绿洲适宜规模与区域生态环境可持续发展研究/以且末绿洲为例

以自组织理论为指导，根据实地调查、历年统计数据、水文资料和多时段的遥感影像数据，系统分析历年绿洲规模、人口和社会子系统的变化，展现绿洲系统在时空上的演化过程，分析绿洲复杂非线性系统各子系统因素层变量的相互联系与作用，科学揭示组成绿洲系统的各因素之间的相互作用以及绿洲规模与生态环境演变之间的耦合关系，确定绿洲规模扩张的评价指标体系；应用非线性动力学的方法，高度集合社会经济、野外数据、遥感影像信息的数据源，对绿洲系统各要素的非线性特征进行定量化分析，建立非线性动力学模型，计算绿洲适宜规模、范围及其具体的功能和等级的划分；采用模糊隶属度描述复杂水资源系统可持续发展水平的评价方法，并结合且末绿洲水资源开发与利用的实际情况，研究且末区域水资源可持续利用与经济社会协调发展的关系。

根据项目的研究目标、研究内容已建立了数据库，项目各项任务已顺利完成并取得以下成果：①综合考虑且末绿洲社会经济与生态环境特征，结合野外数据、遥感影像信息的数据源，通过专家咨询法，首先建立了地理空间子系统、人与社会子系统、经济发展子系统等3大类23项绿洲规模扩张的评价指标体系。然后通过相关系数矩阵分析，从影响绿洲规模扩张的23个指标中筛选出与绿洲规模扩张程度比较密切的16个指标；利用1957--2009 年53 年间的数据，采用主成分分析方法，通过大量数据的分析，将16个指标进一步划分为三个主成分，其中第二个主成分气候因素（蒸发量）与绿洲面积的相关性最大，其他主要影响因子还有人均粮食和耕地面积。②应用非线性动力学的方法，高度集合社会经济、野外数据、遥感影像信息的数据源，对绿洲系统各要素的非线性特征进行了定量化分析，建立了非线性动力学模型。③对车尔臣河中下游平原绿洲的1970，1990，2000和2009年4个不同时期的遥感图像数据，利用ENVI4.7软件，进行解译、分类与统计处理，根据植被覆盖率，把研究靶区分为绿洲、交错带、水域和沙漠四种类型(分离度为1.857～1.995)，分析了且末绿洲近40年来的动态变化趋势。④通过绿洲适宜规模研究模型的实证分析得出，水热平衡法模型是适合于且末绿洲适宜规模计算的最佳模型。通过水热平衡法模型研究表明，且末绿洲稳定性指数为0.5358，绿洲处于亚稳定状态，生态系统呈现退化趋势，绿洲需要较高的投入才能保持稳定；且末绿洲的适宜规模为609.22～812.29 km2，且末绿洲适宜耕地面积为92.66～123.55 km2。且末绿洲现有规模为992.16 km2，超出适宜规模0.2～0.6倍；现有耕地面积为150.88 km2，也超出了适宜耕地面积的0.2～0.6倍。从生态可持续角度出发，绿洲面积不宜再扩大。⑤根据且末绿洲水资源-生态环境-经济社会耦合系统互动关系的分析和对该耦合系统可持续发展模式的探讨，建立了适合于干旱区绿洲的水资源系统可持续发展评价指标及标准值，利用模糊优选模型将多个评价指标转化为单一指标，采用描述复杂水资源系统可持续发展水平的评价方法，并结合且末绿洲水资源开发与利用的实际情况，研究且末区域水资源可持续利用与经济社会协调发展的关系并提出了相应的调控对策。