茅台酒水源地生态环境变化对水质的影响研究

发布时间：2021-04-20 14:09

贵州茅台酒为国家保护的“原产地域产品”,以其独特地域环境,造就了其难以比拟的独特品质。本文以茅台酒水源地的生态环境和水质为研究对象,综合利用野外实地采样数据、遥感和GIS的技术方法、多元统计分析建模工具,在提取时隔25年的三个时相研究区各生态环境因子,并构建适用于典型喀斯特地区的遥感综合生态环境指数（RSEI）的基础上,研究了区内各生态环境因子与各水质指标的相关关系,建立了各水质指标对生态环境要素的响应模型,并基于此计算了该区25年来由于生态环境变化导致的各水质指标的变化量,得到以下主要成果:（1）构建了遥感综合生态环境指数（RSEI）,并根据喀斯特地区的特点对其构成因子进行了重新解释和评定。即在典型喀斯特地区,裸岩率是影响综合生态环境指数（RSEI）的最重要因素。（2）在该水源地,由各种土地利用方式所反映出的人类活动与河流水质有着密切的关系,其中建设用地和大于25°以上的坡耕地对流域水质起“源”的作用,林地起“汇”的作用。区内城镇及农村建设用地、坡耕地对水质的负影响最大。该水源地内分布着很多城镇和乡村,常驻人口300多万,并有大量家禽家畜,承载在其上的城市生活、工业污水和农业面源污染（种养殖）是流域水质污染的重要污染源;再加上该水源地属典型喀斯特地区,坡降大、土层薄、水土流失严重,特别是在丰水期,在降雨的影响下,坡耕地中累积的过量农药化肥以及畜禽粪便顺地势流入河流,更加剧了对水质的污染。（3）除了土地利用外,水质还与植被覆盖和遥感综合生态环境指数（RSEI）有着密切关系。总磷（TP）、总氮（TN）、氨氮（NH3-N）、化学需氧量（COD）、水质综合指数与植被覆盖等级的相关性均随着植被覆盖等级的提高,从正相关变为负相关,而溶解氧（DO）恰好相反。平均遥感综合生态环境指数（RSEI）的高低与总磷（TP）、总氮（TN）、氨氮（NH3-N）、化学需氧量（COD）、水质综合指数均呈高度或显著负相关,而与溶解氧（DO）呈高度正相关。说明好的生态环境和高的植被覆盖度均对流域的水环境起到一个重要的“汇”的作用。（4）在常规监测断面尺度上,通过贵州省境内清水浦、清池、黄岐坳、小河口和茅台五个常规水质监测断面2009年和2013年水质数据,及相对应的2009年到2013年各断面所在子流域的土地利用类型转移矩阵,研究得到土地利用类型的变化量与水质变化量的关系。结果显示:氨氮和总磷的变化量均与建设用地的变化量呈显著正相关,这进一步论证了在该研究区建设用地和承载在其上的各种生产、生活污染物是氨氮和总磷污染的最主要污染源,且其影响的强烈程度掩盖了其他地类对水质的影响。（5）联立各相关的生态环境因子建立水质响应方程。通过逐步多元线性回归显示,没有哪种单一的生态环境因子可以描述所有的水质指标,但大多数水质指标可以通过一两种生态环境因子函数来大致预测。在枯水期,水质综合指数=1.230+8.900建设用地,Ln（TP）=-4.876+18.634建设用地;在丰水期,水质综合指数=1.728+8.726建设用地-0.668平均RSEI,Ln（TP）=-7.213+16.668建设用地+49.907大于25°坡耕地,Ln（NH3-N）=-3.618+12.612建设用地,Ln（DO）=1.767-4.036低度植被覆盖。（6）由水质响应模型及区内各生态环境变化量计算得出,25年来该研究区经历了一个生态环境不断好转（由RSEI体现）,耕地面积逐步减少但建设用地迅猛增加的过程。在这个过程中小河口子流域,综合水质由1988年的I类水,变为2013年的II类水;而茅台镇子流域,综合水质更是由1988年的I类水,变为2013年的III类水。也由此可见,建设用地的增长所映射出来的人类活动对该水源地水质的决定性作用。
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：

文章目录

摘要

Abstract

第1章绪论

1.1 选题背景和研究意义

1.1.1 研究流域生态环境变化对流域水质影响的重要性

1.1.2 研究茅台酒水源地的必要性

1.1.3 研究意义

1.2 研究区概况和面临主要生态环境问题

1.2.1 自然环境概况

1.2.2 水资源概况

1.2.3 社会经济概况

1.2.4 茅台酒水源地面临主要生态环境问题

1.3 国内外研究现状

1.3.1 流域生态环境变化遥感研究进展

1.3.2 流域生态环境要素对水质影响研究进展

1.4 主要研究内容与技术路线

1.4.1 主要研究内容

1.4.2 技术路线

1.5 创新点评述

第2章基础数据处理与生态环境专题信息提取

2.1 水质数据获取和处理

2.1.1 水质数据获取

2.1.2 水质综合指数构建

2.2 基本地形信息提取

2.3 流域信息提取

2.3.1 河网提取

2.3.2 流域划分

2.4 遥感数据预处理

2.4.1 影像选择

2.4.2 影像预处理

2.5 植被覆盖信息提取

2.5.1 植被指数提取

2.5.2 植被盖度反演

2.6 土地利用信息提取

2.6.1 建立地表覆盖分类体系

2.6.2 建立土地利用解译标志

2.6.3 土地利用分类

2.7 水土流失信息提取

2.7.1 计算分级评价因子权重

2.7.2 因子分级赋值

2.7.3 水土流失计算和强度分级

第3章遥感综合生态环境指数建立及流域生态环境变化

3.1 遥感综合生态环境指数构建原理

3.2 湿度指数构建

3.3 绿度指数构建

3.4 热度指数构建

3.5 干度指数构建

3.6 遥感综合生态环境指数构建

3.7 典型喀斯特地区RSEI中热度指数重新解释和评定

3.7.1 异常热斑块提取

3.7.2 异常热斑块与地表植被覆盖率的关系

3.7.3 异常热斑块与昼夜温差之间的关系

3.8 流域生态环境变化研究

3.8.1 土地利用变化

3.8.2 植被覆盖程度变化

3.8.3 综合生态环境指数变化研究

第4章各生态环境要素对水质影响研究

4.1 各水质指标间相关性研究

4.2 土地利用结构对水质影响研究

4.2.1 研究尺度确定

4.2.2 土地利用结构对水质影响

4.3 植被覆盖对水质影响

4.3.1 植被覆盖结构与水质关系

4.3.2 平均植被覆盖度与水质关系

4.4 综合生态环境对水质影响

4.5 水土流失对水质影响

第5章水质对生态环境要素响应模型建立

5.1 建模过程概述

5.1.1 建模基本原理和步骤

5.1.2 模型检验与评价

5.2 各水质指标对生态环境要素响应模型建立

5.2.1 枯水期各水质指标对生态环境要素响应模型建立

5.2.2 丰水期各水质指标对生态环境要素响应模型建立

5.2.3 响应模型实际预测验证

第6章水质对生态环境变化响应机制及生态环境保护对策研究

6.1 2009至2013年间水质变化对土地利用变化响应研究

6.1.1 土地利用转移矩阵

6.1.2 各子流域土地利用转移矩阵

6.1.3 水质变化对土地利用变化响应

6.1.4 水质对来自不同用地类型建设用地的响应

6.2 研究区25年来水质对生态环境变化响应

6.2.1 主要生态环境因子变化

6.2.2 生态环境因子变化导致水质变化

6.3 茅台酒水源地生态环境保护对策研究

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果

【参考文献】