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黄河源至龙羊峡库尾河段是黄河的最上游河段,地处高原地区,海拔在3000米以上,地理条件复杂,自然生态环境脆弱,草场退化与沙化加剧,抗干扰能力和生态自然恢复能力较弱;水土流失日益严重,土壤水蚀、风蚀较强;生境破碎化、生物多样性日益降低。但由于该河段的水电资源潜力巨大,综合考虑自然生态及社会经济发展两方面因素,在合理规划、谨慎施工的前提下,国家对该河段的水能资源进行水电开发规划。由于本区域的特殊性,国内外相关研究较少,本研究选取该区域为研究区,探讨区域植被覆盖指数三十年以来及水电开发前后变化规律。并运用SWAT模型,构建研究区空间及属性数据库,运行得出研究区径流泥沙空间产出量分布,以及模拟水电开发前后流域出口径流泥沙产量的变化情况。具体研究内容包括:
(1)通过分析MODIS数据对TM数据进行整体处理,得到研究区域从1977年至2006年这三十年4个时段的区域NDVI分布图,并得出研究区NDVI均值三十年来的变化情况是先升高,再降低。并将三十年间4个年份三个不同等级的NDVI面积比例与研究区的地形因素结合考虑,得出结论:NDVI小于0.6的区域面积所占比例变化趋势与坡度和海拔变化趋势有相反的变化走势,而NDVI大于0.6时,变化趋势之间没有特别的直接相关关系。
(2)利用已有水电规划数据和区域相关数据,对研究区的植被NDVI指数变化进行预测,并与过去三十年间研究区NDVI综合分析。结果显示,水电开发之后,区域的平均NDVI值较2006年有极小的下降,即从0.39下降到0.38。在本研究区,面积的影响主要体现在水库对陆地地类的淹没,转化为水体地类,而水体面积上升对区域整体的NDVI均值影响有限,区域整体的NDVI均值水电开发前后变化不明显。
(3)构建SWAT模型运行所必需的空间数据库和属性数据库,根据流域出口处唐乃亥水文站每日监测数据,对模型进行率定及验证,模拟研究流域各子流域径流及泥沙产出量空间分布。
(4)论文根据规划报告中研究区四个水电站的规划运行参数,利用SWAT模型系统模拟黄河上游湖口至龙羊峡库尾段水文形势,重点分析预测流域出口处径流量和泥沙含量变化趋势,识别区域梯级开发对水文情势影响机理。研究得出水电开发将对研究区域出口处的泥沙及径流有较明显的削减作用。