三峡库区土地开发动态特征及其对水质安全的压力评估

发布时间：2017-09-12 08:31

  本文关键词：三峡库区土地开发动态特征及其对水质安全的压力评估

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【摘要】：三峡水库是我国的特大型水库,亦是淡水资源战略储备库,生态功能极其关键。然而，库区人地矛盾突出水环境安全面临土地开发等常态型压力源的胁迫。本研究以三峡库区为研究对象,综合采用GIS空间分析、数理统计分析、野外调查和实验数据分析、评估数学模型相结合的方法,研究不同空间尺度的土地覆被时空变化,分析流域土地开发的地理分布特征及其对水环境的影响,在此基础上,构建面向水质安全的土地开发压力源(预警)评估方法,并应用于三峡库区进行实证分析。本研究旨在定量诊断土地开发对水质安全的压力风险,警示其不利的状态和变化,为三峡库区乃至其他类似区域土地开发过程中的水质安全保障和风险管理提供技术支撑,研究结果如下。三峡库区2000～2010年土地覆被时空变化分析显示,库区土地覆被以林地为主(61.63%～62.14%),耕地为辅(28.34%～24.70%),建设用地和水域面积相对较小,其中林地以高密度林为主,耕地以旱耕地为主;耕地向林地和建设用地的转化是库区最主要的土地流转方向,新增林地的来源主要是旱耕地,新增建设用地的来源主要是旱耕地和水耕田;库区发展仍以重庆主城区为中心,其中渝北区和长寿区是库区城镇扩张最迅速的地区。水域面积在2000～2010年有较为明显的上升态势,面积增加626.07平方千米,主要受三峡工程蓄水影响,但其面积所占比重仍然较低(2010年2.49%)。三峡库区土地开发的地理分布特征分析发现,土地覆被分布受区域地形(高程和坡度)、区位差异(与水系的距离)等因子影响较大。其中,高程与坡度具有相似影响规律,随着高程和坡度增加,建设用地呈减少趋势。此外,建设用地和耕地的空间分布对区位差异较为敏感,距线状水系1000m范围内集中了84.38%的建设用地和75.19%的耕地。据此,从直观的空间关系上,建设用地和耕地更易对附近的水体水质产生影响。典型子流域的4种土地利用类型(耕地、林地、草地、建设用地)分布和水质监测数据的关联分析显示,TP适用于相对于面积/坡度/距离因子的线性相关分析;TP含量受城镇用地和草地面积的影响要大于耕地与林地。位于高坡度的林地较其他类型更能降低TP含量,河边的耕地能大幅增加水体中TP含量。基于上述分析,构建面向水质安全的土地开发压力源(预警)评估方法。所述方法首先基于不同土地利用类型的排污参数来确定敏感土地利用类型和不利转移方向,采用状态和趋势兼顾的原则筛选流域内敏感区县或单元,根据各区县的实际特征逐一确定预警指标,进行压力源自身的评估分析。以水质目标断面为预警保护对象,在区县和子流域尺度各尝试三种不同方式耦合迁移距离指标后,最终完成压力源的综合评估和警示级别划分。从区县和子流域两个空间尺度进行三峡库区案例研究,得到具有良好空间一致性的评估结果。结果显示,对于土地开发压力源本身,大渡口区、九龙坡区、南岸区、江北区、沙坪坝区、渝北区、北碚区、涪陵区、长寿区共计9个区县属于重警区域,巴南区与忠县属于中警区域,江津市与丰都县属于轻警区域,其他区县属于无警区域。耦合迁移距离因素的条件下,巴南区、大渡口区等共计16区为重警区域,部分区县的预警级别和名次排序均有变化。研究认为,所提出的面向流域水质安全的土地开发压力源评估方法具有可操作性,研究结果为三峡库区水环境风险管理提供了决策支撑。
【关键词】：三峡库区 土地开发 动态特征 水质安全 压力源 评估 预警
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：F301.24;X824
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-20
• 1.1 研究背景和意义11-12
• 1.2 国内外研究进展12-17
• 1.2.1 土地利用和覆被变化分析12-14
• 1.2.2 土地利用变化对水环境的影响14-15
• 1.2.3 面向水质安全的土地开发评估15-17
• 1.3 研究目标17
• 1.4 研究内容17-18
• 1.4.1 三峡库区土地覆被时空变化分析17-18
• 1.4.2 流域土地开发对水质安全的影响分析18
• 1.4.3 面向水质安全的土地开发压力源评估与分析18
• 1.5 技术路线18-20
• 第2章 研究区与数据来源20-32
• 2.1 研究区域概况20-29
• 2.1.1 三峡库区自然环境概况20-24
• 2.1.2 三峡库区社会经济概况24-26
• 2.1.3 三峡库区控制单元划分概况26-27
• 2.1.4 三峡库区澎溪河流域概况27-29
• 2.2 数据来源与处理29-32
• 第3章 三峡库区土地覆被时空变化特征32-62
• 3.1 引言32
• 3.2 统计分析方法32-34
• 3.2.1 单一动态度32-33
• 3.2.2 综合动态度33
• 3.2.3 土地转移矩阵33-34
• 3.3 土地覆被分布特征34-38
• 3.3.1 库区整体分布特征34-37
• 3.3.2 区域分布特征37-38
• 3.4 土地覆被时间变化特征38-44
• 3.4.1 变化幅度分析38-40
• 3.4.2 变化速度分析40-44
• 3.5 土地覆被空间变化特征44-60
• 3.5.1 库区整体转移分析44-45
• 3.5.2 重庆市辖区控制单元45-49
• 3.5.3 涪陵区万州区控制单元49-54
• 3.5.4 澎溪河开县控制单元54-55
• 3.5.5 云阳县巫山县控制单元55-57
• 3.5.6 恩施州宜昌市控制单元57-60
• 3.6 小结60-62
• 第4章 流域土地开发对水质安全的影响分析62-75
• 4.1 引言62
• 4.2 土地开发的地理分布特性及其对水质的影响62-68
• 4.2.1 数据提取和统计方法62-63
• 4.2.2 地形因素对土地利用分布的影响63-65
• 4.2.3 区位因素对土地利用分布的影响65-66
• 4.2.4 生态因素对土地利用分布的影响66-68
• 4.3 土地开发对水环境的影响方案设计68-73
• 4.3.1 试验区概况68-69
• 4.3.2 采样点流域划分69-71
• 4.3.3 线性回归方程71-72
• 4.3.4 结果与分析72-73
• 4.4 小结73-75
• 第5章 面向水质安全的土地开发压力源评估与分析75-114
• 5.1 引言75-76
• 5.2 方法构建76-81
• 5.2.1 敏感土地类型和不利转移方向确定方法76
• 5.2.2 敏感单元筛选方法76-77
• 5.2.3 预警评估指标确定原则77-78
• 5.2.4 迁移距离耦合方法78-81
• 5.2.5 预警级别划分方式81
• 5.3 基于区县尺度的三峡库区土地开发压力源评估与分析81-97
• 5.3.1 三峡库区敏感土地类型和不利转移方向81-83
• 5.3.2 三峡库区敏感区域筛选83-87
• 5.3.3 三峡库区土地开发压力源评估指标筛选87-88
• 5.3.4 三峡库区区域土地开发预警分级88-91
• 5.3.5 三峡库区土地开发压力源综合评估91-97
• 5.4 基于流域尺度的三峡库区土地开发压力源评估与分析97-112
• 5.4.1 三峡库区子流域划分97-98
• 5.4.2 三峡库区敏感子流域筛选98-101
• 5.4.3 三峡库区土地开发压力源评估指标筛选101-103
• 5.4.4 三峡库区区域土地开发预警分级103-106
• 5.4.5 三峡库区土地开发压力源综合评估106-112
• 5.5 小结112-114
• 第6章 结论与展望114-119
• 6.1 结论114-117
• 6.2 研究展望117-118
• 6.3 研究成果118-119
• 致谢119-120
• 参考文献120-124

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