畢業(yè)論文-南水北調(diào)中線水源區(qū)土地利用生態(tài)安全時空分析

1、南陽師范學院 環(huán)境科學與旅游學院 08級 阮得祥 DATE yyyy/M/d 2019/6/23編號：08009110243南陽師范學院20屆畢業(yè)生畢業(yè)論文（設(shè)計） 題 目：南水北調(diào)中線工程水源區(qū)土地利用生態(tài)安全 時空分析以河南省為例完 成 人： 班 級： 2008-2 學 制： 4年 專 業(yè)： 地理科學 指導教師： 完成日期： 2012-04-01 目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc321038330 摘要 PAGEREF _Toc321038330 h 1 HYPERLINK l _Toc321038331 引言 PAGEREF _Toc3210383

2、31 h 1 HYPERLINK l _Toc321038332 1 研究區(qū)域概況 PAGEREF _Toc321038332 h 2 HYPERLINK l _Toc321038333 2 土地利用生態(tài)安全評價 PAGEREF _Toc321038333 h 3 HYPERLINK l _Toc321038334 2.1生態(tài)足跡模型及其計算方法 PAGEREF _Toc321038334 h 3 HYPERLINK l _Toc321038335 2.2生態(tài)承載力數(shù)據(jù)處理 PAGEREF _Toc321038335 h 4 HYPERLINK l _Toc321038336 2.3生態(tài)赤字/

3、盈余的計算 PAGEREF _Toc321038336 h 4 HYPERLINK l _Toc321038337 2.4生態(tài)安全評價即生態(tài)壓力指數(shù)的計算 PAGEREF _Toc321038337 h 4 HYPERLINK l _Toc321038338 3結(jié)果與分析 PAGEREF _Toc321038338 h 5 HYPERLINK l _Toc321038339 3.1 數(shù)據(jù)來源 PAGEREF _Toc321038339 h 5 HYPERLINK l _Toc321038340 3.2 生態(tài)足跡及生態(tài)承載力分析 PAGEREF _Toc321038340 h 5 HYPERLI

4、NK l _Toc321038341 3.3 對結(jié)果的分析9 HYPERLINK l _Toc321038342 參考文獻19 HYPERLINK l _Toc321038343 Abstract11第12頁（共11頁）南水北調(diào)中線水源區(qū)土地利用生態(tài)安全時空分析以河南省為例摘要：南水北調(diào)工程是關(guān)系我國國計民生的大工程，其土地利用生態(tài)安全狀況對保證工程質(zhì)量和長期效益的發(fā)揮具有重大影響，所以，我們有必要對此狀況進行時間及空間上的全面分析。本文在利用之前學者的研究思路及方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合指導教師的批閱及修改建議，本文運用生態(tài)壓力指數(shù)對南水北調(diào)中線工程水源區(qū)河南省南陽市段近年來土地利用生態(tài)安全狀況進行

5、評價并對其結(jié)果進行分析，結(jié)果表明：該區(qū)域生態(tài)安全狀況很不理想，生態(tài)環(huán)境正處于一種很不安全的狀態(tài)，且有進一步惡化的危險。進而對該問題提出簡單的對策建議.關(guān)鍵詞：南水北調(diào)中線工程 生態(tài)安全 生態(tài)赤字/盈余 生態(tài)壓力指數(shù)引言南水北調(diào)工程舉世矚目, 其中中線工程是解決華北水資源危機的最佳方案。近年來,隨著我國經(jīng)濟社會的發(fā)展，人口的日益增長和對資源的需求日益加大，使之對環(huán)境的壓力日益加大。生態(tài)問題日益成為我們生存和發(fā)展的嚴峻挑戰(zhàn)，南水北調(diào)中線水源區(qū)生態(tài)安全問題事關(guān)中線區(qū)甚至全國未來的發(fā)展，所以對其進行相關(guān)研究已迫在眉睫。1989年，國際應(yīng)用系統(tǒng)分析研究所從保障人類安康狀態(tài)的角度提出了生態(tài)安全(ecolo

6、gical security)的含義，是指在人的生活、健康、安樂、基本權(quán)利、生活保障來源、必要資源、社會秩序和人類適應(yīng)環(huán)境變化的能力等方面不受威脅的狀態(tài)。我們認為生態(tài)安全是指在一定時間和空間尺度內(nèi), 生態(tài)系統(tǒng)處于保持自身正常功能結(jié)構(gòu)和滿足人類社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展需要的狀態(tài)。目前生態(tài)安全的研究主要集中在國家和區(qū)域尺度上，且集中于單一的地區(qū)生態(tài)安全現(xiàn)狀的比較，國內(nèi)對生態(tài)安全評價方面的研究目前還停留在探索階段, 理論尚不夠成熟,而且多為針對某一年或某一地區(qū)的靜態(tài)研究, 有關(guān)時空動態(tài)變化研究則很少?，F(xiàn)有生態(tài)安全的評價方法主要有綜合指數(shù)法、景觀生態(tài)學方法、生態(tài)系統(tǒng)安全的綜合評價法等1。這些方法存在的主要問

7、題是評價方法復(fù)雜, 涉及的評價因子繁多, 需要人為賦值, 主觀因素影響大, 評價指標和劃分等級的標準難統(tǒng)一, 因而評價結(jié)果在不同的時空條件下不能相互比較2。本文在生態(tài)足跡原理的基礎(chǔ)上, 運用生態(tài)壓力指數(shù)指標體系對中線工程水源區(qū)的生態(tài)安全進行了時空差異分析, 以期為該區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展政策的制定提供科學依據(jù)。1 研究區(qū)域概況南水北調(diào)中線工程水源區(qū)即漢江中上游地區(qū),區(qū)域由秦嶺山脈和大巴山脈夾峙, 包含匯入丹江口水庫的漢江、丹江兩大流域; 本文主要研究區(qū)域為中線水源區(qū)丹江口水庫的河南省南陽市境內(nèi)部分。南水北調(diào)中線工程的源頭為丹江口水庫, 渠首在南陽淅川縣陶岔, 水源區(qū)涉及南陽的淅川、西峽、內(nèi)鄉(xiāng)、鄧州4個

8、縣市,總面積超過6.36萬hm2, 總干渠從陶岔閘引水,穿越南陽的淅川、鄧州、鎮(zhèn)平、臥龍、宛城、方城6個縣市區(qū)和高新區(qū)的26個鄉(xiāng)鎮(zhèn), 在南陽境內(nèi)全長185km, 控制流域面積7.63萬hm2,約占南陽總面積的29%。丹江口水庫面積為7萬h，其中河南省南陽地區(qū)為4萬h，因此, 該地區(qū)土地資源開發(fā)利用情況不僅對其經(jīng)濟社會發(fā)展產(chǎn)生重要作用, 而且對南水北調(diào)中線工程生態(tài)安全產(chǎn)生重大影響。南陽地區(qū)位于河南省西南部, 東鄰?fù)┌厣健⒈笨糠Ｉ?、西接陜西秦嶺余脈、南依鄂北崗地, 即南陽盆地。海拔77.32212.5。山地、丘陵、平原各占1/3。地理坐標為北緯32173348,東經(jīng)1105811349。處于亞熱

9、帶向暖溫帶的過渡地帶，屬典型的季風大陸半濕潤氣候，四季分明，陽光充足，雨量充沛。年平均氣溫14.415.7，年降雨量在3001100毫米之間，無霜期220240天，年平均日照時數(shù)2047小時。南陽市下轄 HYPERLINK /view/144386.htm t _blank 西峽縣、 HYPERLINK /view/15049.htm t _blank 鎮(zhèn)平縣、 HYPERLINK /view/144394.htm t _blank 內(nèi)鄉(xiāng)縣、 HYPERLINK /view/144377.htm t _blank 淅川縣、 HYPERLINK /view/144364.htm t _blank

10、 新野縣、 HYPERLINK /view/144349.htm t _blank 桐柏縣、 HYPERLINK /view/24476.htm t _blank 唐河縣、 HYPERLINK /view/144422.htm t _blank 方城縣、 HYPERLINK /view/144412.htm t _blank 南召縣、 HYPERLINK /view/41702.htm t _blank 社旗縣、 HYPERLINK /view/358056.htm t _blank 臥龍區(qū)、 HYPERLINK /view/680746.htm t _blank 宛城區(qū)、南陽國家級高新技術(shù)開

11、發(fā)區(qū)、 HYPERLINK /view/5011334.htm t _blank 南陽新區(qū)、鴨河工業(yè)管理區(qū)、官莊工業(yè)管理區(qū)、 HYPERLINK /view/52208.htm t _blank 鄧州市等縣區(qū)，土地總面積2.66萬h，截止2000年底，全區(qū)人口1050萬，GDP總量519.66億，人均GDP5000余元。2 土地利用生態(tài)安全評價2.1生態(tài)足跡模型及其計算方法某一地區(qū)生態(tài)足跡是在一定的經(jīng)濟規(guī)模條件下, 維持特定人口的資源消費和消納廢棄物所必需的生物生產(chǎn)土地面積3, 本文借助生態(tài)足跡分析法（由加拿大生態(tài)經(jīng)濟學家Rees 和Wackernagel 于1996 年提出的一種度量可持續(xù)發(fā)

12、展程度的定量分析方法）運用生態(tài)壓力指數(shù)及其等級劃分對區(qū)域的生態(tài)安全進行定量評價。將各種消費項目折算為兩類賬戶, 一類是生物資源賬戶, 包括耕地、牧草地、林地和海洋(水域) 等4種生物生態(tài)面積類型; 另一類是化石能源賬戶, 包括建筑用地、化石能源土地。生態(tài)足跡的計算公式如下4： （1） (i=1,2,3,n，j=1,1,3,，6)式中: EF為總的生態(tài)足跡; ef 為人均生態(tài)足跡;N為人口數(shù); ai 為i 種物質(zhì)人均占用的生物生產(chǎn)面積; rj 為均衡因子; ci 為i 種物質(zhì)的人均消費量;pi 為i 種物質(zhì)的世界平均生產(chǎn)能力; i 為消費的物質(zhì)種類; j 為生物生產(chǎn)面積類型。由于6類生物生產(chǎn)面積

13、的生態(tài)生產(chǎn)力不同, 在生態(tài)足跡計算中,不同地區(qū)的資源稟賦不同,單位面積耕地、草地、林地、建筑用地、水域等的生態(tài)生產(chǎn)能力差異很大,單位面積同類生物生產(chǎn)面積類型的生態(tài)生產(chǎn)力差異也很大。因此, 不同地區(qū)同類生物生產(chǎn)面積類型的實際面積是不能進行直接比較的, 需要進行標準化,計算得到的各類生物生產(chǎn)面積應(yīng)乘以一個均衡因子。均衡因子為某類生物生產(chǎn)面積的平均潛在生產(chǎn)力與各類生物生產(chǎn)面積的平均潛在生產(chǎn)力的比值。本文采用知道教師進行相關(guān)研究所引用的均衡因子5: 建筑用地和耕地為2.19, 水面為0.36,草地為0.48,林地和化石能源用地為1.38。2.2生態(tài)承載力數(shù)據(jù)處理生態(tài)承載力是指在不損害有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)

14、力和功能完整的前提下, 一個地區(qū)能夠擁有的生物生產(chǎn)土地的總面積,也可理解為是在一定自然、社會、經(jīng)濟及技術(shù)條件下某地區(qū)所能提供的生物生產(chǎn)土地的最大值。由于本文計算數(shù)據(jù)缺失，故采用之前學者的相關(guān)計算值6進行估算。2.3生態(tài)赤字/盈余的計算依據(jù)上述生態(tài)足跡和生態(tài)承載力模型計算的結(jié)果，可以計算該區(qū)人均生態(tài)赤字/盈余，從而可判定其生態(tài)系統(tǒng)的安全狀態(tài)。其計算公式為：ED=EF-EC=N(ef-ec) （2）式中, ED為區(qū)域生態(tài)赤字/盈余，EF 為區(qū)域生態(tài)壓力總量， EC 為區(qū)域生態(tài)承載力總量，ef 為區(qū)域人均生態(tài)足跡， ec為區(qū)域人均生態(tài)承載力，若區(qū)域生態(tài)足跡超過生態(tài)承載力，這表明該區(qū)生態(tài)負荷超過生態(tài)容

15、量，則其發(fā)展處于不可持續(xù)狀態(tài)。則生態(tài)赤字；反之出現(xiàn)生態(tài)盈余，則該區(qū)的發(fā)展模式處于可持續(xù)的狀態(tài)。2.4生態(tài)安全評價即生態(tài)壓力指數(shù)的計算 同樣，依據(jù)生態(tài)足跡及生態(tài)承載力模型計算的結(jié)果，可以提出生態(tài)壓力指數(shù)的概念：生態(tài)壓力指數(shù)=區(qū)域人均生態(tài)足跡/區(qū)域人均生態(tài)承載力。公式表示為： t=ef/ec (3) 式中：t為生態(tài)壓力指數(shù)，ef為區(qū)域人均生態(tài)足跡，ec為區(qū)域人均生態(tài)承載力根據(jù)WWF2004中提供的生態(tài)足跡和生態(tài)承載力數(shù)據(jù), 依據(jù)生態(tài)壓力指數(shù)模型計算可得南陽市生態(tài)壓力指數(shù)的變化范圍為0. 044. 00。通過對數(shù)據(jù)進行掃描和聚類分析，并考慮到生態(tài)環(huán)境和社會經(jīng)濟發(fā)展狀況，制訂了生態(tài)安全評價指標及等級劃

16、分標準7 ，表1 生態(tài)壓力指數(shù)等級劃分表安全等級 生態(tài)壓力指數(shù) t 安全等級表征狀況1 2.00 極不安全3 結(jié)果與分析3.1 數(shù)據(jù)來源1995-2010年河南省統(tǒng)計年鑒8，1995-2010河南省農(nóng)村統(tǒng)計年鑒9，2010南陽市統(tǒng)計年鑒10，相關(guān)網(wǎng)上公布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。3.2 生態(tài)足跡及生態(tài)承載力分析3.2.1 生態(tài)足跡相關(guān)計算結(jié)果：南陽市2009年人均生態(tài)足跡為0.015777201平方千米，其各類生物資源賬戶和部分化石能源賬戶見表2-表6，人均生態(tài)足跡較05年0.006939243平方千米,08年0.014369981平方千米連年增高，其變化趨勢見表7，3.2.2 生態(tài)承載力相關(guān)計算結(jié)果：表8

17、為1995、2000、2005、2008、2009年人均生態(tài)承載力，結(jié)果顯示人均生態(tài)承載力呈小幅增長，其增長率較生態(tài)足跡增長率較小，表9為1995、2000、2005、2008、2009年生態(tài)足跡及生態(tài)承載力變化趨勢。表2：南陽市2009年草地類生物資源賬戶生物 南陽市產(chǎn)量全球平均產(chǎn)量 總的生態(tài)足跡 人均生態(tài)足跡類型 （噸） 千克/公頃 (平方千米） （平方千米）豬肉 413751 74 5591229.73 0.510046316牛肉 137482 33 4166121.2120.380044262羊肉 38222 33 1158242.424 0.105657845禽肉 57059 33

18、1729060.6060.157729343兔肉 6053 33 183424.24240.01673243禽蛋 312300 400 780750 0.071222017蜂蜜 30186 50 603720 0.055072887羊絨 41815 27 866.66667 0.002542069山羊毛 1670 15 111333.33330.010156112綿羊毛 435 15 29000 0.002645454羊毛 2105 15 140333.33330.012801567南陽市2009年人口為：1092.22萬人表3：南陽市2009年耕地類生物資源賬戶生物 南陽市產(chǎn)量全球平均產(chǎn)量

19、總的生態(tài)足跡 人均生態(tài)足跡類型 （噸） 千克/公頃 (平方千米） （平方千米）小麥 3562300 2744 1298214.2860.118426437稻谷 313284 2744 114170.55390.010414931玉米 1444949 2744 526584.91250.048036426谷物 5311395 2744 1935639.5770.176574007豆類 120664 1856 65012.931030.005930646薯類 317486 12607 25183.310860.002297286棉花 90033 1000 90033 0.008213041油料 1

20、113995 1856 600212.82330.054752953瓜類 1871679 18000 103982.16670.00948552糖料 3843 18000 213.5 1.9476E-05高粱 1470 2744 535.71428574.88692E-05麻類 511 1500 340.66666673.10765E-05煙葉 58719 1548 37932.170540.00346027茶葉 1286 566 2272.0848060.000207265水果 1871679 3500 534765.42860.048782674蠶繭 21482 1000 21482 0.

21、001959643表4：南陽市2009年林地類生物資源賬戶生物 南陽市產(chǎn)量全球平均產(chǎn)量 總的生態(tài)足跡 人均生態(tài)足跡類型 （噸） 千克/公頃 (平方千米） （平方千米）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獼猴桃 81073 1500 54048.6667 0.004948515花椒 14330 1500 9553.3333 0.000874671烏柏籽 4412 1500 2941.3333 0.000269299白果

22、839 1500 559.3333 5.12107E-05木材 4.16* 1.99* 20904.226 0.001913948其中*單位為萬立方千米，*單位為立方米/公頃表5：南陽市2009年部分能源賬戶化石燃 消費量 全球平均能 折算系 生態(tài)足跡 人均生態(tài)足跡料地類 （噸） 源足跡GJ/hm2 數(shù)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天然氣 32750* 93 38.978 9034.5974 0.000824159汽

23、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電力 1225242* 1000 11.48 106728.3972 0.009736038其中*單位為1000立方米，*單位為1000kwh，電力為建筑類面積表6：南陽市2009年生態(tài)足跡需求匯總土地 人均生態(tài)足

24、跡 均衡 人均均衡面積類型 （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水域 0.000298833 0.36 0.00010758化石燃料用地 0.862744531 1.38 1.190587453建筑用地 0.009736038 2.19 0.021321923合計 2.933749033表7：1995、2000、2005、2008、2009年人均生態(tài)足跡年份 耕地 人均均衡面積 林地 人均均衡面積19950.249

25、683714 0.546807333 0.008259891 0.0113986520000.333930415 0.731307608 0.007550721 0.01041999520050.392627054 0.8598532490.005028437 0.00693924320080.483593978 1.0590708110.01041303 0.01436998120090.488640522 1.0701227430.011432754 0.015777201年份 草地 人均均衡面積 水域 人均均衡面積1995 0.713935471 0.3426890260.0001033

26、28 3.71982E-052000 0.982715442 0.4717034120.00015038 5.41369E-052005 1.155215983 0.5545036720.000297024 0.0001069292008 1.385968302 0.6652647850.120100308 0.0432361112009 1.324650303 0.6358321450.000298833 0.00010758化石燃料人均均衡面積 建筑用地 人均均衡面積 合計(h）0.2581845990.3562947470.0007674660.0016807511.2589077040

27、.2581845990.3562947470.0007674660.0016807511.5714606490.2581845990.3562947470.0007674660.0016807511.779378590.7418325451.0237289120.0079423240.0173936892.8230642880.8627445311.1905874530.0097360380.0213219232.933749045其中95、00年化石燃料及建筑用地數(shù)據(jù)為估計值（取鄰近年值）表8：1995、2000、2005、2008、2009年人均生態(tài)承載力年份 耕地 林地 草地 水域 建筑

28、用地合計（h/人）19950.3031890.0171420.0000170.0006890.0702130.3912520000.3459760.0374770.0000140.0007180.0804620.46464720050.3735010.0388190.0000130.0008460.0873050.50048420080.3900160.039624 0.000012 0.000923 0.091411 0.52198620090.3955210.039893 0.0000120.0009480.0927790.529154表9：1995、2000、05、08、09年生態(tài)足跡及

29、生態(tài)承載力變化趨勢年份人均生態(tài)足跡人均生態(tài)承載力生態(tài)赤字生態(tài)壓力指數(shù)19951.258907704 0.39125 0.867657704 3.21765547320001.571460649 0.464647 1.106813649 3.38205271720051.77937859 0.500484 1.27889459 3.55531563420082.823064288 0.521986 2.301078088 5.40831211220092.933749045 0.529154 2.404595445 5.544229587其中人均生態(tài)足跡和人均生態(tài)承載力單位為h3.2.3 生態(tài)壓

30、力赤字/盈余，及生態(tài)壓力指數(shù)計算結(jié)果見圖1，圖2.圖1：圖2：3.3 對結(jié)果的分析：從表8，圖1，圖2的結(jié)果可以看出南陽市從1995年到2009年人均生態(tài)足跡呈逐年遞增的趨勢，其中2005年到2008年增速相對快，這說明隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，南陽市人口對自然資源和能源的消費需求日益增加，進而對生態(tài)環(huán)境的影響也越來越大。然而生態(tài)承載力增速卻相應(yīng)較小，南陽市對自然環(huán)境的影響超出了其生態(tài)承載力的承受范圍，南陽市的發(fā)展總體上處于一種不可持續(xù)的狀態(tài)，生態(tài)壓力指數(shù)也逐年增壓，南陽市經(jīng)濟社會的發(fā)展對環(huán)境壓力日益增大，目前處于生態(tài)安全狀態(tài)為6極的既不安全狀態(tài)，且有日益上升的趨勢，對此，應(yīng)引起有關(guān)部門的高度重視，

31、并急需要采取相關(guān)改善及保護措施，否則將造成日益嚴重的生態(tài)后果。作為南水北調(diào)中線水源區(qū)核心區(qū)域之一，南陽市的生態(tài)安全事關(guān)重大，人口的日益增長及其對自然資源的不合理利用是生態(tài)環(huán)境狀態(tài)惡化的主要原因，因此控制人口增長，使之與環(huán)境容量及生產(chǎn)力發(fā)展水平相適應(yīng)，提高自然資源利用率，合理調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，積極構(gòu)建資源節(jié)約型及環(huán)境友好型社會生產(chǎn)及消費體系不僅事關(guān)南陽市本地的和諧健康發(fā)展，亦對整個南水北調(diào)中線工程區(qū)域乃至全國意義重大。參考文獻1 楊京平,盧劍波生態(tài)安全的系統(tǒng)分析M 北京: 化學工業(yè)出版社, 20022 趙先貴, 肖玲, 馬彩虹等，基于生態(tài)足跡的可持續(xù)評價體系的構(gòu)建J 中國農(nóng)業(yè)科學, 2006, 39

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