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渭河下游河流沿线区域生态风险评价及管理研究

作　者: 李谢辉
导　师: 李吉均
学　校: 兰州大学
专　业: 人文地理学
关键词: 渭河下游 3S技术区域生态风险评价洪水灾害区域生态风险管理
分类号: X826
类　型: 博士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

渭河是黄河的最大支流,在陕西潼关汇入黄河。渭河流域关中段是陕西省的核心区,在西部地区陕西省的社会经济发展中具有重要的战略地位和作用。可是在关中区域社会经济快速发展的同时,随着人类开发活动的不断加大,渭河流域存在防洪形势严峻、水资源供需矛盾突出、水质污染日趋加剧、水土流失治理进展缓慢等问题,严重制约了渭河流域社会经济的可持续发展。生态风险评价是20世纪90年代以后兴起的一个新的研究领域,是环境风险评价的重要分支,也是环境管理和决策的科学基础,它是研究一种或多种压力形成或可能形成的不利生态效应可能性的过程,其研究涉及环境科学、生态学、环境和生态毒理学、地理学、灾害学等多个学科。区域生态风险评价是生态风险评价的一个重要分支,是在大尺度上研究复杂环境背景下包含多风险源、多风险受体的综合风险过程。本文以陕西渭河下游河流沿线区域为研究区,利用3S技术,在对1990和2002年Landsat TM/ETM+遥感信息源的处理和分析后,通过引入动态分析模型,计算LUCC差异检测、LUCC单一和综合动态度、LUCC单一和综合变化趋势与状态,首先分析了这13年间7种主要土地类型的演变情况。根据生态风险评价的定义和特点,利用地理信息系统和多种数学建模及现代地理学中的数学方法,在美国生态风险评价和区域生态风险评价的理论框架和方法步骤下,在1990和2002年两个时期土地利用分类图的基础上,以7类景观类型为风险受体,人类干扰为风险源,通过构建生态风险指数模型,划分风险小区,利用地统计学方法将两个时期的生态风险指数空间分布图进行分类符号设置后,主要获得了低风险区,较低风险区,中等风险区,较高风险区和高风险区5个级别的区域风险区划图。针对渭河下游洪水灾害频发的现状,将研究区划分为咸阳市城区、西安市城区、高陵县、临潼区、渭南市城区、华县、华阴市、大荔县、潼关县9个区,以各区的行政边界为单位,通过综合分析对洪水灾害有影响的降水、地形、水系、过境洪水和防洪工程等自然致灾力的影响度,以及承灾体遭受不同强度洪水可能损失程度的易损性影响度,运用AHP法和因子叠加法,将反映危险性影响度评价的自然属性和反映易损性影响度评价的社会属性进行叠加从而获得了洪灾综合风险评价等级图。在研究区历史资料考证和2002年ETM+遥感影像景观分类的基础上,通过选取干旱、洪水、污染和水土流失4种风险源,并对这4种主要风险源进行描述、度量、暴露和危害分析、确定终点、划分风险小区后,在本文构造的综合生态风险值的计算模型公式下,通过计算综合风险概率、综合生态损失度和综合社会经济易损度,获得了每个风险小区内的综合生态风险值和区域主要生态风险源5个级别的综合评价空间分布图。由于生态风险评价的最终目的是为区域生态风险和环境管理提供数量化的决策依据和理论支持,因此为了促进区域生态环境的不断改善,维持区域生态结构和功能的稳定,本文对由主要生态风险源综合评价而得到的5个级别风险区分别提出了不同的风险管理对策。同时,为了要减少灾害风险和损失,认为不仅要加强本区域的防灾减灾措施,也要加强对渭河上中游的灾害预防和治理,从而才能由点到面、从局部到整体、从自然控制到人为控制,使研究区的社会经济发展与生态环境相协调,因此研究对4种主要风险源也提出了一些具体的防灾减灾措施。本文的研究结果不仅能为风险管理者提供对不同风险小区、不同风险源、不同风险受体进行环境管理和决策的科学依据,而且能为渭河下游地区的生态环境建设和可持续性发展研究提供重要的参考价值。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-8
目录  8-12
第一章绪论  12-25
  1.1 研究背景与意义  12-14
  1.2 生态风险评价ERA  14-25
    1.2.1 概念和特点  14-16
    1.2.2 生态风险评价的基本内涵  16-20
      1.2.2.1 风险评价的发展历史  16-18
      1.2.2.2 美国生态风险评价的理论框架  18-20
    1.2.3 国内外ERA研究进展和存在的不足  20-25
      1.2.3.1 国外研究进展  20-22
      1.2.3.2 国内研究进展  22-23
      1.2.3.3 ERA研究中的不足之处  23-25
第二章研究区概况、方法与技术路线  25-34
  2.1 研究区概况  25-31
    2.1.1 地理位置  25
    2.1.2 地貌特征  25-26
    2.1.3 气候条件  26-27
    2.1.4 土壤植被  27
    2.1.5 水系河道  27-29
    2.1.6 水文泥沙  29-30
    2.1.7 社会经济  30-31
  2.2 主要研究方法  31-33
  2.3 本文的技术路线  33-34
第三章遥感影像处理与土地利用/土地覆盖变化分析  34-62
  3.1 处理方法和技术路线  34-37
    3.1.1 遥感影像处理方法  34-37
    3.1.2 本章技术路线  37
  3.2 遥感影像处理  37-50
    3.2.1 主要数据源  37-39
    3.2.2 数据预处理  39
    3.2.3 多波段选择与分析  39-45
      3.2.3.1 波段光谱特征分析  39-41
      3.2.3.2 最佳指数(OIF)计算  41-42
      3.2.3.3 最优组合波段  42-45
    3.2.4 图像增强  45
    3.2.5 图像分类  45-50
      3.2.5.1 非监督和监督分类  45-48
      3.2.5.2 分类精度评价  48-50
  3.3 土地利用/土地覆盖变化分析  50-60
    3.3.1 LUCC差异检测分析  51-56
    3.3.2 LUCC的幅度和速度趋势分析  56-60
      3.3.2.1 土地利用/土地覆盖变化幅度  56
      3.3.2.2 土地利用/土地覆盖变化速度和趋势分析  56-60
  3.4 小结  60-62
第四章基于景观结构的区域生态风险分析  62-82
  4.1 景观和景观结构  62-63
    4.1.1 景观的基本概念  62
    4.1.2 景观结构的分析模型  62-63
  4.2 区域生态风险评价  63-67
    4.2.1 概念和方法论基础  63-64
    4.2.2 评价方法  64-67
  4.3 区域景观生态风险分析  67-81
    4.3.1 本章技术路线图  68
    4.3.2 研究区的界定及分析  68
    4.3.3 景观类型划分及受体分析  68-69
    4.3.4 风险源和生态风险指数  69-72
      4.3.4.1 风险源和生态终点的度量  69-70
      4.3.4.2 基于景观格局指数的生态风险指数  70-72
    4.3.5 地统计分析方法  72-76
      4.3.5.1 变异函数及理论模型  72-74
      4.3.5.2 变异函数检验  74
      4.3.5.3 克里格插值法  74-76
    4.3.6 评价结果与分析  76-81
  4.4 小结  81-82
第五章区域洪水灾害生态风险评价研究  82-118
  5.1 洪水灾害风险评价的理论与方法  82-87
    5.1.1 洪水灾害系统  82-84
    5.1.2 洪水灾害风险评价的内容  84-86
    5.1.3 GIS方法和研究进展  86-87
  5.2 研究区洪灾概况和技术路线图  87-93
    5.2.1 历史洪灾概述  87-91
    5.2.2 本章技术路线图  91-93
  5.3 洪水灾害危险性分析  93-112
    5.3.1 降水对洪水灾害危险性的影响  93-97
    5.3.2 地形对洪水灾害危险性的影响  97-100
    5.3.3 水系对洪水灾害危险性的影响  100-102
    5.3.4 过境洪水对洪水灾害危险性的影响  102-106
    5.3.5 防洪工程对洪水灾害危险性的影响  106-108
    5.3.6 洪水灾害危险性影响的综合分析  108-112
      5.3.6.1 AHP法确定权重  108-110
      5.3.6.2 洪灾危险性影响综合分级图  110-112
  5.4 洪水灾害易损性分析  112-115
    5.4.1 社会经济易损性指标  112-113
    5.4.2 社会经济易损性分析  113-115
  5.5 洪水灾害风险评价与分析  115-116
  5.6 小结  116-118
第六章区域主要风险源生态风险综合评价  118-138
  6.1 主要生态风险源的描述  118-126
    6.1.1 干旱  118-120
    6.1.2 洪水  120-121
    6.1.3 污染  121-123
    6.1.4 水土流失  123-126
  6.2 本章技术路线图  126
  6.3 主要风险源生态风险综合评价  126-137
    6.3.1 风险受体和风险源的分析  126-132
      6.3.1.1 风险受体分析  126-127
      6.3.1.2 干旱和洪水两种风险源的分析和度量  127
      6.3.1.3 污染风险源的分析和度量  127-129
      6.3.1.4 水土流失风险源的分析和度量  129-132
    6.3.2 暴露和危害分析  132-133
    6.3.3 生态终点的确定  133
    6.3.4 风险源的综合权重  133
    6.3.5 风险小区的划分和风险值的度量  133-135
      6.3.5.1 风险小区的划分  133-134
      6.3.5.2 风险值的度量  134-135
    6.3.6 区域综合生态风险评价分级图  135-137
  6.4 小结  137-138
第七章生态风险管理及防灾减灾措施  138-155
  7.1 生态风险评价(ERA)与生态风险管理(ERM)的关系  138-139
  7.2 研究区生态风险管理对策  139-142
    7.2.1 高风险区的风险管理对策  139-140
    7.2.2 较高风险区的风险管理对策  140-141
    7.2.3 中等和较低风险区的风险管理对策  141
    7.2.4 低风险区的风险管理对策  141-142
  7.3 主要风险源的防灾减灾措施  142-155
    7.3.1 干旱灾害  142-144
    7.3.2 洪水灾害  144-150
    7.3.3 水污染  150-152
    7.3.4 水土流失  152-155
第八章结论与讨论  155-159
  8.1 结论  155-157
  8.2 讨论  157-159
参考文献  159-165
在学期间的研究成果  165-166
致谢  166

渭河下游河流沿线区域生态风险评价及管理研究

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