基于SVM的安宁河流域生态环境脆弱性评价

中国是世界上生态脆弱区分布面积最大、生态脆弱性表现最明显的国家之一。安宁河流域地处中国西南山地农牧交错生态脆弱区的腹心地带,是长江流域重要水源涵养地和生态屏障。该流域由于自然环境的复杂性、脆弱性和长期大规模的不合理人为干扰,造成了生态环境的破坏,严重影响着该流域乃至四川、整个长江流域的生态安全和国民经济可持续发展。该研究采用"3S"技术和PSR模型,应用多平台、多时相遥感图像,结合实地调查,建立了安宁河流域生态环境背景数据库,形成了一套科学实用的研究区生态脆弱性评价指标体系,运用支持向量机模型对研究区生态脆弱性进行了客观评价。该研究对保障安宁河流域生态环境安全具有重要的理论和实践意义,为山地农牧交错生态脆弱区的生态脆弱性研究提供了新的思路和方法。     

中亚跨境流域生态脆弱性评价及其时空特征分析——以阿姆河流域为例

生态脆弱性（EVI）的定量评估和长期分析,对于了解区域生态环境动态变化与指导生态环境保护与修复极为重要。但以往研究很少对跨境流域这一特殊单元进行生态脆弱性评价。以阿姆河流域为例,选择反映研究区植被、水文、气候、地形、土壤以及人类活动等方面的11个指标,通过共线性诊断分析,构建了阿姆河流域生态脆弱性评价体系,利用主观权重与客观权重相结合的方法确定指标权重,对1990-2015年研究区EVI进行了定量评价及时空特征分析。结果表明：（1）研究区生态环境呈恶化趋势,大部分区域处于重度脆弱状态,研究时段内重度脆弱性比例的平均值为46.40%;极度脆弱性占比在过去25年内呈增加趋势,从1990年的2.58%增加至2015年的16.97%,增幅为14.39%。（2）生态脆弱性在不同土地覆被类型之间差异巨大,其中草地的EVI值变化最大,裸地的生态环境最为脆弱,林地的生态脆弱性最小;研究区生态脆弱程度整体表现为裸地>灌丛>草地>耕地>城市用地>林地的规律。（3）EVI与地形因子的关系表明生态环境最为脆弱的区域主要位于低海拔地势平坦与高海拔坡度大的地区,而低脆弱性主要分布在海拔2500~3500 m或坡度15~25°的区间上。     

中亚跨境流域生态脆弱性评价及其时空特征分析——以阿姆河流域为例

生态脆弱性(EVI)的定量评估和长期分析,对于了解区域生态环境动态变化与指导生态环境保护与修复极为重要。但以往研究很少对跨境流域这一特殊单元进行生态脆弱性评价。以阿姆河流域为例,选择反映研究区植被、水文、气候、地形、土壤以及人类活动等方面的11个指标,通过共线性诊断分析,构建了阿姆河流域生态脆弱性评价体系,利用主观权重与客观权重相结合的方法确定指标权重,对1990-2015年研究区EVI进行了定量评价及时空特征分析。结果表明:(1)研究区生态环境呈恶化趋势,大部分区域处于重度脆弱状态,研究时段内重度脆弱性比例的平均值为46.40%;极度脆弱性占比在过去25年内呈增加趋势,从1990年的2.58%增加至2015年的16.97%,增幅为14.39%。(2)生态脆弱性在不同土地覆被类型之间差异巨大,其中草地的EVI值变化最大,裸地的生态环境最为脆弱,林地的生态脆弱性最小;研究区生态脆弱程度整体表现为裸地灌丛草地耕地城市用地林地的规律。(3)EVI与地形因子的关系表明生态环境最为脆弱的区域主要位于低海拔地势平坦与高海拔坡度大的地区,而低脆弱性主要分布在海拔2500～3500 m或坡度15～25°的区间上。     

基于改进DRASTIC模型评价拉林河流域地下水脆弱性研究

以拉林河流域作为研究区,结合研究区实际条件对传统DRASTIC模型进行改进,利用层次分析法获得各指标的权重值,并应用ARCGIS的空间分析技术获取研究区地下水脆弱性分区,同时根据单参数敏感性分析方法对评价结果进行验证.结果表明,流域地下水以中等脆弱性和较高脆弱性为主,约占流域面积的85%.在选取的六个评价指标中,土地利用类型、地下水位埋深以及地形坡度这三个指标对流域地下水脆弱性影响最大.研究结果为拉林河流域地下水资源管理和污染防治提供理论依据.     

生态脆弱性综合评价方法与应用

探讨了生态脆弱性评价的理论与方法,提出将生态脆弱度指数、生态弹性度指数和生态压力度指数作为生态脆弱性评价的基本判定指标,构建了“敏感-弹性-压力”的评价模型,其评价体系包括总目标层、分目标层、准则层和指标层4个层次,形成了综合指数方法、层次分析法和RS/GIS相结合的生态脆弱性评价方法.在方法研究的基础上,以川西滇北农林牧交错带为例,根据区域特征选取17个评价指标进行案例研究,定量评价了该区域生态环境的脆弱程度,分析了生态脆弱度的空间差异和不同区域生态脆弱性的主导成因.评价结果较为客观地反映了该区域生态环境状况,对于生态脆弱区的生态保护、资源利用和可持续发展具有指导意义.      

我国主要煤炭基地的生态脆弱性评价与类型分析

针对我国绝大多数煤炭基地生态环境脆弱的局面,研究在文献分析和实地调研的基础上,建立生态脆弱性评价指标体系,对我国主要煤炭基地的生态脆弱性进行评价和类型分析.研究发现,我国大多数煤炭生产基地处于生态环境脆弱区,其中陕北和神东基地的生态环境极度脆弱,黑东、鲁西的生态环境较好.根据不同基地各生态要素对生态脆弱性总体得分的贡献率,判断不同基地的主要生态约束因素与约束程度,可以将我国煤炭基地分为水土因素交互作用型、地质不稳定和地面塌陷约束型以及生态功能约束型三种类型.最后针对不同的生态约束类型区,提出未来我国煤炭基地的生态建设措施.     

山西省沁河流域生态系统健康评估

通过收集2011-2015年沁河流域的水文特征、水位涨落及生物多样性等历史数据,参考《流域生态系统健康评价技术指南(试行)》,初步构建了沁河流域生态健康评价指标体系,该体系由陆域生态功能、陆域生态格局、陆域生态压力和水域水生生物、水域生境结构、水域生态压力等6类17项评价指标构成。在其基础上对山西省沁河流域的生态系统健康进行了综合评估,评估结果为"良好",并提出了沁河流域生态环境保护对策。     

黄河流域植被生态用水过程动态模拟

以黄河流域为例,通过集成RS/GIS 技术,利用生态水文评估工具中模块化生态水文综合管理系统（EcoHAT）对研究区植被生态用水过程进行定量模拟,模拟出该流域20 世纪50年代以来像元尺度上植被生态用水量,得到研究区植被生态用水时空结构差异。结果表明：在年际变化上,20 世纪60 年代和80 年代偏多,而70 年代和90 年代偏少,2000 年生长季植被生态用水量为263.5 mm;年内变化整体与降水变化趋势相一致,最大值集中在6-8 月;从植被类型看,最小是草地,其次为灌丛,最大为林地;从水资源分区上看,最小的是兰河干流区间,伊洛河流域最大。其中,兰河干流区间、河龙干流区间、内流区、湟水流域、龙兰干流区间、龙羊峡以上及洮河流域普遍小于400 mm,汾河流域、黄河下游、泾河流域、北洛河流域、沁河流域、渭河流域、龙三干流区间、三花干流区间及伊洛河流域普遍大于400 mm。     

基于GIS的海岛生态脆弱性评价研究与实践——以海坛岛为例

基于生态敏感度、生态弹性度和生态压力度,构建了海岛生态脆弱性评价的指标体系,采用综合指数法和GIS相结合的方法对海坛岛的生态脆弱性进行了定量评价,并绘制了生态脆弱性等级分布图,分析了生态脆弱度的空间差异和不同区域生态脆弱性的主导成因.评价结果与该区域的生态环境状况较为一致,对于海坛岛的生态保护和资源利用具有一定的指导意...     

基于景观格局的三峡库区生态脆弱性评价

三峡库区是我国的生态环境敏感脆弱区,进行生态脆弱性评价对于掌握其生态脆弱特征和识别生态环境问题具有重要意义. 基于遥感 (RS)和地理信息系统(GIS)空间分析技术,综合考虑景观格局和区域生态2类影响因素,进行三峡库区生态脆弱性评价. 结果表明:①景观类型中,脆弱度由高到低依次为水体、林地、旱地、草地和水田. ②景观破碎度与区域生态脆弱性之间的相关性显著,反映了人类活动对三峡库区生态环境的干扰剧烈. ③三峡库区生态脆弱区可划分为——Ⅰ区(0.171 500≤EVI＜0.191 225),Ⅱ区(0.191 225≤EVI＜0.210 950),Ⅲ区(0.210 950≤EVI＜0.230 675),Ⅳ区(0.230 675≤EVI≤0.250 400). 其中,Ⅲ区和Ⅳ区生态脆弱程度较高,主要分布在水域及其岸边带、高海拔区域和岩溶地貌区域. 特殊的地形地貌是三峡库区生态环境敏感脆弱的重要因素,而人类行为干扰是造成生态环境退化的决定性因子.      

近50 a塔里木河流域“四源”农业用水与干流生态系统结构变化关系研究

塔里木河源流区农业用水量直接影响下放至干流的水量,从而间接影响干流区生态系统结构的稳定性。为此,研究基于农业水足迹反映农业用水变化情况,进而分析塔里木河流域“四源”农业用水与干流生态系统结构变化的关系,为后续维护干流生态系统结构稳定性决策提供科学参考依据。结果表明：1960年代—1990年塔里木河“四源”农用地总量变化不大,阿克苏河流域新开垦量与叶尔羌河流域减少量相当,农业水足迹同时呈缓慢小幅增长,干流生态系统结构变化以自然绿洲生态系统缩小和荒漠生态系统扩张为主;以2000年为分界点,2000年之前“四源”农用地和农业水足迹显著增加,导致干流生态系统中自然水域生态系统、自然绿洲生态系统和荒漠生态系统皆有不同程度的萎缩,“四源”农业用水消耗是干流生态系统恶化的直接原因;2000年之后在生态治理工程的影响下,虽然“四源”农用地和总农业水足迹在持续增加,但是节水工程年均节约近27.22×10⁸ m³,保证了下游生态系统的需水量,使其得到一定恢复。     

黄河上游生态脆弱区城市增长边界划定——以临夏回族自治州为例

黄河流域是我国重要的生态屏障和经济区,其上游水源涵养区对黄河流域的生态可持续发展起着决定性的作用。因此,科学统筹城乡发展、合理划定城市增长边界（UGB）,对于黄河流域生态保护与城市高质量发展具有重要意义。以黄河上游典型城市临夏回族自治州为研究对象,基于土地利用及相关遥感数据,运用遥感生态指数（RSEI）、生态敏感性分析评估了临夏回族自治州的生态质量,并在此基础上,结合CA-Markov对比分析了有无生态环境质量评价条件下未来城市增长边界发展情况。结果表明：（1）2005—2015年,临夏回族自治州生态环境整体较差且逐年下降,2015年生态质量（RSEI）结果降至最低（0.38）。同时,生态敏感性也从中度敏感变为低度敏感。（2）2005—2015年,研究区城市扩张面积增长6.04 km²,通过CA-Markov模拟得到的2030年城市建设用地规模为95.88 km²,超出规划面积3.2 km²,城市扩张未得到有效约束。（3）RSEI-CA-Markov模拟2030年的城市建设用地为90.36 km²,小于政府规划面积2.32 km²,符合城市可持续发展要求。因此,基于RSEI-CA-Markov划定的黄河上游生态脆弱地区UGB具有更强的城市管理能力,有利于引导和实现城市可持续发展,也可对中国其他生态脆弱城市生态—经济协调发展提供参考依据。     

2000-2013年塔里木河流域生长季NDVI时空变化特征及其影响因素分析

受塔里木河流域综合治理工程实施和近期气候变化的影响,流域植被覆被时空分布产生一定的变化,厘清植被覆被与流域气候变化及人类活动的关系可以为塔里木河流域生态维护与治理提供科学参考依据。为此,论文以NDVI为指示因子,运用趋势分析、R/S分析、偏相关分析以及残差分析等方法,分析了2000-2013年综合治理工程期间NDVI的时空变化特征,并探讨及区分降水、气温气候因子以及人类活动对植被覆被变化的影响范围和程度,结果表明：1）2000-2013年,塔里木河流域植被生长季NDVI总体呈现增加趋势,增加速率为0.8%/10 a,平原区增速明显高于山区;且开都河-孔雀河流域山区、塔里木河干流的上、中游部分地区呈现比较明显的退化趋势。与此同时,塔里木河干流下游生长季NDVI持续改善。2）山区植被覆被变化主要受气候变化的影响,其中温度是高山区植被生长的主要限制因子,温度的增加促进植被的生长;中低山区以及出山口平原地区植被生长季NDVI变化是降水和温度共同作用的结果,且主要受降水的影响。降水与植被生长季NDVI变化呈正相关,温度与植被生长季NDVI变化呈负相关。3）平原绿洲区植被生长季NDVI增加主要是绿洲灌区面积不断增加以及塔里木河流域生态治理工程对植被恢复的结果,人类活动是该区域植被生长的主要驱动力。4）塔里木河干流生态闸工程在恢复下游植被的同时,也在一定程度上影响了上、中游地区的用水,尤其是导致中游植被出现退化趋势,退化速率约为0.1%/10 a。相关部门应进一步加强水资源的合理配置,充分发挥生态闸工程的水资源调度调控作用。     

三峡水库氮磷污染防治政策建议:生态补偿·污染控制·质量考核

三峡水库是我国重要战略水资源库.三峡水库蓄水后,库区富营养化问题日益凸显,TN、TP成为影响库区水质的主要污染因子,其中80%~85%入库氮、磷污染负荷来自流域上游.受长江富含营养物质水质输入和流域内人类活动面源输入等共同影响,长江中下游超过80%的湖泊发生富营养化,长江口及其毗邻海域赤潮频发.因此,三峡库区及上游流域仅实施国家统一的COD和氨氮水污染物目标总量控制已不能满足流域水环境安全要求.为保障三峡水库、长江中下游湖泊和东海海域环境安全,支撑长江经济带可持续发展,应按照湖泊保护的要求,进一步深化三峡库区及上游流域氮、磷污染控制与治理.新安江是我国第一个跨省流域水质补偿试点,2010-2013年,为加强新安江水污染防治,提高流域生态环境保护水平,中央财政、浙江、安徽两省共拨付资金12.7×108元,试点工作启动后,新安江跨界断面连续3 a水质均符合补偿协议要求,ρ（COD_Mn）、ρ（氨氮）和ρ（TP）均下降,水质恶化趋势得到有效控制.借鉴新安江流域水质补偿试点实施的成功经验,就"十三五"期间继续深化三峡库区及上游流域水污染防治问题,提出以下建议:①国家、下游和上游省（市）政府三方共同出资,建立长江流域水质补偿专项资金;②科学制订三峡水库水污染防治规划,强化三峡库区及上游流域氮、磷污染负荷控制;③建立并实施长江流域跨行政区水环境质量考核制度.      

黄河流域荒漠化协同防治与上、中、下游绿色发展

黄河流域在国家发展中具有重要的战略地位,但其生态系统脆弱,荒漠化问题突出,面临经济发展与生态环境建设双重挑战。本文从国家战略全局和全流域视角入手,分析黄河流域荒漠化现状及荒漠化治理存在的问题,提出了黄河流域荒漠化协同防治与全流域绿色发展的五大策略,即上中下游协同攻坚,打好黄河流域荒漠化防治与生态保护总体战;创新突破,建立黄河上游重要水源补给生态特区;积极布局推广荒漠化治理重大先进技术工程模式,多途径破解荒漠化治理难题;建立黄河流域绿色生态经济体系,实现人地关系协调、绿色循环高质量发展;多渠道融资,构建荒漠化治理资金保障长效机制。本文旨在为黄河流域上中下游统筹协调防治荒漠化,实现全流域绿色发展提供新思路。     

塔里木河下游生态输水后地下水的响应研究

由于近50a来人类不合理地资源开发,造成塔里木河下游的生态环境问题日趋严峻.为拯救下游绿色走廊,恢复和重建受损的下游生态系统,于2000年7月始,实施了塔里木河下游应急生态输水工程,水流于2001-11-02流进塔里木河尾闾--台特玛湖,使干涸近30a的台特玛湖重新受到水的滋润.笔者根据近2a在塔里木河下游的监测结果,通过对塔里木河下游地下水在河道纵向、横向的响应,地下水位响应强度及地下水位的变化带来下游天然植被的变化等方面对塔里木河下游生态输水工程进行阐述,分析了生态输水后地下水位响应的初步规律.研究结果表明:地下水位在一定范围内对生态输水的响应很明显,并由此带来下游生态环境向有利的方向转变.      

沁河流域水环境约束分区与景观格局优化

以沁河流域(山西省晋城市段)为例,将流域划分为2个一级评价单元和14个二级评价单元,从自然环境因素和社会经济因素选择相应指标进行评价;在此基础上,基于GIS技术和生态因子叠置法,从水环境敏感性和水环境压力2个方面综合考虑了流域水环境现状,根据水环境敏感性和水环境压力的等级划分,将流域水环境划分为低压低敏感区域、低压高敏感区域、高压低敏感区域和高压高敏感区域4类区域,针对各类区域的现状提出了相应的景观格局调整方案并提出了全流域的景观格局布置思路.山地生态系统和平原生态系统有机结合的生态网络格局,将有力改善沁河流域的水环境现状.      

黄河流域生态质量时空变化分析

黄河流域在我国社会经济发展和生态安全格局构建方面具有十分重要的地位,流域的生态保护和高质量发展上升为国家重大战略,同时也面临着生态系统退化、水土流失、湿地萎缩等生态问题.为了解黄河流域生态质量状况及其时空变化特征,分析了黄河流域生态格局、植被、生物多样性、生态系统功能和服务价值、县域生态质量等多方面的数据和文献资料.结果表明:①黄河流域大部分县区生态质量状况一般,植被覆盖度由东南向西北递减,上游地区生态系统服务价值高于中游和下游;② 2000—2018年农田生态系统面积占比持续下降,森林、水域面积占比略有增加,聚落面积占比持续上升,20世纪80年代以来整体植被覆盖和生产力状况得到改善,重要生态功能区的生态系统服务价值明显提升;③大部分地区生态状况改善幅度有限,局部仍有退化,流域的生物多样性依然受到严重威胁.因此,建议在恢复植被覆盖的基础上,开展优化生态结构、维护生态过程的相关研究,重点关注生态敏感地区生态保护成效的评估和提升,农耕地区农田生产力对自然生态系统的影响,以及城镇化过程对生态系统服务和生态安全的影响;同时建立黄河流域生态质量综合监测体系,开展监测指标与技术方法的机理和应用研究,这不但是流域生态质量时空变化分析的基础,也是生态保护恢复和管理工作的支撑.      

三维生态足迹视角下塔里木河流域水土资源与生态承载状况评价

塔里木河流域是新疆发展、丝绸之路经济带的重要组成部分,明晰其水土资源资本利用及生态承载状况,对塔里木河流域的高质量发展具有重要意义。运用改进的三维生态足迹模型,核算塔里木河流域的生态足迹,并对人均区域生态足迹深度、广度变化进行分析;引入水资源压力指数、土地综合压力指数、生态压力指数,判断当前水资源、土地资源是否处于超载状态,并对塔里木河流域的生态承载状况进行评价。结果表明:1)2000-2019年研究区的人均生态足迹持续上升,由2.091 ha/人增加至5.864 ha/人,年均增长率为5.58%。生态赤字问题严重,20年增长了2.98倍。2)研究期内,区域人均生态足迹深度持续增长,由9.283增加到23.905。人均生态足迹广度增长了8.89%;3)水资源压力指数、土地综合压力指数、生态压力指数均>1,各类生产生活对生产性土地造成了严重负担,生态安全形势严峻。     

基于关键指标的黄河流域近20年生态系统质量的时空变化

黄河流域生态系统质量直接关系到国家中长期生态安全和高质量发展,研究黄河流域生态系统质量时空变化,可为黄河流域的生态保护和高质量发展提供参考. 基于长时间序列MODIS数据,提取能够反映生态系统质量的归一化植被指数(NDVI)、叶面积指数(LAI)、表层水分含量指数(SWCI)和陆地表面温度(LST)4个关键指标构建遥感生态指数(remote sensing ecological index, RSEI),结合Sen+Mann-Kendall检验和Hurst指数,分析黄河流域2000—2018年生态系统质量变化情况及变化趋势. 结果表明:2000年、2010年、2018年3个年份RSEI与各指标的平均相关系数为0.856,均高于各指标之间的平均相关系数,RSEI能够综合反映黄河流域生态系统质量. 近20年黄河流域生态系统质量存在局部改善与退化并存的现象,其中改善面积占52.84%,主要分布在湟水谷地、黄土高原、鄂尔多斯高原、河套平原和宁夏平原;退化面积占18.48%,主要分布在黄河源区、陕西关中盆地和黄河下游. Hurst指数分析表明,黄河源区生态系统质量未来呈改善趋势,黄土高原持续性改善和未来退化趋势并存,鄂尔多斯高原、阴山南麓、子午岭以未来变化不确定为主,陕西关中盆地以持续性退化为主,生态系统质量未来变化趋势不确定和持续性退化的区域仍需要持续关注. 研究显示,基于关键指标的遥感生态指数能够综合反映黄河流域生态系统质量状况,近20年黄河流域生态系统质量改善面积占52.84%,远高于退化面积(18.48%),且黄河源区生态系统质量未来以改善为主.