基于RS和GIS黄河内蒙古段十大孔兑综合治理评价研究

摘要

目前，以流域为单元进行综合治理已成为当今世界各国治理水土流失的主要形式，也是当前研究的热点问题。为揭示人类行为（综合治理措施）对生态恢复的过程及机理，评价生态保护与资源合理开发利用效果提供重要依据。
　　本文以十大孔兑为研究区域，对其区域内的治理工程进行了综合评价。其中包括两项工程的评价，其一引洪淤地后的土壤质量评价；其二以人工造林为主要措施的生态环境效应评价。土壤质量评价是以公乌素引洪淤地工程为研究对象，分别运用层次分析和模糊数学法以及改进的突变级数法对引洪淤地后的土壤质量进行评价，研究了工程的实施对于土壤改良的情况，并结合地理信息系统对改良后的土壤质量进行等级划分。生态环境效应评价是基于DPSIR概念框架模型分别建立了小流域尺度下（77.7km2~258.9km2）和中尺度下（2589km2~25890 km2）生态环境效应指标评价体系，分别构建不同模型并且借助遥感和地理信息系统研究了植树造林工程（三北防护林、退耕还林等）对生态环境影响过程的动态评价。论文主要成果及结论如下：
　　1.引洪淤地工程对十大孔兑地区风沙地的改良后的土壤质量评价研究。以公乌素引洪淤地工程为实证对象进行研究。
　　运用AHP-模糊数学法的评价结果为新淤地上游段的土壤质量指数为0.5403，新淤地中游段为0.3834，新淤地下游段为0.3778，风沙地为0.2586。运用改进的突变级数法的评价结果为新淤地上游段的土壤质量指数为0.4831，新淤地中游段为0.2980，新淤地下游段为0.2972，风沙地为0.2925。改进的突变级数法与传统方法相比，有以下优点：只需要确定各指标的重要性排序，减少了人为的主观性问题；计算量小，便于应用；模型应用相对简单，不需要知道特殊的内部机制。
　　对多年引洪於地后的土壤通过野外土壤采集及室内土样试验分析，并借助地理信息系统建立了公乌素土壤质量空间数据库。其中，Ⅲ级面积比例为68.2％；Ⅱ级面积比例为30.7%，I级所占面积比例1.1%。
　　2.构建了基于DPSIR概念框架模型的小流域尺度下生态环境效应评价指标体系，并以耳字沟典型小流域为小流域尺度实证研究对象，分别构建了DPSIR-mDSS、DPSIR-GRA和DPSIR-TOPSIS三种评价模型，研究其植树造林工程（人工造林草）对生态环境影响过程动态评价。
　　DPSIR-mDSS模型评价结果：驱动力分项、压力分项、影响分项都呈波动趋势发展，其中驱动力分项波动最大。状态分项呈微弱线性递增趋势发展，响应分项基本保持不变，且驱动力分项、压力分项和影响分项值都大于状态分项和响应分项；生态环境分项随时间呈波动变化从生态环境-经济-社会系统来看，经济分项呈线性递增趋势发展。
　　DPSIR-GRA模型评价结果：驱动力分项、压力分项、影响分项，都呈波动趋势发展，后期增加较明显；状态分项持续增长，响应分项与工程措施的实施面积有关，在工程初期和末期较低，中间逐年递增。生态环境分项呈波动趋势发展，但是波动不明显，生态环境分项值高于社会分项和经济分项，经济分项值呈递增趋势，社会分项值呈微弱的递减趋势。
　　DPSIR-TOPSIS模型评价结果：耳字沟小流域综合治理生态环境效应评价综合值呈波动趋势发展，到工程末期有较大幅度的增长，同时，由于受土地类型，降雨特征，温度变化以及人类活动的影响，水土流失问题仍然是耳字沟小流域生态环境的主要问题。
　　三种评价模型进行对比分析：DPSIR-GRA模型所得效应值总体高于其它两种模型所得效应值，但是区分度不明显，所以DPSIR-GRA模型并不能很好的表征小流域综合治理生态环境效应动态变化特征。DPSIR-TOPSIS模型相对于DPSIR-mDSS模型更能表征小流域生态环境波动变化趋势，所以在本文所建立的三种模型方法中，DPSIR-TOPSIS模型更好的评价小流域综合治理生态环境效应动态变化。
　　3.构建了基于DPSIR概念框架模型的中尺度下生态环境效应评价指标体系，并以达拉特旗（所占十大孔兑面积达到76.2%）为中尺度实证研究对象，采用遥感（RS）和地理信息系统（GIS）相结合的手段，以系统理论、景观生态学、数理统计等为理论指导，研究了区域内植树造林工程（三北防护林工程、退耕还林工程）对生态环境影响过程的动态评价，并绘制植被覆盖的时空变化分布图和研究区高程、坡度、坡向图以及生态环境效应时空变化分布图。
　　研究区1985、1990、1995、2000、2005、2010六个年份的综合效应指数分别为0.34、0.35、0.46、0.49、0.54、0.59，说明以植被恢复为主的综合治理措施对生态环境有一定的改善，但生态环境效应值还是在0.6以下，非常容易受到人文因素和自然因素的影响，研究区生态环境相对较脆弱。

目录

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外流域综合治理评价研究综述

1.3 本文研究目的、内容和技术路线

2 基础理论方法及数据来源

2.1 综合评价基础理论

2.2 综合评价方法概述

3 十大孔兑概况

3.1 十大孔兑基本情况

3.2 十大孔兑综合治理分区及防治措施

4 引洪淤地后土壤质量评价

4.1 工程概况

4.2 数据采集及室内试验分析

4.3 公乌素引洪淤地工程土壤质量评价

4.4 基于GIS公乌素灌区土壤质量评价

4.5 本章小结

5 小流域尺度下流域水土流失治理生态环境效应评价

5.1 耳字沟流域概况

5.2 DPSIR概念框架指标体系

5.3 各评价模型概述

5.4 评价结果与分析

6 中尺度下流域水土流失综合治理生态环境效应评价

6.1 研究区植被覆盖时空变异分析

6.2 研究区地形因子分析

6.3 中尺度流域综合治理生态环境效应评价体系

6.4 研究区流域生态治理环境效应驱动力因子分析

6.5 流域生态治理环境效应压力因子分析

6.6 流域生态治理环境效应状态因子分析

6.7 流域生态治理环境效应影响因子分析

6.8 流域生态治理环境效应响应因子分析

6.9 研究区生态环境效应综合评价

6.10 本章小结

7 结论及展望与建议

7.1 结论

7.2 创新点

7.3 研究展望

致谢

参考文献

作 者 简 介