基于RSG教材IS的水电开发生态环境时空影响定量分析研究

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华中科技大学博士学位论文
Abstract
Water resource is one of the irreplaceable strategic resources for human survival and social development, and the hydropower coming from water resources is one kind of clean energy. The development and utilization of hydropower can replace some thermal power so as to reducing environmental pollution. To make full use of water resource, the exploitation of cascade hydropower in a river basin is an international tendency and also the fundamental hydropower energy policy in China. The development of cascade hydropower can bring enormous social and economic benefits, but it also may have some negative ecological environment impacts (EEI). Eco-environmental impacts assessment (EIA) is one of the most important measures which can minimize the negative eco-environmental impacts induced by cascade hydropower development. However, the EIA is obviously regional and spatial, and the traditional evaluation means based on the traditional ground monitoring network are too inefficiency to meet the needs of management and decision of eco-environment. Whereas the spatial information technologies, especially remote sensing technology and Geographic Information System (GIS), owing to their macroeconomic, fast and economic characteristics, can be powerful technological means for eco-environment evaluation. So far, the spatial information technologies have become important research means of global and regional (basin) eco-environment. In order to estimate the temporal and spatial ecological environment impacts of cascade hydropower, the thesis employs the cascade hydropower development pilot project, Qingjiang River Basin cascade hydropower exploitation, as an example. The quantitative remote sensing inversion methods and GIS have been adopted to qualitatively and quantitatively research the impacts of cascade hydropower development on some key ecological environment factors, such as water environment, vegetation environment and land-use environment. Summarily, the main studies and achievements of thesis are listed as following:
总之，以 RS/GIS 为代表的空间信息技术是水电梯级开发生态环境时空影响定量 分析评价的必然趋势和有力手段。本文研究表明，水电梯级开发对流域水资源的时 空分布、植被覆盖环境和土地利用/覆盖的变化影响比较大。 关键词：水电开发，生态环境时空影响，定量分析，遥感，地理信息系统，水资源， 植被，土地利用/土地变化
（4）本文采用遥感分类方法和 GIS 技术定量地研究水电梯级开发对土地利用/ 覆盖变化的影响。结果表明：水电梯级开发对清江中下游地区土地利用/覆盖变化的 影响显著。清江流域在完成 2 级梯级开发后，水库淹没了 1.77％的耕地和 29.24％的 城乡及居民地，在梯级开发的后期，1.60％的耕地和 13.98％的城乡及居民地被水库 淹没；水电梯级开发在促进该地区经济发展的同时也加速了该地区不同土地利用类 型之间的相互转化，使该地区的土地利用结构进入快速调整和不稳定阶段。
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23.18％和 25.43％；在完成 2 级梯级开发后的 2000 年，该地区的中植被覆盖和中高 植被覆盖所占面积的比例分别为 15.75％和 21.44％，而高植被覆盖所占面积呈现增 长趋势，比例达到 45.14％；在梯级开发后期的 2004 年，三者所占比例为：11.66％、 20.04％和 55.84％。
（1）在分析多源遥感数据的特点和清江流域水电梯级开发具体情况的基础上， 选择陆地资源系列卫星（Landsat）提供的 TM/ETM+为本文的研究数据，然后研究基 于遥感的定量反演关键生态环境因子的模型和方法、多源遥感数据融合技术和 GIS 的空间管理与空间分析。
（2）在研究多源遥感数据提取水体模型的基础上，采用 RS/GIS 研究水电梯级 开发对流域水资源时空分布的影响。研究表明：水电梯级开发对清江中下游地区的 水资源时空分布影响明显：该地区的水域面积从梯级开发前 1987 年 4 月的 65.31km2 增加到 2000 年 5 月的 102.25km2，而在梯级开发的 2004 年达到 112.74km2，从 1987 年到 2004 年的 17 年间清江中下游地区的水域面积增加了 72.67％；虽然该地区的水 域总面积有较大的增加，但该地区同时存在水资源增加和减少的区域。
（3）本文选择利用基于归一化差异植被指数的二元像元分解模型，定量研究水 电梯级开发对清江中下游地区植被环境的影响。研究表明：水电梯级开发对清江中 下游地区的植被覆盖环境影响比较大。在梯级开发前的 1987 年，中植被覆盖、中高 植被覆盖和高植被覆盖为该地区植被覆盖主要类型，三者所占比例电开发生态环境时空影响定量分析研究 姓名：李文波 申请学位级别：博士 专业：空间信息科学与技术 指导教师：张勇传;张秋文
20080606
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摘要
水资源是人类生存和社会发展不可替代的战略资源，由水资源转化的电能是洁 净的能源，对水能进行开发利用，可以代替部分火电，在一定程度上减少了环境污 染。为了充分利用水能资源，水电梯级开发是世界水电发展的必然趋势，也是我国 水电能源规划和开发的基本政策。然而，开发水电能源在带来巨大社会和经济效益 的同时，也可能会对当地的生态环境带来负面影响。为了最大限度地减少由水电能 源开发所引发的生态环境负面影响，对水电开发进行生态环境影响评价是最有效的 措施之一。考虑到生态环境影响评价具有很强的地域性和空间性，传统的地面监测 方法不仅费时、费力，而且不能满足生态环境管理与决策的需要；而以遥感和地理 信息系统为代表的空间信息技术，由于其具有宏观、快速和经济的特征，能够为生 态环境分析提供强有力的技术支撑。为了分析水电梯级开发对流域生态环境的时空 影响，本文以我国的水电梯级开发试点工程之一――清江流域水电梯级开发为例， 采用空间信息技术，定性与定量相结合地研究水电梯级开发对关键生态环境因子（如 水资源环境、植被环境和土地环境）的影响。本文的主要研究内容如下：