区域生态安全评价指标与标准研究

全球范围内 ,生态安全形势越来越严峻 ,局部地区的生态安全态势甚至已经损坏了社会经济与农业生产可持续发展的基础 ,但是从学术层面上区域生态安全研究尚不充分。该文研究建立了区域生态安全评价的指标体系和评价标准 ,并对PSR框架模型作了扩展 ,制定了区域生态安全评价指标体系概念框架 ,据此建立了区域生态安全评价指标体系     

基于PSR模型的区域生态持续性评价概念框架

区域可持续发展是可持续发展的重要基础, 生态持续性则是实现区域可持续发展的重要前提与基本途径, 但目前仍缺乏普遍认可的生态持续性目标分解方案;而在人类活动对自然生态影响日益显著且不断增大的背景下, 生态系统健康、风险、安全与可持续性评价已成为当前宏观生态学的研究热点, 虽然在各类评价之间普遍存在概念混淆、指标体系雷同等问题。本研究在系统梳理生态持续性相关概念逻辑关联的基础上, 将区域视为人类自然-经济复合生态系统, 强调人类活动的主导性, 基于“压力-状态-响应(PSR)”模型, 从生态胁迫、生态系统健康和生态可持续能力3 方面构建了一个具有鲜明生态意义的区域生态持续性评价概念模型, 并对评价模型、评价指标筛选及其阈值与权重展开了深入探讨。研究认为:系统工程的综合评价法是区域生态持续性评价的基本方法;不存在绝对的评价标准, 区域生态持续性评价的终极目标, 不在于静态的评价某时某地人类-自然复合生态系统可持续与否, 而在于定量表征时空尺度上系统可持续性的动态变化与空间分异。     

基于组合模型的煤炭城市生态安全预警研究——以焦作市为例

从城市复合生态系统视角出发,构建具有煤炭资源型城市特色的压力-状态-响应(PSR)和自然-社会-经济(NES)评价模型相融合的复合指标体系。在差异系数法组合权重的基础上,借助MATLAB软件,应用等维新息灰色神经网络(DGM-RBF)动态组合预警模型,对焦作市生态安全动态演变进行预警分析。结果表明:焦作市2000—2022年生态安全指数呈稳定上升的趋势,安全警度由"巨警"下降为"轻警"。压力、状态、响应3个子系统生态安全指数呈波浪式上升的趋势,安全警度由"巨警"或"重警"下降为"轻警"。自然、经济、社会三大影响因素中,经济因素安全指数上升比较平稳,警情由巨警逐步过渡到无警状态;自然和社会因素安全指数上升波动较大,且在2015年后的个别年份出现了负向演化和迅速恶化的趋势。焦作市未来5年内生态安全仍处于轻警状态。     

区域生态安全评价指标与标准研究

全球范围内，生态安全形势越来越严峻，局部地区的生态安全态势甚至已经损坏了社会经济与农业生产可持续发展的基础，但是从学术层面上区域生态安全研究尚不充分。该文研究建立了区域生态安全评价的指标体系和评价标准，并对PSR框架模型作了扩展，制定了区域生态安全评价指标体系概念框架，据此建立了区域生态安全评价指标体系。     

资源型城市建设用地适宜性评价研究——以济宁市大运河生态经济区为例

以山东省济宁市大运河生态经济区为例,探讨了煤炭资源型城市建设用地适宜性评价的指标体系、评价模型以及GIS技术支持下的分析评价方法.选取自然因素、社会经济因素、生态安全因素3方面8个单因子构成该研究区适宜性评价指标体系,利用模糊层次分析法确定指标权重,基于多因素叠加分析和GIS空间分析方法,设计了四种煤炭塌陷的未来情景,...     

干旱区绿洲生态安全评价研究——以新疆生产建设兵团为例

为研究干旱区绿洲生态安全,采用2010年新疆地区TM影像和HJ1A-CCD1影像提取新疆生产建设兵团(简称新疆兵团)部分自然组分数据,结合气象、环境和社会统计数据,在国内外已有研究的基础上,基于压力-状态-响应(PSR)概念模型,选取25项指标,构建新疆兵团生态安全评价指标体系,利用层次分析法确定各项指标的权重,以师为评价单元,采用生态安全综合安全指数(ESII)对新疆兵团生态安全进行定量评估。结果表明:全兵团Ⅱ级较安全区域有4个师,Ⅲ级临界安全区域有7个师,Ⅳ级较不安全有2个师,分别占全兵团国土面积的32.84%、56.47%、10.69%。依据评价结果,可为新疆兵团的生态建设及管理提供科学依据。     

基于属性识别模型的区域土地生态安全评价——以徐州市为例

土地生态安全评价是土地生态安全研究的前提和基础,而目前土地生态安全评价的方法及评价标准尚处于探索中。以徐州市为例,根据PSR概念模型框架构建区域土地生态安全评价的指标体系,采用层次分析法结合信息熵法确定权重,运用属性识别模型,进行了区域土地生态安全评价方法的探索。结果表明2006年徐州市整体土地生态安全状况处于良好状态,下属县市也都处于良好状态,而市区则处于预警状态,土地生态安全状况较差,基本与当地的实际情况相符合。基于属性识别模型的评价方法能同时实现生态安全等级的分类和排序,在具有评价标准的生态系统综合评价中具有一定的应用价值。     

基于格网GIS的喀斯特生态安全研究——以贵州花江石漠化综合治理示范区为例

喀斯特生态安全评价及其空间格局研究是科学分析喀斯特生态系统安全状况和对石漠化综合治理效果作出客观评价的基础.通过分析喀斯特生态安全的概念,基于驱动力-压力-状态-影响-响应(DPSIR)模型,初步形成喀斯特生态安全评价概念框架,建立了喀斯特生态安全评价指标体系和生态安全度标准.在格网GIS技术的支持下,对评价体系中各指标进行5m×5m尺度下的网格化表达,运用基于栅格数据的空间叠加方法实现喀斯特生态安全模型评价,得到格网化花江示范区的生态安全度空间数据.研究发现示范区整体生态状况呈现出逐步好转的趋势,石漠化综合治理取得了一定成效,但整体仍处于警戒状态,此外人类活动对喀斯特生态安全的影响正在进一步加深.     

石家庄市生态安全动态变化趋势及预警机制研究

在国内外已有的研究基础上,从压力—状态—响应3个方面构建了石家庄市生态安全预警评价指标体系,并基于模糊数学模型,结合EXCEL程序,建立了生态安全预警评价计算模型(FE模型)。利用所构建的指标体系及FE模型,从时间尺度上(1999—2020年)对石家庄市的生态安全预警状态进行了定量评估和动态趋势分析。结果表明,石家庄市生态安全预警综合指数从1999年的7.367(中警)降低到2008年的5.769(轻警),生态安全整体水平呈逐年上升趋势,2010,2015,2020年石家庄市的生态安全预警综合指数分别为5.324,4.959,4.742,未来近10年(2010—2020年)石家庄市的生态安全预警状态从一般逐渐过度到良好。     

基于PSR模型的浙江望东垟亚高山湿地生态安全评价

以浙江景宁望东垟亚高山湿地为研究对象,对其生态安全状况进行评价,旨在有效指导湿地保护与利用的尺度和方向。根据压力-状态-响应(PSR)模型,结合望东垟生态环境自身的特点,选取能反映亚高山湿地生态安全的18项指标,建立了望东垟湿地生态安全评价指标体系。利用层次分析法(AHP法)和定性分析法确定各项指标的权重,并利用综合指数法对湿地生态系统安全状况进行综合评价,得出望东垟亚高山湿地的生态安全综合指数为4.3702,生态安全处于"一般"状态。     

甘肃河西地区2000-2019年水土资源耦合协调特征

以甘肃河西地区为研究区,采用耦合协调度模型和农业水土资源匹配系数法分别对河西五市和河西走廊三大内陆河中游地区水土耦合协调情况进行量化研究,并以此为基础通过灰色关联度法分析水土资源耦合协调度影响因素.结果表明:(1)2000-2019年,河西五市水土资源耦合协调度整体提升了 64.65％,由濒临失调转换为初级协调,呈现不...     

1958~2015年疏勒河上游出山径流变化及其气候因素分析

利用1958~2015年疏勒河出山口昌马堡水文站径流资料以及同期流域气象资料,揭示了疏勒河出山径流及其对流域气候变化的响应。结果表明：总体上,疏勒河出山径流量呈现增加趋势,特别是20世纪90年代后期以来,出山径流增加趋势更为明显,但近几年,疏勒河出山径流量缓慢回落,21世纪初暂时成为代际变化的拐点。研究亦显示,疏勒河出山径流对河源处高海拔山区气候变化的响应更为敏感,出山径流年际变化实际受到山区气候因素的共同影响,不同时段各因素影响强度具有一定差异;降水是出山径流变化的主控因素,但气温升高导致冰雪融化加快是近年来出山径流增长较快的重要原因。定量分析表明,20世纪90年代后期以来气温等对径流影响比重超过60%,而降水约为30%左右。     

疏勒河干流径流变化特征研究

选取疏勒河干流昌马堡、潘家庄和双塔堡水库站多年实测月、年天然径流作为数据资料,利用线性倾向、Mann-Kendall等方法,研究干流径流量年、年内、年际、季节变化和突变特征。结果表明：1956—2016年干流年径流呈现昌马堡站［1.075×10⁸ m3·（10 a）^-1］>双塔堡水库站［0.253×10⁸ m³·（10 a）^-1］>潘家庄站［0.126×10 m³·（10 a）^-1］的线性倾向率,且呈现增加变化趋势;径流年内分配极不均匀,径流主要集中于5~9月,占年径流量的50%以上;径流年际变化均低于和高于多年平均值分别在20世纪70~90年代和21世纪00~10年代;径流不同站点和不同年代平均径流距平呈现差异性季节变化特征,夏季径流量增加对各站点年径流量影响最大;径流突变时间和特征因不同站点呈现不同变化特征,3个水文站突变点分别为1998年、2012年和2006年。研究结果对促进区域水资源综合管理与科学调配,指导区域中长期水资源综合规划与社会经济发展提供科学依据和技术支撑。     

疏勒河流域泥沙分布规律及水沙关系研究

泥沙是影响河流健康和水环境的重要因素之一,受气候变化和人类活动的影响,流域水文要素和下垫面条件发生了较大变化,尤其是实施大规模的水土保持措施后,部分河流的泥沙含量大幅减少,但在河西内陆河流域发源于祁连山西端的疏勒河流域,受降水条件和人类活动的影响,河流泥沙呈增加趋势。本文应用疏勒河流域实测长系列水文资料,采用水文统计法、差积曲线法、趋势检验法、突变检验法、非线性复相关模型法等方法,分析了流域泥沙时空分布规律及水沙关系,结果表明：疏勒河干流昌马堡站年输沙量为333.5×104 t,至下游潘家庄站减少到223.5×104 t;党河党城湾站年输沙量为76.56×104 t,至下游沙枣园站增加到121.3×104 t;疏勒河干流输沙量主要集中在汛期7～8月,占全年的81.9 %～84.0 %,党河流域输沙量主要集中在4-8月,占全年的92.3 %;流域泥沙变化总体呈增加趋势,突变点1998年以后,年输沙量增加了86.3 %～148.2 %。建立了潘家庄站降水～泥沙、径流～泥沙以及年输沙量～年径流量～年最大洪峰流量关系模型,相关关系较好,相关系数达到0.717～0.858。流域出山口以上对泥沙的影响因素主要是降水,出山口以下主要是修建水库、水电站、引水工程、河道采砂等人类活动影响。随着国家对内陆河流域祁连山和河西走廊的日益关注,以及全国河长制的推行,河流生态健康已经提上日程,研究疏勒河流域泥沙分布规律及水沙关系,对国家实施西部生态安全战略、区域生态环境修复治理、水资源可持续利用等具有重要意义。     

河西黑河(弱水)水系的变迁

中更新世晚期以来黑河流量逐渐减少,由外流河变为内流河,由统一水系变为各自的独立水系,中、下游由地面水和地下水相互转化,不少河道随流量变化及新构造运动影响而改道,从而沿岸新老绿洲互不相连。     

Mutual optimization of water utilization structure and industrial structure in arid inland river basins of Northwest China

Water is a key restricting factor of the economic development and eco-environmental protection in arid inland river basins of Northwest China. Although water supplies are short, the water utilization structure and the corresponding industrial structure are unbalanced. We constructed a System Dynamic Model for mutual optimization based on the mechanism of their interaction. This model is applied to the Heihe River Basin where the share of limited water resources among ecosystem, production and human living is optimized. Results show that, by mutual optimization, the water utilization structure and the industrial structures fit in with each other. And the relationships between the upper, middle and lower reaches of the Heihe River Basin can be harmonized. Mutual benefits of ecology, society and economy can be reached, and a sustainable ecology-production-living system can be obtained. This study gives a new insight and method for the sustainable utilization of water resources in arid inland river basins.     

内陆河流域用水结构与产业结构双向优化仿真模型

1 Introduction The great development of western China greatly increases the demand for water. However, in arid inland river basins of Northwest China, water resources are very limited. Shortage of water has been one of the key restricting factors of eco-e…     

内陆河流域用水结构与产业结构双向优化仿真模型及应用

在西部大开发战略实施过程当中,我国内陆河流域由于用水结构与产业结构严重错位,水资源短缺问题日益严峻。传统的以满足水资源供需平衡为目标的水资源优化配置模式,已解决不了水资源短缺问题。因此,在内陆河流域用水结构与产业结构双向优化理论与机制分析的基础之上,以系统动力学模型为主模型,以投入产出模型、多目标决策模型、灰色系统模型、多元统计回归分析法等为辅助模型,通过主模型与辅助模型对接,建立了内陆河流域用水结构与产业结构双向优化仿真模型。该模型把水资源总量作为“总阀门”,并以产业结构调整为切入点,通过产业结构调整来优化生产用水结构,进而优化“三生”用水结构,通过“三生”用水结构的优化来确保用水总量不超过水资源承载力,以此反复循环,最终实现流域用水结构与产业结构的双向优化。以我国典型的内陆河流域——黑河(干流)流域为例,对该模型进行了应用与分析。结果表明,该模型能够较好地协调流域上中下游之间、生态生产生活系统之间、用水结构产业结构系统之间的矛盾,可以为内陆河流域水资源的持续利用提供新的方法和思路。     

中国内陆河流域绿洲发育度的综合评价

人工绿洲是干旱区人类活动主要场所,绿洲管理和生态建设体现了人类活动的积极作用;而不适当的土地开发与经济活动又形成了对绿洲生存与可持续发展的过度压力与生态负荷。科学准确地对绿洲状态进行综合评价,已成了人们正确认识绿洲并对其进行生态建设和环境保护的重要前提。针对目前我国绿洲综合评价研究的指标单一、应用区域受限等缺陷和不足,提出了可普遍用于内陆河流域绿洲评价的指标体系--基于因子分析法的“绿洲发育度”,并以河西走廊的15个绿洲为研究对象进行了案例分析。结果表明：依据发育度综合评价值可将河西走廊绿洲划分为工业绿洲、较高开发程度的农业绿洲、中度开发的农业绿洲和衰退或较低开发程度的农业绿洲4个等级,与当地实际情况完全符合;同时,还可通过因子水平上的发育度指标对各个绿洲的优势和劣势进行准确的定量表达,为绿洲管理者和政策制定者提供简明、准确的科学依据。     

缺测站干旱流域生态输水遥感监测与农业节水效益分析

生态输水与农业节水是实现内陆干旱流域可持续发展的重要手段,连续水文观测资料的缺乏制约了生态输水与农业节水效益评价。为此,以中国甘肃敦煌疏勒河流域下游为例,基于遥感水文站与谷歌地球引擎进行2016—2020年月尺度的生态输水遥感监测,在此基础上结合蒸散发和土地覆盖类型等多源遥感数据评价生态输水与农业节水效益,分析两者之间在水资源方面的平衡关系。结果表明：（1） 遥感水文站与谷歌地球引擎（Google Earth Engine, GEE）能够为生态输水遥感监测与农业节水效益评价提供可靠的数据支撑。（2） 2017—2020年生态输水能够为下游湿地与河道平均每年提供2.50×10⁸ m³生态用水,其中30.06%的水量到达下游湿地,18.47%的水量被下游河道周边的植被所利用,且使下游河道周边植被面积增加112.25 km²。（3） 农业节水在保持耕地面积维持上升趋势的前提下,2017—2020年平均每年降低耕地的蒸散发量0.395×10⁸ m³;耕地蒸散发减少量平均占生态输水量的14.22%,农业节水有效缓解了内陆干旱流域农业用水挤占生态用水的问题。本文将为内陆干旱缺测站流域的生态输水遥感监测与农业节水效益评价提供新的思路,以期为未来的生态输水与农业节水工程的实施提供理论支撑。