南水北調中線水源區(qū)多尺度生態(tài)環(huán)境綜合評價.pdf

1、作為南水北調中線工程的水源區(qū),丹江口庫區(qū)的生態(tài)環(huán)境狀況在水質安全和凈化上具有重要作用,對整個南水北調工程及漢江盆地的經濟發(fā)展也具有重要意義。本研究針對南水北調中線水源區(qū)生態(tài)環(huán)境的特征及生態(tài)環(huán)境主要問題,借鑒集成研究思路,基于丹江口水庫水源區(qū)土地利用、森林植被現(xiàn)狀及時空變化特征,結合地形、地質、地貌、土壤、降雨等自然環(huán)境因子,從“水源區(qū)-庫區(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、非點源污染的

2、時空特征、土地利用的水文響應,全面了解研究區(qū)生態(tài)環(huán)境狀況,并提出相關綜合整治對策和措施,加強水源區(qū)生態(tài)環(huán)境建設,確保水源區(qū)水質安全,為中線水源區(qū)生態(tài)環(huán)境建設以及可持續(xù)發(fā)展提供科學依據(jù)。本研究取得以下主要結論和成果:
　　 (1)本文以南水北調中線水源區(qū)為研究對象,建立了水源區(qū)環(huán)境信息數(shù)據(jù)庫,在此基礎上,提出一種模糊層次分析法和GIS相結合的生態(tài)環(huán)境脆弱性評價方法。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、強度脆弱性、極強度脆弱性5個等級。結果顯示: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)丹江水庫周邊區(qū)域,極強度脆弱性區(qū)域主要分布在河南省內丹江口水庫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、土地利用圖及相關社會經濟資料,對該區(qū)域20年來森林覆蓋的動態(tài)變化和區(qū)域分異特征進行了研究。采用典范對應分析(CCA)研究了林

4、地分布及其變化與環(huán)境因子間的關系。研究結果表明水源區(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、71276個、69632個,平均斑塊面積為1.62 km2、0.86 km2、0.93 km2,呈破碎化趨勢；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)應用遙感和GIS技術,借助TM數(shù)據(jù)為信息源

5、,在建立土壤侵蝕解譯標志的基礎上,對丹江口庫區(qū)土壤侵蝕進行了監(jiān)測研究。結果表明,1990-2007年間,丹江口庫區(qū)水土流失狀況逐步好轉,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。土壤侵蝕等級年變化率的排序為:劇烈侵蝕>極強度侵蝕>中度侵蝕>輕度侵蝕>微度侵蝕>強度侵蝕。總體而言,各個等級土壤侵蝕平均重心在經度上的變化大于在緯度上的變化。土壤侵蝕等級之間轉化十分復雜,源于自然因素和人為因素的雙重影響,庫區(qū)土

6、壤侵蝕仍處于邊治理、邊破壞的狀態(tài)。
　　 (4)在已有研究的基礎上,以1990、2000、2007三期TM影像為基礎,解譯出土地利用圖,輔以DEM、氣象數(shù)據(jù)及相關社會經濟資料,在GIS支持下使用輸出系數(shù)模型對庫區(qū)三期非點源污染進行空間模擬和負荷估算。研究結果表明庫區(qū)非點源污染TN、TP負荷1990～2007年間總量呈增長趨勢,2000年以后增長速度加快,整體非點源污染形勢惡化。旱地是庫區(qū)最大TN負荷來源,人是主要TP負荷來源,人

7、口增長、畜禽養(yǎng)殖業(yè)對庫區(qū)TN、TP負荷貢獻已經超過了土地利用。河南省淅川縣非點源污染最為嚴重,應成為重點治理區(qū)域。
　　 (5)以丹江口庫區(qū)的胡家山小流域為研究區(qū),提取15個集水區(qū)對其土地利用結構進行分析,結果表明:胡家山流域的土地利用類型以旱地和林地為主,在各個集水區(qū)內,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,整個流域土地利用類型距離河岸兩邊距離:林地>草地>居民地>農田。對整個胡家山小流域而言,呈現(xiàn)從上游到下游土地利用相對合理指數(shù)減少的趨勢。
　　 (6)結合降雨氣候資料和水質監(jiān)測點的氮素輸出數(shù)據(jù),引入景觀空間負荷對比指數(shù),分析土地利用結構對氮素輸出的影響。結果表明:胡家山小流域地表水非點源污染比較嚴重,各支流從上游到下游TN、NO-3-N輸出濃度呈逐漸增大趨勢。林地、荒草地、水域與氮素輸出

9、濃度呈負相關；居民地、旱地等與氮素輸出濃度顯著正相關。在0.01顯著水平上,相對高度、坡度和距離三者及其綜合景觀空間負荷對比指數(shù)與TN、NO-3-N輸出濃度均具有顯著相關性,其相關程度高于加權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。說明景觀空間負荷對比指數(shù)對于發(fā)生非點源污染的空間風險具有很好的指示作用,可以作為非點源污染空間風險評價的有用方法。
　　 (7)提出以整個中線水源區(qū)為治理范圍,以小流域治理為單元,