南水北調(diào)中線水源區(qū)多尺度生態(tài)環(huán)境綜合評(píng)價(jià).pdf

1、作為南水北調(diào)中線工程的水源區(qū),丹江口庫(kù)區(qū)的生態(tài)環(huán)境狀況在水質(zhì)安全和凈化上具有重要作用,對(duì)整個(gè)南水北調(diào)工程及漢江盆地的經(jīng)濟(jì)發(fā)展也具有重要意義。本研究針對(duì)南水北調(diào)中線水源區(qū)生態(tài)環(huán)境的特征及生態(tài)環(huán)境主要問(wèn)題,借鑒集成研究思路,基于丹江口水庫(kù)水源區(qū)土地利用、森林植被現(xiàn)狀及時(shí)空變化特征,結(jié)合地形、地質(zhì)、地貌、土壤、降雨等自然環(huán)境因子,從“水源區(qū)-庫(kù)區(qū)-小流域”多尺度、多方位、多角度、采用不同的方法研究生態(tài)環(huán)境狀況、林地變化、土壤侵蝕、非點(diǎn)源污染的

2、時(shí)空特征、土地利用的水文響應(yīng),全面了解研究區(qū)生態(tài)環(huán)境狀況,并提出相關(guān)綜合整治對(duì)策和措施,加強(qiáng)水源區(qū)生態(tài)環(huán)境建設(shè),確保水源區(qū)水質(zhì)安全,為中線水源區(qū)生態(tài)環(huán)境建設(shè)以及可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。本研究取得以下主要結(jié)論和成果:
　　 (1)本文以南水北調(diào)中線水源區(qū)為研究對(duì)象,建立了水源區(qū)環(huán)境信息數(shù)據(jù)庫(kù),在此基礎(chǔ)上,提出一種模糊層次分析法和GIS相結(jié)合的生態(tài)環(huán)境脆弱性評(píng)價(jià)方法。根據(jù)水源區(qū)生態(tài)環(huán)境狀況及人為影響,生態(tài)環(huán)境脆弱性分為潛在脆弱性、輕

3、度脆弱性、中度脆弱性、強(qiáng)度脆弱性、極強(qiáng)度脆弱性5個(gè)等級(jí)。結(jié)果顯示:水源區(qū)整體生態(tài)環(huán)境處于中度脆弱性；輕度脆弱性區(qū)域主要分布在西北部秦嶺山區(qū)、南部大巴山區(qū)及東部環(huán)丹江水庫(kù)周邊區(qū)域,極強(qiáng)度脆弱性區(qū)域主要分布在河南省內(nèi)丹江口水庫(kù)北部以及山西省西部。
　　 (2)以水源區(qū)遙感影像為主信息源,輔以DEM、植被分布圖、土地利用圖及相關(guān)社會(huì)經(jīng)濟(jì)資料,對(duì)該區(qū)域20年來(lái)森林覆蓋的動(dòng)態(tài)變化和區(qū)域分異特征進(jìn)行了研究。采用典范對(duì)應(yīng)分析(CCA)研究了林

4、地分布及其變化與環(huán)境因子間的關(guān)系。研究結(jié)果表明水源區(qū)1980年、1990年、2000年林地面積分別為67631km2、61635km2、65051km2,斑塊數(shù)依次為41790個(gè)、71276個(gè)、69632個(gè),平均斑塊面積為1.62 km2、0.86 km2、0.93 km2,呈破碎化趨勢(shì)；林地分布主要由海拔、降雨和坡度等因素決定,而林地變化的主要影響因子是海拔、坡度和人口。
　　 (3)應(yīng)用遙感和GIS技術(shù),借助TM數(shù)據(jù)為信息源

5、,在建立土壤侵蝕解譯標(biāo)志的基礎(chǔ)上,對(duì)丹江口庫(kù)區(qū)土壤侵蝕進(jìn)行了監(jiān)測(cè)研究。結(jié)果表明,1990-2007年間,丹江口庫(kù)區(qū)水土流失狀況逐步好轉(zhuǎn),表現(xiàn)在微度、輕度土壤侵蝕面積呈持續(xù)增加,中度以上土壤侵蝕面積呈減小的趨勢(shì)。土壤侵蝕等級(jí)年變化率的排序?yàn)?劇烈侵蝕>極強(qiáng)度侵蝕>中度侵蝕>輕度侵蝕>微度侵蝕>強(qiáng)度侵蝕?？傮w而言,各個(gè)等級(jí)土壤侵蝕平均重心在經(jīng)度上的變化大于在緯度上的變化。土壤侵蝕等級(jí)之間轉(zhuǎn)化十分復(fù)雜,源于自然因素和人為因素的雙重影響,庫(kù)區(qū)土

6、壤侵蝕仍處于邊治理、邊破壞的狀態(tài)。
　　 (4)在已有研究的基礎(chǔ)上,以1990、2000、2007三期TM影像為基礎(chǔ),解譯出土地利用圖,輔以DEM、氣象數(shù)據(jù)及相關(guān)社會(huì)經(jīng)濟(jì)資料,在GIS支持下使用輸出系數(shù)模型對(duì)庫(kù)區(qū)三期非點(diǎn)源污染進(jìn)行空間模擬和負(fù)荷估算。研究結(jié)果表明庫(kù)區(qū)非點(diǎn)源污染TN、TP負(fù)荷1990～2007年間總量呈增長(zhǎng)趨勢(shì),2000年以后增長(zhǎng)速度加快,整體非點(diǎn)源污染形勢(shì)惡化。旱地是庫(kù)區(qū)最大TN負(fù)荷來(lái)源,人是主要TP負(fù)荷來(lái)源,人

7、口增長(zhǎng)、畜禽養(yǎng)殖業(yè)對(duì)庫(kù)區(qū)TN、TP負(fù)荷貢獻(xiàn)已經(jīng)超過(guò)了土地利用。河南省淅川縣非點(diǎn)源污染最為嚴(yán)重,應(yīng)成為重點(diǎn)治理區(qū)域。
　　 (5)以丹江口庫(kù)區(qū)的胡家山小流域?yàn)檠芯繀^(qū),提取15個(gè)集水區(qū)對(duì)其土地利用結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,結(jié)果表明:胡家山流域的土地利用類型以旱地和林地為主,在各個(gè)集水區(qū)內(nèi),從上游到下游,旱地、居民地面積所占比例逐漸增大,林地所占比例逐漸減少。林地主要分布在高海拔、坡度15°-25°區(qū)域,旱地主要分布在低海拔區(qū)域,居民地主要分布在

8、海拔350m以下較為平緩的區(qū)域。整體看來(lái),整個(gè)流域土地利用類型距離河岸兩邊距離:林地>草地>居民地>農(nóng)田。對(duì)整個(gè)胡家山小流域而言,呈現(xiàn)從上游到下游土地利用相對(duì)合理指數(shù)減少的趨勢(shì)。
　　 (6)結(jié)合降雨氣候資料和水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的氮素輸出數(shù)據(jù),引入景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù),分析土地利用結(jié)構(gòu)對(duì)氮素輸出的影響。結(jié)果表明:胡家山小流域地表水非點(diǎn)源污染比較嚴(yán)重,各支流從上游到下游TN、NO-3-N輸出濃度呈逐漸增大趨勢(shì)。林地、荒草地、水域與氮素輸出

9、濃度呈負(fù)相關(guān)；居民地、旱地等與氮素輸出濃度顯著正相關(guān)。在0.01顯著水平上,相對(duì)高度、坡度和距離三者及其綜合景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)與TN、NO-3-N輸出濃度均具有顯著相關(guān)性,其相關(guān)程度高于加權(quán)重土地利用類型面積百分比之和Lw,高于任何單一土地利用類型。說(shuō)明景觀空間負(fù)荷對(duì)比指數(shù)對(duì)于發(fā)生非點(diǎn)源污染的空間風(fēng)險(xiǎn)具有很好的指示作用,可以作為非點(diǎn)源污染空間風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的有用方法。
　　 (7)提出以整個(gè)中線水源區(qū)為治理范圍,以小流域治理為單元,