摘要
宁夏回族自治区地处我国西北部，区域内蒸发强烈，降水量时空分布不均，且黄河穿宁夏而过。随着人类活动增加，经济社会发展迅速，全球化加剧，宁夏的河湖演变过程发生了显著变化。本文通过提取1980年—2018年遥感影像中的河湖水体信息，分别从时间序列变化情况、空间变化情况以及代表性河湖演变情况分析该区域内河湖动态演变过程，并根据多年气温、降水量、径流量、水资源量、供用水量和土地利用、工程措施等因素，对河湖演变的驱动机制进行全面分析，最后提出针对河湖保护的对策和建议，本次研究成果对宁夏河湖演变和保护具有重要的理论意义。本文所取得的成果包括以下几个部分： （1）对已获取的遥感影像进行预处理，确立通过遥感影像提取河湖信息所需要的相关参数，并根据研究区的实际情况选取改进后的归一化差异水体指数（MNDWI）作为水体提取指数。对于收集到的非遥感数据，确定河湖演变分析参数，包括针对湖泊的演变强度指数、对气象数据等资料进行相关性分析的M-K检验法及Pearson相关性分析法。 （2）基于地理信息系统技术，采用时间序列分析法对宁夏全区河湖水面面积进行数据统计，分析河湖水面面积随时间的变化规律。在1988年—2018年的30年间，宁夏全区河流水面面积整体上呈增加趋势。30年内河流水面面积扩张量为244.22km2，递增速率为8.14km2/a，变化幅度达1988年水面面积的2.32倍；宁夏全区的湖泊水面面积呈增加趋势，30年内湖泊面积扩张量为668.76km2，递增速率为22.29km2/a，变化幅度达1988年湖泊面积的5.13倍。 （3）通过对宁夏全区河湖演变空间分析，根据多年平均降水量等值线将宁夏区域分为三大地理单元，即北部引黄灌区、中部干旱区和南部山区，通过数据分析可得三大区域河湖面积均呈增加趋势。其中，宁夏全区的河流和湖泊主要分布在北部引黄灌区，水面面积均占全区河流水面面积的90%以上。北部引黄灌区的河流水面面积变化最大，30年内河流水面面积扩张量为233.84km2，扩张速率为0.78km2/a；而中部干旱区和南部山区分别增加了11.06km2、3.85km2。北部引黄灌区的湖泊面积变化最大，30年内湖泊面积扩张量为95.37km2；中部干旱区的湖泊面积变化幅度最大，30年内湖泊面积扩张量为15.33km2，总扩张速率超过1988年现有湖泊水面面积20倍。 （4）通过对宁夏全区的气温、降水量、径流量、水资源量等相关数据的时间序列分析，在1980年—2018年间，宁夏全区平均气温呈升高趋势，且通过显著性检验，宁夏全区多年平均气温8.7℃；年均降水量呈缓慢上升趋势，全区多年平均降水量272.65mm；全区石嘴山、下河沿两个水文站年径流量变化呈波动趋势，先减少后增加，多年平均径流量分别为270.91亿m3、299.51亿m3，两者年径流量时间系列变化一致。 （5）经过综合考量，选取宁夏代表性河流：黄河、清水河、苦水河、葫芦河，湖泊：星海湖、沙湖、镇朔湖、阅海湖等进行演变分析。其中，选取的代表性河流的水面面积30年间均呈现增长趋势；选取的代表性湖泊中星海湖、镇朔湖、阅海湖面积30年间均呈现增长趋势，但沙湖的水面面积在2010年前呈现增长趋势，2010年后有所萎缩。 另外，在1988年—2018年间，宁夏全区湖泊的演变强度指数为17.10，其中镇朔湖的演变强度指数最大，为19.11，表明镇朔湖的面积变化最剧烈。 （6）采用通过M-K检测法和Pearson分析法对选定的驱动因子相关性分析，揭示宁夏河湖演变与驱动因子之间的关系。结果表明，年均气温与全区水面面积具有较好的相关关系，多年平均降水量、径流量与湖泊水面面积呈正相关关系，宁夏黄河引水量与湖泊水面面积呈负相关关系，并都通过了显著性检验。其中气温和黄河引水量是影响河湖演变的主要因素。同时，土地利用、水利工程建设以及水系连通等因素均对河湖演变产生了重要的影响，这也反映出人类活动以及其它因素对河湖演变有重要的推动作用。在此基础上，提出一些河湖保护政策，如大力开展河湖资源监测、实现流域水资源优化配置，推进湖滨带水环境、生态环境调查及修复工程的开展，并加强河湖保护与宣传教育，健全河湖保护的法律政策体系。
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