基于GIS的濟(jì)南都市圈水土資源優(yōu)化配置的研究.pdf

1、水土資源作為人類生存發(fā)展的最根本、最重要的資源，不僅與地球的生態(tài)環(huán)境密切相關(guān)，同時水土資源的分布格局和開發(fā)利用方式相互關(guān)聯(lián)，不可分割。作為山東省核心區(qū)域—濟(jì)南都市圈，其水土資源匱乏，并且存在開發(fā)方式不合理，水土資源的利用率相對較低，土地資源分布格局不匹配，所以，對該區(qū)域進(jìn)行合理的水土資源優(yōu)化配置研究，對解決濟(jì)南都市圈水土資源矛盾，加強(qiáng)和改進(jìn)以往水土資源開發(fā)利用不合理，改善區(qū)域的生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的意義。
　　本文

2、通過對濟(jì)南都市圈水土資源驅(qū)動因子的分析，建立區(qū)域水土資源優(yōu)化配置模型，從可持續(xù)發(fā)展的角度，兼顧區(qū)域經(jīng)濟(jì)、社會、生態(tài)效益的原則，分別對區(qū)域水土資源空間分布特征、開發(fā)利用現(xiàn)狀與變化趨勢及驅(qū)動因素進(jìn)行分析，構(gòu)建了基于 GIS的濟(jì)南都市圈的水土資源優(yōu)化配置模型，在此基礎(chǔ)上，對模型進(jìn)行評價和分析，提出了一系列關(guān)于優(yōu)化水土資源的舉措。
　　論文獲得的主要研究結(jié)論有：
　?。?）以濟(jì)南都市圈水土資源統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和濟(jì)南都市圈1：100萬土地資源

3、數(shù)據(jù)集為基礎(chǔ)，結(jié)合該區(qū)域的各類專題圖，對區(qū)域的水土資源時空分布特征和開發(fā)利用情況進(jìn)行了綜合的分析和評價。結(jié)果表明，濟(jì)南都市圈不僅在水資源總量上極度匱乏，而且在人均水資源量上也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)水平。水資源分布區(qū)域不均衡，開發(fā)利用方式過于單一，開發(fā)利用水平較低，嚴(yán)重制約著區(qū)域的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展。同時區(qū)域的土地利用與土地的適宜開發(fā)分類存在不一致和錯位的矛盾，利用結(jié)構(gòu)的差異性較大，土地的開發(fā)利用程度處于中等水平。
　?。?）通過對統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的分

4、析，結(jié)合 ArcGIS的空間分析功能，對濟(jì)南都市圈的水土資源利用變化趨勢以及各個驅(qū)動因素進(jìn)行分析。分析結(jié)果表明，濟(jì)南都市圈工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活用水經(jīng)歷了從相對較低、明顯增長、略微減少和漸漸穩(wěn)定四個階段，從利用結(jié)構(gòu)上可以看出農(nóng)業(yè)用水的比重慢慢的變小，工業(yè)用水和生活用水體現(xiàn)逐年增加的趨勢。氣候、人口、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和重復(fù)用水率是影響濟(jì)南都市圈用水量變化的主要驅(qū)動因素。而土地結(jié)構(gòu)變化的驅(qū)動因素主要包括人口的增長、城鎮(zhèn)工業(yè)化等。在濟(jì)南都市圈中，耕地和建設(shè)

5、用地體現(xiàn)在過于集中于平原地區(qū)，各類土地之間的相互轉(zhuǎn)移和占據(jù)，影響著土地利用結(jié)構(gòu)。
　　（3）利用系統(tǒng)工程的思想，建立了濟(jì)南都市圈水資源優(yōu)化配置模型，利用多目標(biāo)線性規(guī)劃方法，建立決策變量，約束變量，然后得出最優(yōu)結(jié)果，對區(qū)域的用水系統(tǒng)和供水系統(tǒng)做好定性和定量的分析，然后將水資源的最佳設(shè)計(jì)結(jié)果利用輸配水系統(tǒng)分配到各個部門，在這一基礎(chǔ)上水資源的數(shù)量可以依據(jù)情況進(jìn)行小幅度的調(diào)整，但要嚴(yán)格保證在可允許的百分比內(nèi)，然后通過優(yōu)化配置系統(tǒng)的反饋信息

6、，不斷優(yōu)化并反復(fù)分配，為以后的優(yōu)化配置得出更加優(yōu)化的方案和配置結(jié)果，得出相應(yīng)的目標(biāo)年數(shù)據(jù)，為經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展提供數(shù)據(jù)的支持和實(shí)際應(yīng)用意義。
　?。?）通過建立有約束條件的決策變量的目標(biāo)函數(shù)，建立多目標(biāo)優(yōu)化模型，將決策變量定位成土地利用類型，以水資源為約束條件，目標(biāo)函數(shù)為追求經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和生態(tài)效益的最大化，建立模型，并對模型進(jìn)行求解。得出濟(jì)南都市圈合理的土地利用結(jié)構(gòu)，以及耕地、建設(shè)用地、林地、牧草地、水域和其他未利用地的面積，通

7、過對比2010年現(xiàn)狀年的數(shù)據(jù)，分別對區(qū)域國內(nèi)生產(chǎn)總值、二三產(chǎn)業(yè)的比重、各部門水資源需求量進(jìn)行定量分析。在此基礎(chǔ)上，在2010年現(xiàn)狀年的土地利用類型地圖上，通過約束分析，改變對應(yīng)的地塊屬性，將優(yōu)化的結(jié)果體現(xiàn)在地圖上，為以后土地資源的優(yōu)化配置提出切實(shí)可行的措施和方案。
　　鑒于濟(jì)南都市圈的水資源匱乏，人均占有量極低，土地資源的開發(fā)利用存在一定的不合理性，匹配格局錯位的現(xiàn)象，分別建立了上述基于 GIS的濟(jì)南都市圈的水資源和土地資源的優(yōu)化

8、配置方案，并對結(jié)果進(jìn)行了分析和評價。但是由于社會的發(fā)展和某一方面的保護(hù)是需要全社會的共同努力才能實(shí)現(xiàn)的，因此水土資源的優(yōu)化配置需要動員社會各方面的力量，加強(qiáng)各部門之間的協(xié)調(diào)配合，采取必要的措施和方案是必不可少的。本文分別從經(jīng)濟(jì)角度、法制角度、生態(tài)文明角度、管理體制角度、工程設(shè)施改進(jìn)角度等五個角度分別闡述了改進(jìn)濟(jì)南都市圈水土資源的優(yōu)化配置方案和措施。在很大程度上對濟(jì)南都市圈的經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)有重要的指導(dǎo)意義和借鑒參考作用，為濟(jì)