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南水北调中线工程水源区土地利用生态安全时空分析.rar

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    南水北调 中线 工程 水源 土地利用 生态 安全 时空 分析
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    南阳师范学院 环境科学与旅游学院 08 级 阮得祥 2018/9/15编号:08009110243南阳师范学院 20 届毕业生毕业论文(设计)题 目:南水北调中线工程水源区土地利用生态安全 时空分析——以河南省为例完 成 人: 阮得祥 班 级: 2008-2 学 制: 4 年 专 业: 地理科学 指导教师: 白景峰 完成日期: 2012-04-01 南阳师范学院 环境科学与旅游学院 08 级 阮得祥 2018/9/15目 录摘要 .................................................................................................................................................1引言 .................................................................................................................................................11 研究区域概况 ......................................................................................................................22 土地利用生态安全评价 .................................................................................................32.1 生态足迹模型及其计算方法 .....................................................................................32.2 生态承载力数据处理 ..................................................................................................42.3 生态赤字/盈余的计算 ................................................................................................42.4 生态安全评价即生态压力指数的计算 ..................................................................43 结果与分析 .............................................................................................................................53.1 数据来源 ........................................................................................................................53.2 生态足迹及生态承载力分析 ...................................................................................53.3 对结果的分析 ...............................................................................................................9参考文献 ....................................................................................................................................19Abstract........................................................................................................................................11南阳师范学院 环境科学与旅游学院 08 级 阮得祥 2018/9/15南阳师范学院 环境科学与旅游学院 08 级 阮得祥 2018/9/15第 1 页(共 11 页)南水北调中线水源区土地利用生态安全时空分析——以河南省为例作 者:阮得祥指导教师:白景峰摘要:南水北调工程是关系我国国计民生的大工程,其土地利用生态安全状况对保证工程质量和长期效益的发挥具有重大影响,所以,我们有必要对此状况进行时间及空间上的全面分析。本文在利用之前学者的研究思路及方法的基础上,结合指导教师的批阅及修改建议,本文运用生态压力指数对南水北调中线工程水源区河南省南阳市段近年来土地利用生态安全状况进行评价并对其结果进行分析,结果表明:该区域生态安全状况很不理想,生态环境正处于一种很不安全的状态,且有进一步恶化的危险。进而对该问题提出简单的对策建议.关键词:南水北调中线工程 生态安全 生态赤字/盈余 生态压力指数引言南水北调工程举世瞩目, 其中中线工程是解决华北水资源危机的最佳方案。近年来,随着我国经济社会的发展,人口的日益增长和对资源的需求日益加大,使之对环境的压力日益加大。生态问题日益成为我们生存和发展的严峻挑战,南水北调中线水源区生态安全问题事关中线区甚至全国未来的发展,所以对其进行相关研究已迫在眉睫。1989 年,国际应用系统分析研究所从保障人类安康状态的角度提出了生态安全(ecological security)的含义,是指在人的生活、健康、安乐、基本权利、生活保障来源、必要资源、社会秩序和人类适应环境变化的能力等方面不受威胁的状态。我们认为生态安全是指在一定时间和空间尺度内, 生态系统处于保持自身正常功能结构和满足人类社会经济可持续发展需要的状态。目前生态安全的研究主要集中在国家和区域尺度上,且集中于单一的地区生态安全现状的比较,国内对生态安全评价方面的研究目前还停留在探索阶段, 理论尚不够成熟, 而且多为针对某一年或某一地区的静态研究, 有关时空动态变化研究则很少。现有生态安全的评价方法主要有综合指数法、景观生态学方法、生态系统安全的南阳师范学院 环境科学与旅游学院 08 级 阮得祥 2018/9/15第 2 页(共 11 页)综合评价法等 [1]。这些方法存在的主要问题是评价方法复杂, 涉及的评价因子繁多, 需要人为赋值, 主观因素影响大, 评价指标和划分等级的标准难统一, 因而评价结果在不同的时空条件下不能相互比较 [2]。本文在生态足迹原理的基础上, 运用生态压力指数指标体系对中线工程水源区的生态安全进行了时空差异分析, 以期为该区经济社会发展政策的制定提供科学依据。1 研究区域概况南水北调中线工程水源区即汉江中上游地区,区域由秦岭山脉和大巴山脉夹峙, 包含汇入丹江口水库的汉江、丹江两大流域; 本文主要研究区域为中线水源区——丹江口水库的河南省南阳市境内部分。南水北调中线工程的源头为丹江口水库, 渠首在南阳淅川县陶岔, 水源区涉及南阳的淅川、西峡、内乡、邓州4个县市,总面积超过6.36万hm2, 总干渠从陶岔闸引水,穿越南阳的淅川、邓州、镇平、卧龙、宛城、方城6个县市区和高新区的26个乡镇, 在南阳境内全长185km, 控制流域面积7.63万hm2,约占南阳总面积的29%。丹江口水库面积为7万h ㎡ , 其 中 河 南 省 南 阳 地 区 为 4万h ㎡ , 因此, 该地区土地资源开发利用情况不仅对其经济社会发展产生重要作用, 而且对南水北调中线工程生态安全产生重大影响。南阳地区位于河南省西南部, 东邻桐柏山、北靠伏牛山、西接陕西秦岭余脉、南依鄂北岗地, 即南阳盆地。海拔77.3~2212.5m。山地、丘陵、平原各占1/3。地理坐标为北纬32°17′33°48′, 东经110°58′ 113°49′。处于亚热带向暖温带的过渡地带,属典型的季风大陆半湿润气候,四季分明,阳光充足,雨量充沛。年平均气温14.4℃—15.7℃,年降雨量在300—1100毫米之间,无霜期220—240天,年平均日照时数2047小时。南 阳 市 下 辖 西 峡 县 、 镇 平 县 、 内 乡 县 、 淅川 县 、 新 野 县 、 桐 柏 县 、 唐 河 县 、 方 城 县 、 南 召 县 、 社 旗 县 、 卧龙 区 、 宛 城 区 、 南 阳 国 家 级 高 新 技 术 开 发 区 、 南 阳 新 区 、 鸭 河 工业 管 理 区 、 官 庄 工 业 管 理 区 、 邓 州 市 等 县 区 , 土 地 总 面 积 2.66万h㎡ , 截 止 2000年 底 , 全 区 人 口 1050万 , GDP总 量 519.66亿 , 人 均南阳师范学院 环境科学与旅游学院 08 级 阮得祥 2018/9/15第 3 页(共 11 页)GDP5000余 元 。2 土地利用生态安全评价2.1生态足迹模型及其计算方法某一地区生态足迹是在一定的经济规模条件下, 维持特定人口的资源消费和消纳废弃物所必需的生物生产土地面积 [3], 本文借助生态足迹分析法(由加拿大生态经济学家Rees 和Wackernagel 于1996 年提出的一种度量可持续发展程度的定量分析方法)运用生态压力指数及其等级划分对区域的生态安全进行定量评价。将各种消费项目折算为两类账户, 一类是生物资源账户, 包括耕地、牧草地、林地和海洋(水域) 等4种生物生态面积类型; 另一类是化石能源账户, 包括建筑用地、化石能源土地。生态足迹的计算公式如下 [4]:(1)  rj*)/()*(1picNrjaiefNEFni(i=1,2,3,……n,j=1,1,3,…,6)式中: EF为总的生态足迹; ef 为人均生态足迹;N为人口数; ai 为i 种物质人均占用的生物生产面积; rj 为均衡因子; ci 为i 种物质的人均消费量;pi 为i 种物质的世界平均生产能力; i 为消费的物质种类; j 为生物生产面积类型。由于6类生物生产面积的生态生产力不同, 在生态足迹计算中,不同地区的资源禀赋不同,单位面积耕地、草地、林地、建筑用地、水域等的生态生产能力差异很大,单位面积同类生物生产面积类型的生态生产力差异也很大。因此, 不同地区同类生物生产面积类型的实际面积是不能进行直接比较的, 需要进行标准化,计算得到的各类生物生产面积应乘以一个均衡因子。均衡因子为某类生物生产面积的平均潜在生产力与各类生物生产面积的平均潜在生产力的比值。本文采用知道教师进行相关研究所引用的均衡因子 [5]: 建筑用地和耕地为2.19, 水面为0.36,草地为0.48,林地和化石能源用地为1.38。2.2生态承载力数据处理生态承载力是指在不损害有关生态系统的生产力和功能完整的南阳师范学院 环境科学与旅游学院 08 级 阮得祥 2018/9/15第 4 页(共 11 页)前提下, 一个地区能够拥有的生物生产土地的总面积,也可理解为是在一定自然、社会、经济及技术条件下某地区所能提供的生物生产土地的最大值。由于本文计算数据缺失,故采用之前学者的相关计算值 [6]进行估算。2.3生态赤字/盈余的计算依据上述生态足迹和生态承载力模型计算的结果,可以计算该区人均生态赤字/盈余,从而可判定其生态系统的安全状态。其计算公式为:ED=EF-EC=N(ef-ec) (2)式中, ED为区域生态赤字/盈余,EF 为区域生态压力总量, EC 为区域生态承载力总量,ef 为区域人均生态足迹, ec为区域人均生态承载力,若区域生态足迹超过生态承载力,这表明该区生态负荷超过生态容量,则其发展处于不可持续状态。则生态赤字;反之出现生态盈余,则该区的发展模式处于可持续的状态。2.4生态安全评价即生态压力指数的计算同样,依据生态足迹及生态承载力模型计算的结果,可以提出生态压力指数的概念:生态压力指数=区域人均生态足迹/区域人均生态承载力。公式表示为: t=ef/ec (3) 式中:t为生态压力指数,ef为区域人均生态足迹,ec为区域人均生态承载力根据WWF2004中提供的生态足迹和生态承载力数据, 依据生态压力指数模型计算可得南阳市生态压力指数的变化范围为0. 04~4. 00。通过对数据进行扫描和聚类分析,并考虑到生态环境和社会经济发展状况,制订了生态安全评价指标及等级划分标准 [7] ,表1 生态压力指数等级划分表安全等级 生态压力指数 t 安全等级表征状况1 2.00 极不安全3 结果与分析3.1 数据来源1995-2010 年《河南省统计年鉴》 [8],1995-2010《河南省农村统计年鉴》 [9],2010《南阳市统计年鉴》 [10],相关网上公布的统计数据。3.2 生态足迹及生态承载力分析3.2.1 生 态 足 迹 相 关 计 算 结 果 : 南 阳 市 2009年 人 均 生 态 足 迹 为0.015777201平方千米,其各类生物资源账户和部分化石能源账户见表2-表6,人均生态足迹较05年0.006939243平方千米,08年0.014369981平方千米连年增高,其变化趋势见表7,3.2.2 生 态 承 载 力 相 关 计 算 结 果 : 表 8为1995、2000、2005、2008、2009年人均生态承载力,结果显示人均生态承载力呈小幅增长,其增长率较生态足迹增长率较小,表9为1995、2000、2005、2008、2009年生态足迹及生态承载力变化趋势。表2:南阳市2009年草地类生物资源账户生物 南阳市产量 全球平均产量 总的生态足迹 人均生态足迹类型 (吨) 千克/公顷 (平方千米) (平方千米)猪肉 413751 74 5591229.73 0.510046316牛肉 137482 33 4166121.212 0.380044262羊肉 38222 33 1158242.424 0.105657845禽肉 57059 33 1729060.606 0.157729343兔肉 6053 33 183424.2424 0.01673243禽蛋 312300 400 780750 0.071222017蜂蜜 30186 50 603720 0.055072887羊绒 418 15 27 866.66667 0.002542069南阳师范学院 环境科学与旅游学院 08 级 阮得祥 2018/9/15第 6 页(共 11 页)山羊毛 1670 15 111333.3333 0.010156112绵羊毛 435 15 29000 0.002645454羊毛 2105 15 140333.3333 0.012801567南阳市2009年人口为:1092.22万人表3:南阳市2009年耕地类生物资源账户生物 南阳市产量 全球平均产量 总的生态足迹 人均生态足迹类型 (吨) 千克/公顷 (平方千米) (平方千米)小麦 3562300 2744 1298214.286 0.118426437稻谷 313284 2744 114170.5539 0.010414931玉米 1444949 2744 526584.9125 0.048036426谷物 5311395 2744 1935639.577 0.176574007豆类 120664 1856 65012.93103 0.005930646薯类 317486 12607 25183.31086 0.002297286棉花 90033 1000 90033 0.008213041油料 1113995 1856 600212.8233 0.054752953瓜类 1871679 18000 103982.1667 0.00948552糖料 3843 18000 213.5 1.9476E-05高粱 1470 2744 535.7142857 4.88692E-05麻类 511 1500 340.6666667 3.10765E-05烟叶 58719 1548 37932.17054 0.00346027茶叶 1286 566 2272.084806 0.000207265水果 1871679 3500 534765.4286 0.048782674蚕茧 21482 1000 21482 0.001959643表4:南阳市2009年林地类生物资源账户生物 南阳市产量 全球平均产量 总的生态足迹 人均生态足迹类型 (吨) 千克/公顷 (平方千米) (平方千米)南阳师范学院 环境科学与旅游学院 08 级 阮得祥 2018/9/15第 7 页(共 11 页)核桃 9957 3000 3319.0000 0.000303877板栗 40808 3000 13602.6667 0.001245415油桐籽 31907 1600 19941.8750 0.001825811猕猴桃 81073 1500 54048.6667 0.004948515花椒 14330 1500 9553.3333 0.000874671乌柏籽 4412 1500 2941.3333 0.000269299白果 839 1500 559.3333 5.12107E-05木材 4.16* 1.99** 20904.226 0.001913948其中*单位为万立方千米,**单位为立方米/公顷表5:南阳市2009年部分能源账户化石燃 消费量 全球平均能 折算系 生态足迹 人均生态足迹料地类 (吨) 源足迹GJ/hm2 数GJ/t (平方千米)(平方千米)原煤 10356449 55 20.934 8994892.1719 0.820537134焦炭 641779 55 28.47 409859.8205 0.037388464天然气 32750* 93 38.978 9034.5974 0.000824159汽油 13769 93 43.124 3433.2104 0.000313186柴油 68040 93 43.124 16965.3303 0.001547621煤油 300 93 42.705 75.5370 6.89068E-06燃料油 82021 71 50.2 23012.4572 0.002099255石油汽 1087 71 50.2 304.9773 2.78208E-05电力 1225242** 1000 11.48 106728.3972 0.009736038其中*单位为 1000 立方米,**单位为 1000kwh,电力为建筑类面积表 6:南阳市 2009 年生态足迹需求汇总土地 人均生态足迹 均衡 人均均衡面积类型 (平方千米) 因子 (平方千米)草地 1.324650303 0.48 0.635832145耕地 0.488640522 2.19 1.070122742林地 0.011432745 1.38 0.015777189
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