三峡库区生态清洁小流域建设分区研究——以五桥河小流域为例

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人类生存和发展离不开水土资源。在当前水质恶化、水土流失严重及人居环境恶劣等问题越来越严峻的形势下,有效保护水土资源,改善人居环境,建设良好流域生态环境系统及人口、资源、环境协调发展的和谐社会成为当前的紧迫任务。  三峡库区既是重要水源地,又是典型生态脆弱区。随着三峡库区社会经济的发展,库区生态环境问题出现了新的特征,环境污染问题变得复杂多样,以单纯的水土流失控制为中心的传统小流域综合治理已经不能适应库区可持续发展及生态文明建设的需求。生态清洁小流域是在小流域综合治理发展与完善基础上,提出的一种具有创新性的小流域综合治理模式,其目标是实现小流域内水土资源得到有效保护及合理利用,河(沟)道维持自然状态,人类对自然的扰动不超过生态系统承载力,生态系统良性循环,人口、资源、环境协调发展。因此,三峡库区以小流域为单元的综合治理必须在新的形势下加以深化和完善,深入开展库区生态清洁小流域建设研究工作,对促进库区生态环境建设与保护、社会经济持续发展具有重要意义。  通过建立小流域不同分区,按照分区防治的理念,因地制宜进行技术措施配置是生态清洁小流域建设研究的重要内容。本研究选取三峡库区中部的重庆市万州区五桥河小流域为研究对象,收集了研究区地质地貌、土壤植被、气象水文、土地利用、社会经济、生态环境等资料,在充分了解研究区自然地理与生态环境基础上,开展五桥河生态清洁小流域建设分区研究。研究主要从基础资料的收集和处理、生态清洁小流域建设分区指标体系构筑、分区及措施探讨四个方面展开。研究拟解决的关键问题是构筑五桥河生态清洁小流域建设分区的指标体系(包括指标权重及相关指标因子值计算),确定研究区生态清洁小流域建设分区方法。研究结果表明:  (1)生态清洁小流域建设分区的指标体系:在科学性、可行性、定性和定量相结合的原则指导下,经过分析,通过土壤侵蚀、水源保护区、非点源污染、人类活动四类准则层因子建立五桥河生态清洁小流域建设分区指标体系是可行的。其中,土壤侵蚀因子通过坡度、植被覆盖度及坡耕地等,参照国家水利行业标准《土壤侵蚀分类分级标准(SL192-2007)》评价研究区土壤侵蚀强度表达;水源保护区通过水库规模、距水库距离等,依据水源保护国家环境保护标准《饮用水水源地保护区划分技术规范(HJT338-2007)》将其划分为一级保护区、二级保护区和准保护区;非点源污染通过DEM、土地利用及土壤类型等,采用非点源污染评价方程MUSLE确定研究区非点源污染风险高低进行表达;人类活动因子用人类活动强度(HAILS)公式计算得到。  在综合应用层次分析法(AHP)及指数标度法基础上,获得土壤侵蚀、水源保护、非点源污染及人类活动四类准则因子权重分别为0.2695、0.3292、0.2206、0.1807。  (2)生态清洁小流域建设分区结果:得到土壤侵蚀强度、水源保护分区、非点源污染风险等级及人类活动强度结果后,依据相应分级标准,将轻度、中度、强烈、极强烈及剧烈侵蚀强度分别赋值1、2、3、4、5;一级水源保护区、二级水源保护区及准保护区分别赋值1、2、3;非点源污染低、中等、较高及高风险区分别赋值1、2、3、4;人类活动低、中等、较高及高强度分别赋值1、2、3、4。结合已计算到的准则权重,利用GIS空间分析工具加权计算,得到五桥河生态清洁小流域建设分区定量数值区间为[1.001,3.5729],采用自然间断点分级法(Jenks)将该定量数值分为[1.001,1.8718]、[1.8718,2.29718]、[2.2971,3.5729]三部分,并分析了不同定量数值分类区域空间分布特征。由于计算得到的五桥河生态清洁小流域建设分区定量数值具有连续性,导致其定量数值分类图出现了较多零碎的小斑块,利用ENVI软件的小斑块去除工具将定量数值分类图中零碎的小斑块合并,获得理想的处理结果。  综合定量数值分类区域特征分析及小斑块合并处理结果,最终合理的将五桥河生态清洁小流域建设分区划为生态修复区、综合治理区及生态缓冲区。其中,生态修复区面积为55.40km2,占流域面积的48.51%,主要分布在流域上游、海拔较高地区,人类活动强度为低、中等强度,该区受人类活动干扰较少,土地利用类型主要为林地及园地,植被覆盖度较高,土壤侵蚀强度以轻度及中度为主,非点源污染主要为低风险区;综合治理区面积为44.84km2,占流域面积的41.88%,主要分布在流域中下游及河道两侧区域,该区人类活动强度为较高、高,受人类活动干扰较多,土壤侵蚀强度以轻度及中度为主,少量分布着强烈及以上侵蚀强度,植被覆盖度较低,对应土地利用类型有耕地、居民地及园地,非点源污染较高风险区及高风险区主要集中在该区域;生态缓冲区面积为10.97 km2,占流域面积的9.60%,主要分布在河道周边,土地利用类型主要为未利用地,该区非点源污染风险较高。  (3)生态清洁小流域建设措施探讨:生态修复区应实行全面封山育林、生态移民等措施,减少人为活动和干扰,充分发挥区内生态系统的自我修复功能;综合治理区人类活动干扰强烈,生态环境问题复杂,应考虑全面,采取多种措施综合治理,主要措施包括沟道治理、护坡工程、引蓄工程、农耕工程建设、人居环境整治等;生态缓冲区具有吸纳污染物的作用,区内非点源污染风险较高、土壤侵蚀较严重,主要采取防护坝、河岸(库滨)带治理、湿地恢复、河(沟)道清理4项措施。  研究结论弥补了三峡库区生态清洁小流域建设研究方面的不足,为更有效的进行研究区生态环境保护提供支撑,也为今后库区实施生态清洁小流域建设打下良好基础。
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