基于遥感的长江中下游大型湖库悬浮泥沙浓度时空动态及其与湿地植被覆盖的关系研究

来源 :武汉大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:heheaixixi
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
悬浮泥沙浓度作为重要的水质参数不仅会影响水体颜色,还会影响水的透光度,进而影响水下动植物的生存。湖泊湿地植被在减缓泥沙再悬浮,改善湖泊水质方面发挥着重要作用。开展湖泊悬浮泥沙浓度及湿地植被遥感研究,并探索湖泊悬浮泥沙浓度与湿地植被间的互动关系,能为湖泊水质保护及水环境修复提供科学依据。长江中下游流域是我国淡水资源最为丰富的区域,其淡水水体生态环境的变化会直接影响人类的生存与社会经济的发展。然而受限于遥感技术及实测数据的获取,目前仍缺乏有关长江中下游流域湖泊群悬浮泥沙浓度与湿地植被的长时序时空变化数据,同时也缺乏流域土壤侵蚀对湖泊水体悬浮泥沙浓度变化的影响及水体悬浮泥沙浓度变化与湿地植被覆盖间关系的研究。本研究利用长时序MODIS数据首次获取了长江中下游流域102个大型湖库悬浮泥沙浓度的时空分布,并结合气象数据、流域植被覆盖数据及遥感提取的流域土壤侵蚀数据分析了引起悬浮泥沙浓度时空动态变化的原因。基于MODIS NDVI时序数据首次获取了25个大型湖泊湿地植被的时空分布,探讨了引起湿地植被变化的原因,并首次揭示了悬浮泥沙浓度变化与湖泊湿地植被覆盖间的时空动态关系,研究具体内容如下:考虑不同水体的光学特征差异会影响悬浮泥沙浓度的反演精度,利用MODIS遥感反射率数据与长江中下游58个湖泊的实测数据构建了适用于长江中下游流域湖泊群的通用悬浮泥沙浓度遥感定量反演模型,经实测数据验证,该反演模型的均方根误差为34.2%。在考虑并解决陆地邻近效应影响基础上,基于2000-2014年MODIS 8天合成地表反射率数据获取了长江中下游流域102个大型湖库15年悬浮泥沙浓度的时空分布。各湖库悬浮泥沙浓度呈现显著的年际变化,在过去的15年,有49个非通江湖泊的悬浮泥沙浓度呈减小趋势,29个湖泊的悬浮泥沙浓度呈显著(p<0.05)减小趋势。通江湖泊中洞庭湖的悬浮泥沙浓度呈显著减小趋势。利用MODIS地表反射率数据、MODIS NDVI和MODIS Land Cover数据产品、数字高程模型数据、中国土壤类型数据及长江中下游流域122个气象站点的降雨数据,基于土壤侵蚀模型(RUSLE),获取了长江中下游流域2001-2014年土壤侵蚀的时空动态变化。结果表明2001-2014年长江中下游流域超过80%的区域土壤侵蚀强度呈现下降的趋势,表明流域内整体水土保持得到改善。分析气象要素(降雨、风速)与湖库悬浮泥沙浓度变化的关系,发现两月前的降雨与悬浮泥沙浓度存在较好的负相关关系,而风速与悬浮泥沙浓度间的关系并不显著。分析长江中下游流域内植被覆盖的变化,结果表明除太湖流域外,其他子流域的植被覆盖呈明显增加的趋势,植被增加能改善水土保持,这可能是导致长江中下游湖库悬浮泥沙浓度减少的重要原因。结合遥感提取的土壤侵蚀量,进一步分析水土流失对流域湖库悬浮泥沙浓度变化的影响,发现约45%的湖库悬浮泥沙浓度减少可能与流域土壤侵蚀量减少有关,而约43%的湖库悬浮泥沙浓度增加可能受流域内土壤侵蚀量增加的影响。考虑到不同水文条件湖泊的湿地植被群落分布差异,基于不同地物特有的物候特征,利用MODIS构建的NDVI时序特征谱,建立了适用于长江中下游流域尺度湖泊湿地植被的遥感精确分类算法。基于长时序遥感影像,获取了长江中下游流域25个大型湖泊2000-2014年的湿地植被分布时空动态。结果表明自2000-2014年,68%的湖泊其湿地植被覆盖度呈减小趋势。分析悬浮泥沙浓度、降雨、温度、日照时数以及湖泊周边化肥使用量与湖泊植被覆盖度间的关系,发现48%的湖泊其植被覆盖度与悬浮泥沙浓度呈负相关关系,92%的湖泊其植被覆盖度与当地降雨呈负相关关系,68%的湖泊其湿地植被覆盖与温度呈正相关关系,但植被覆盖度与化肥使用量呈正相关关系和负相关关系的湖泊数目各占一半。基于获取的湖泊悬浮泥沙浓度及湿地植被数据,首次解析了水生植被高植被覆盖区及低植被覆盖区15年的悬浮泥沙浓度变化,结果表明水生植被高植被覆盖区的悬浮泥沙浓度更低且波动更小,而低植被覆盖区的悬浮泥沙浓度更高且变化更为剧烈。统计各湖泊15年长期存在水生植被分布区域的悬浮泥沙浓度,发现水体悬浮泥沙浓度低于20 mg/L才能有助于各湖泊水生植被的生长与保护。本研究成果可为长江中下游流域湖泊水质改善及湿地植被的保护提供重要参考。
其他文献
学位
三唑类杀菌剂既有杀菌作用又有植物生长调节作用,因而在农业上被广泛应用,但这同时也对食品安全和人类健康构成了一定的威胁。该类化合物因含1个及以上手性中心而存在手性对映异构体,属手性农药。手性对映异构体在非手性环境中虽具有相同的理化性质,但与生物体内的手性药物靶标作用后,往往会表现出立体选择性吸收、分布、降解和毒性效应等行为。本课题以糠菌唑为主要研究对象,以肝微粒体、大鼠为体外、体内动物模型,主要研究
PPP融资模式是一种能将政府与企业相互联系在一起的融资方式,能在较大程度上实现政府与民营企业之间的优势互补,保证项目能够在更加充足的资金以及有效的管理手段下更好的发展。本文将针对PPP模式下基础设施融资中可能遭遇的政治风险、市场风险、建设风险、运营风险、环境风险等风险以及应对措施展开研究与讨论。
伴随着5G时代的临近,人工智能与可穿戴设备发展逐步成熟,现代社会向高度信息化、智能化的方向发展,人们对光电显示器件高性能与安全性的要求也越来越高。无机电致发光器件(EL)具有全固态、柔性化、冷光源、易加工等优势,是一种理想的平面发光器件。但是研究几十年来,发光亮度低、缺少可靠的红色荧光体、发光色度受驱动电源影响较大等问题仍然存在。而量子点作为新兴的半导体材料,特别是核壳结构量子点,具有吸收光谱宽、
学位
有机荧光传感器具有高灵敏度、高特异性和重现性好等优点,是未来解决有毒有害物质检测的有效方法和可靠技术,特别是可以建立便携、可视化检测和易于操作的新的传感技术。随着科学技术的不断发展,新的检测技术在工农业生产、食品药品安全、环境检测、医疗诊断等领域中的应用越来越重要。因此,利用有机荧光传感器在分析检测方面的优势,构建多元化的有机小分子荧光传感器,依然是材料领域研究的热点之一。目前有机荧光传感器的研究
学位
北秦岭东段广泛发育古生代花岗岩,围绕早古生代淡色花岗岩体形成的穹窿构造中发育七千余条伟晶岩脉,多沿背斜轴部或片理面侵位。伟晶岩型铀矿床定位于区内淡色花岗岩体内外接触带中的黑云母伟晶岩脉中。本文选择北秦岭东段典型早古生代花岗岩和伟晶岩脉为研究对象,包括宽坪岩体、秋树坪岩体、对窝岩体、黄龙庙岩体、骡子坪岩体和岩屋沟含铀伟晶岩脉,在详细野外地质调查的基础上,选择典型样品进行锆石U-Pb年代学和地球化学研
学位
学位