guān)系數(shù)為-0.204,因此,相對(duì)濕度的變化并不會(huì)對(duì)托素湖的面積變化造成顯著影響。

        圖9 空氣相對(duì)濕度隨時(shí)間變化曲線

        4 結(jié) 論

        根據(jù)上述研究,1973—2013年40年間,可魯克湖的面積下降并不明顯,而托素湖面積發(fā)生了較大變化,這一變化對(duì)德令哈地區(qū)的生態(tài)環(huán)境造成了較為嚴(yán)重的影響。湖泊面積變化是年平均氣溫、蒸發(fā)、巴音河徑流量、灌溉耗水量共同作用的結(jié)果,研究得出主要結(jié)論如下。

        a.1973年以來(lái),可魯克湖面積大致穩(wěn)定,面積萎縮但不明顯。托素湖面積變化大致可以分為兩個(gè)時(shí)期:急劇萎縮期和面積恢復(fù)期。從1973—2001年,托素湖面積由160.1 km2萎縮到132.3 km2,而2013年其面積又恢復(fù)到144.6 km2。托素湖作為巴音河的尾閭,對(duì)上游水量變化響應(yīng)劇烈,表現(xiàn)為面積變化也較為劇烈。

        b.可魯克湖面積變化對(duì)巴音河德令哈站徑流量、氣溫和蒸發(fā)的響應(yīng)存在滯后性,可魯克湖面積變化對(duì)巴音河德令哈站的徑流量滯后時(shí)間為1年,而對(duì)氣溫、蒸發(fā)的響應(yīng)滯后時(shí)間為3個(gè)月。托素湖的面積變化主要受到氣溫、上游農(nóng)業(yè)灌溉耗水量的影響。

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        Analysis of surface area changes of Keluke and Tuosu lakes over past 40 years and influencing factors

        LIU Xiaoxue1,2,WEN Zhonghui1,2,SHU Longcang1,2,LU Chengpeng1,2,LIU Bo1,2,HE Huaizhen1,2
        (1.State Key Laboratory of Hydrology-Water Resources and Hydraulic Engineering, Hohai University,Nanjing 210098,China; 2.College of Hydrology and Water Resources,Hohai University,Nanjing 210098,China)

        The surface area changes of Keluke and Tuosu lakes in Delingha City,Qinghai Province were studied. By use of the visual interpretation and modified normalized difference water index method,the values of the surface areas of Keluke and Tuosu lakes were extracted from remote sensing images of years from 1973 to 2013 issued by the U.S.Geological Survey,and the characteristics of the surface area changes were analyzed.Combined with data of precipitation,air temperature,evaporation,runoff,and agricultural irrigation water consumption in Delingha City,the factors influencing the surface area changes of the two lakes were analyzed.The results show that the surface area of Keluke Lake remained almost steady over the past 40 years,the surface area of Tuosu Lake decreased initially but has increased since 1973,and precipitation over the study areas had an increasing trend.It was concluded that the precipitation had an insignificant impact on the surface area changes of the lakes.The surface area of Keluke Lake was mainly influenced by evaporation,air temperature,and runoff upstream of the Bayin River,and there was an obvious time lag between the surface area change and the influencing factors.The agricultural water consumption upstream was the key factor indirectly influencing the surface area of Tuosu Lake, and the air temperature,which affected evaporation and the upstream snowmelt runoff,indirectly influenced the surface area of Tuosu Lake.

        Keluke Lake;Tuosu Lake;area change;remote sensing analysis;influencing factors

        TV211.1

        A

        1004-6933(2014)01-0028-06

        201305-17 編輯:高渭文)

        10.3969/j.issn.1004-6933.2014.01.006

        國(guó)家自然科學(xué)基金(41172203,41201029);高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金(20120094120019);中國(guó)博士后科學(xué)基金(2013M540410);中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)(河海大學(xué)2012B00314)

        劉曉雪(1989—),女,碩士研究生,研究方向?yàn)樯鷳B(tài)水文與水環(huán)境保護(hù)。E-mail:804831828@qq.com

        溫忠輝,副教授。E-mail:wenzh2812@sina.com

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