基于沙漠边缘植被生态需水的水资源优化配置.pdf

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1、分类号：密级：未涉密学号：2015200617单位代码：10759石河子大学硕士学位论文基于沙漠边缘植被生态需水的水资源优化配置学位申请人纪德龙李砚副教授指导教师赵新俊副教授申请学位门类级别理学硕士学科、专业名称数量生态学研究方向植被生态建模和仿真所在学院理学院中国·新疆·石河子2018年6月OptimalallocationofwaterresourcesbasedonvegetationecologicalwaterdemandinthedesertmarginalzoneADissertationSubmittedtoShi

2、heziUniversityInPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofNaturalScienceByJiDe-long(QuantitativeEcology)DissertationSupervisor:A.Prof.LiYanandA.Prof.ZhaoXin-junJune,2018摘要高速发展的工业化进程破坏了沙漠边缘区脆弱的生态环境，生态修复研究变得越来越重要。植被是沙漠边缘区生态系统最关键的元素，而水资源又是干旱区植被修复的关键所在，因此在水

3、资源匮乏的沙漠边缘区基于植被生态需水的水资源优化配置势在必行。然而，在水资源保护因素下，植被生态恢复区各个子区域修复状况不同，因此子区域之间的植被生态缺水量也是不同的，这对基于植被生态需水的水资源优化配置有很大影响；同时,植被生态系统与经济发展的协调性也是水资源优化配置的主要内容。本文研究主要有四部分内容：一、由于植被覆盖度面积的大小和沙漠化侵蚀面积处于相互驱动的状态，所以此部分内容以类比传染病模型的形式，加入了水资源保护因素，建立植被恢复模型，研究了被侵蚀区植被生态系统的恢复状态，并利用微分几何理论，结合分析模型中参数之间的关系

4、，讨论了模型的稳定性；并根据古尔班通古特沙漠南缘植被变化情况，验证了模型的适用性，从而确定水资源保护力度对植被恢复的影响。二、对区域进行单位化处理，以确定最优单位子区域，即植被覆盖度大小恰好可抵御沙漠侵蚀的区域，通过覆盖度计算公式，确定被侵蚀区域；基于潜水蒸发的计算方法，计算各个单位子区域的植被生态需水量，从而通过与最优单位子区域对比的形式，并结合水资源保护对植被生态系统的影响，估算其它子区域的植被生态缺水量，对水资源优化配置为植被生态恢复区补水量提供一定的理论依据。三、在考虑经济发展和科学技术进步的因素下，对用水户需水量和水源分

5、布状况进行分析，以期为水资源优化配置提供合理的基本量。四、基于沙漠边缘区特殊的地理情况，确定水资源配置原则，以生活用水、经济效益和生态效益为目标，同时基于隶属度函数概念，加入具有评价功能的协调度目标，建立水资源优化配置模型；最后通过模拟求解，确定模型的可解性。综合以上各部分内容研究结果可知：植被生态恢复模型不仅可以最大化地节省植被恢复所需资源，同时还能掌控植被恢复状况，为基于植被生态需水的水资源优化配置提供依据；水资源优化配置模型在满足各用水户的基本用水需求外，还极大地平衡了植被生态用水与经济发展用水的协调性，满足可持续发展的基本

6、要求。关键词：植被恢复模型；水资源保护措施；植被生态缺水量；隶属度函数；水资源优化配置模型IAbstractTherapidlydevelopmentalindustrializationprocessisdestroyingfragileecologicalenvironmentinthedesertmarginalzonewhileecologicalrestorationisbecomingmoreandmoreimportant.Becausevegetationisthemostimportantkeyelementin

7、vegetationrestorationprocessandwatersourceisthecruxofvegetationrestorationinaridareas,optimalallocationofwaterresourcesthatbasedonvegetationecologicalwaterisimperative.However,becauseofthedifferencesaboutvegetationrestorationconditionofeveryunitarea,thevegetationecolo

8、gicalwatershortageisdifferent,whichhasabigimpactontheoptimalallocationofwaterresourcesbasedonvegetationecologicalwaterdemand