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洞庭湖AQUATOX模拟与生态功能分区

作　者: 曹小娟
导　师: 曾光明
学　校: 湖南大学
专　业: 环境工程
关键词: 地理信息系统遥感 AQUATOX模型生态功能分区空间异质性
分类号: X524
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 530次
引　用: 6次
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内容摘要

洞庭湖位居长江中游荆江南岸,具有调节长江中游洪水、沉淤泥沙、繁衍生物多样性以及发展农牧业等重要生态服务功能,在维系江湖水系和水域生态平衡方面发挥了巨大作用。在开发利用洞庭湖流域资源,或整治、修复生态时,须从维护整个流域生态功能的角度出发,着重考虑湖泊与其支流之间的相互关系,根据洞庭湖流域不同生态系统类型以及不同区域的生态位,进行科学合理的生态功能分区,对不同功能区域实行分区管理,使洞庭湖资源为人类可持续地利用。对洞庭湖水域,以西洞庭湖主体——目平湖为例,应用美国环境保护局(EPA)2005年12月发布的AQUATOX(V2.1)模型,进行水质与生态环境模拟,研究水体富营养化和水生态过程,分析湖泊水生态系统各组成部分之间的关系及其生态驱动作用。对洞庭湖湖流的流动与混合、营养盐及溶解氧在水体和沉积物中循环、颗粒物的沉积和再悬浮、浮游动植物及食物网相互关系进行了初步分析。AQUATOX模型将水动力模型、水质模型与生态模型相结合,克服了一般模型考虑因素偏少、不能反映实际生态情况,且没有可视化界面的缺点。通过对2002年洞庭湖区TM/ETM遥感影像解译,得到湖区的土地利用、植被等信息,采用等级性分区方法将其分为4个初级生态功能区:水域生态景观功能区、湖泊湿地保护区、退田还湖湿地恢复区和环湖生态经济区。并从洞庭湖流域管理角度,以长沙市为例,对洞庭湖区外围地带进行了生态功能分区。研究适合于洞庭湖流域的生态系统功能分区方法和指标体系,明确生态适宜性和生态服务功能的空间分异规律,利用地理信息系统软件ARCMAP/INFO进行生态功能分区,从对洞庭湖的保护和资源利用角度,指出每个功能区的功能、保护目标与发展方向。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
插图索引  11-13
附表索引  13-14
第1章绪论  14-22
  1.1 问题的提出与研究意义  14-15
  1.2 研究内容与技术路线  15-18
    1.2.1 洞庭湖区生态环境遥感综合调查  15-16
    1.2.2 洞庭湖AQUATOX 水生态模拟  16-17
    1.2.3 GIS 技术支持下生态功能分区研究  17-18
    1.2.4 方法与技术路线  18
  1.3 国内外研究现状  18-22
    1.3.1 水生态模拟模型综述  18-19
    1.3.2 洞庭湖水生态模拟  19-20
    1.3.3 生态功能分区  20-22
第2章洞庭湖区域生态环境概况  22-32
  2.1 自然地理概况  22-23
  2.2 生态环境演变  23-24
  2.3 主要生态环境问题  24-29
    2.3.1 水质污染  24-26
    2.3.2 湿地质量下降  26
    2.3.3 泥沙淤积  26-27
    2.3.4 洪涝灾害  27
    2.3.5 血吸虫疫情  27-28
    2.3.6 物种受到威胁  28-29
  2.4 产生生态环境问题原因分析  29-32
    2.4.1 自然因素  29
    2.4.2 人为因素  29-30
    2.4.3 三峡影响  30-32
第3章洞庭湖水生态模拟  32-75
  3.1 AQUATOX 模型  32-34
    3.1.1 简介  32
    3.1.2 状态变量  32-33
    3.1.3 参数  33-34
    3.1.4 AQUATOX 模型特征  34
    3.1.5 系统要求  34
  3.2 AQUATOX 模型结构解析  34-57
    3.2.1 物理过程模拟  34-39
    3.2.2 生物区系模拟  39-52
    3.2.3 重矿化模拟  52-57
    3.2.4 无机沉淀模拟  57
    3.2.5 有毒有机化学物模拟  57
  3.3 洞庭湖水生态环境质量  57-61
    3.3.1 水生态系统微型生物群落  57-58
    3.3.2 湿地生物多样性  58-59
    3.3.3 富营养化  59-61
  3.4 模拟范围——目平湖  61
    3.4.1 概况  61
    3.4.2 参数输入  61
  3.5 模拟结果与分析  61-75
    3.5.1 驱动因子  61-62
    3.5.2 TSS、透明度  62-63
    3.5.3 溶解氧、BOD_5  63-64
    3.5.4 藻类  64-65
    3.5.5 碎屑模拟  65-66
    3.5.6 动物  66-68
    3.5.7 营养物  68-72
    3.5.8 不确定性分析  72-75
第4章洞庭湖区生态环境遥感资料综合调查  75-88
  4.1 遥感数据来源与精度评述  75
  4.2 工作区范围  75-76
  4.3 遥感影像预处理  76-83
    4.3.1 辐射校正  76-77
    4.3.2 几何校正  77-83
    4.3.3 影像配准  83
  4.4 遥感专题解译  83-88
    4.4.1 洞庭湖区地质遥感解译  83-85
    4.4.2 洞庭湖区土壤类型遥感解译  85-86
    4.4.3 洞庭湖区地貌类型遥感解译  86
    4.4.4 洞庭湖区土地利用现状解译  86-88
第5章洞庭湖生态分区研究  88-100
  5.1 生态功能分区概念  88
  5.2 洞庭湖生态功能分区原则  88-90
    5.2.1 等级性原则  88
    5.2.2 相似性原则  88-89
    5.2.3 主导性原则  89
    5.2.4 可持续发展原则  89
    5.2.5 有利于监督管理  89
    5.2.6 综合分析原则  89-90
  5.3 分区方法  90-91
    5.3.1 数据收集与处理  90
    5.3.2 生态系统空间特征分析  90
    5.3.3 生态功能分区  90-91
  5.4 洞庭湖区生态功能分区  91-92
    5.4.1 水域生态景观保护区  91
    5.4.2 湖泊湿地保护区  91
    5.4.3 退田还湖湿地恢复区  91-92
    5.4.4 环湖生态经济区  92
    5.4.5 措施  92
  5.5 洞庭湖流域城市生态功能分区——以长沙市为例  92-98
    5.5.1 概况  92-93
    5.5.2 生态系统现状辨识  93-94
    5.5.3 经济发展水平分析  94-95
    5.5.4 生态适宜性分析  95-96
    5.5.5 生态系统服务功能分析  96-97
    5.5.6 生态功能分区  97-98
  5.6 小结  98-100
    5.6.1 洞庭湖生态功能分区特点  98
    5.6.2 洞庭湖生态功能分区方法优缺点  98-100
结论  100-101
参考文献  101-108
致谢  108-109
附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录  109

洞庭湖AQUATOX模拟与生态功能分区

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