三江平原沼澤濕地生態(tài)承載力與可持續(xù)調(diào)控模式研究.pdf

1、三江平原為黑龍江、松花江、烏蘇里江匯流沖積形成的低地平原，是我國(guó)乃至世界沼澤濕地集中分布且面積最大的濕地區(qū)域，在亞洲甚至全球有著重要的位置。20世紀(jì)50年代開始至今，三江平原經(jīng)歷了四次大規(guī)模的開發(fā)。目前每年糧食總產(chǎn)達(dá)70多億公斤，成為我國(guó)重要的商品糧基地。與此同時(shí)，由于過度開墾和排干沼澤，三江平原原有的生態(tài)環(huán)境逐漸惡化，濕地面積縮小了60％，多種動(dòng)物了無蹤跡，土地沙化、流失嚴(yán)重，旱澇災(zāi)害頻繁，使種糧效益大幅度下降，2002年1月，三江自

2、然保護(hù)區(qū)被列入《國(guó)際重要濕地名錄》，這塊淡水濕地因此引起了國(guó)內(nèi)外專家、學(xué)者的更多關(guān)注。當(dāng)?shù)卣畯?001年全面停止持續(xù)了半個(gè)世紀(jì)的墾荒。這個(gè)具有歷史意義的變化標(biāo)志著黑龍江墾區(qū)結(jié)束了過去長(zhǎng)期靠開荒增加糧食產(chǎn)量的歷史，從而邁進(jìn)了經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的新階段。這對(duì)于改善這里的生態(tài)環(huán)境，保護(hù)這片國(guó)際聞名的重要濕地將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。因此，科學(xué)的研究濕地生態(tài)系統(tǒng)的承載能力，對(duì)其水土資源系統(tǒng)進(jìn)行模型化研究，并制定相應(yīng)的可持續(xù)調(diào)控模式成為今后研究

3、的主題。 以往的承載力研究基本上是脫離開生態(tài)系統(tǒng)整體效應(yīng)的單要素研究，側(cè)重于從單項(xiàng)資源(土地資源、水資源、生物資源)現(xiàn)有總體數(shù)量對(duì)人口的承載能力方面進(jìn)行分析與研究，而忽視了生態(tài)系統(tǒng)的整體效應(yīng)對(duì)系統(tǒng)承載力的影響，因而造成了生態(tài)系統(tǒng)總是處于負(fù)荷狀態(tài)，許多地區(qū)的生態(tài)惡化都是在生態(tài)系統(tǒng)超負(fù)荷狀態(tài)下造成的。因此本項(xiàng)目研究以三江平原沼澤濕地為研究平臺(tái)，以可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)，從沼澤濕地水資源、土地資源、水環(huán)境等多方面入手，對(duì)濕地水土資源進(jìn)行系

4、統(tǒng)性分析，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，為其今后長(zhǎng)期可持續(xù)利用提供科學(xué)依據(jù)。 本論文研究以整個(gè)三江平原為研究平臺(tái)，運(yùn)用多種數(shù)學(xué)模型利用與方法，系統(tǒng)研究了如下幾方面內(nèi)容： 一、三江平原沼澤濕地生態(tài)承載力研究 (1)結(jié)合三江平原沼澤濕地的實(shí)際情況，在闡述濕地生態(tài)系統(tǒng)功能、效益的基礎(chǔ)上。分析了目前濕地面臨的問題?；谏鷳B(tài)承載力的觀點(diǎn)，闡述了濕地生態(tài)承載力定義及特點(diǎn)、濕地生態(tài)可持續(xù)承載基本原理與機(jī)制以及濕地生態(tài)承載力可調(diào)控方

5、式。 (2)采用分級(jí)評(píng)價(jià)的方法，對(duì)三江平原沼澤濕地生態(tài)承載力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。建立了三級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。一級(jí)評(píng)價(jià)(生態(tài)彈性度評(píng)價(jià))，準(zhǔn)則層選取6個(gè)因子，指標(biāo)層選取19個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)；二級(jí)評(píng)價(jià)(資源與環(huán)境承載力評(píng)價(jià))，準(zhǔn)則層選取10個(gè)因子，指標(biāo)層選取23個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)；三級(jí)評(píng)價(jià)(承載壓力度評(píng)價(jià))，準(zhǔn)則層選取2個(gè)主要因子，指標(biāo)層選取7個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。將三江平原劃分為6個(gè)地區(qū)，即蘿北地區(qū)、同撫地區(qū)、撓力河地區(qū)、安邦河地區(qū)、倭肯河地區(qū)與穆棱河地區(qū)。采用

6、改進(jìn)的基于加速遺傳算法的層次分析技術(shù)，分別進(jìn)行單項(xiàng)評(píng)價(jià)與整體。評(píng)價(jià)結(jié)果表明，整個(gè)三江平原大部分生態(tài)系統(tǒng)處于中穩(wěn)、較高承載、中低壓區(qū)，表明三江平原生態(tài)承載能力比較高，人口壓力不大。 (3)本文在脈沖耦合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(PCNN)模型兩大基本特性(耦合機(jī)制、脈沖輸出)的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)。將PCNN與多目標(biāo)模糊模式識(shí)別模型結(jié)合，提出了基于模糊PCNN的生態(tài)承載力評(píng)價(jià)新模型，并采用13個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)三江平原6個(gè)地理分區(qū)的生態(tài)承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)

7、標(biāo)準(zhǔn)和PCNN模型調(diào)整后的數(shù)據(jù)分別計(jì)算它們的隸屬度，最后得出各個(gè)地理分區(qū)的生態(tài)承載力綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。 (4)以濕地生態(tài)區(qū)域作為整體系統(tǒng)來研究，基于生態(tài)承載力區(qū)域評(píng)價(jià)，綜合考慮區(qū)域的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、資源、生態(tài)環(huán)境等重要因素，選取人均GDP、人均住房面積、人均生活用水、人均公共綠地面積、人均道路面積、中等職業(yè)學(xué)校在校生數(shù)、病床數(shù)7個(gè)指標(biāo)和佳木斯市、雙鴨山市、七臺(tái)河市、雞西市、鶴崗五個(gè)城市作為研究目標(biāo)，建立了區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的人口承載力綜合

8、分析模型體系。根據(jù)人口承載力模型體系，在參考“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略、中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十一個(gè)五年(2006～2010年)規(guī)劃綱要，結(jié)合三江平原區(qū)域?qū)嶋H狀況，對(duì)區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)指標(biāo)總量進(jìn)行系統(tǒng)預(yù)測(cè)(按時(shí)間序列)，包括經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、社會(huì)發(fā)展水平、環(huán)境水平以及資源利用狀況，擬定了兩個(gè)承載質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，分別為小康水平、富裕水平以及相應(yīng)的指標(biāo)閾值，運(yùn)用主成分分析法測(cè)算人口承載能力，為區(qū)域可持續(xù)發(fā)展提供決策支持。 二、基于GI

9、S技術(shù)的三江平原地下水資源評(píng)價(jià) 運(yùn)用GIS技術(shù)，以AreGIS軟件作為模型的研究平臺(tái)，選取三江平原東北部的創(chuàng)業(yè)農(nóng)場(chǎng)、洪河農(nóng)場(chǎng)、紅衛(wèi)農(nóng)場(chǎng)、前進(jìn)農(nóng)場(chǎng)作為評(píng)價(jià)對(duì)象。利用ArcGIS軟件創(chuàng)建了降雨量等值圖層、等高線圖層、水系圖層、渠系圖層和行政區(qū)域圖層等，建立了四個(gè)農(nóng)場(chǎng)的降水量、地下水動(dòng)態(tài)等要素的GIS數(shù)據(jù)庫(kù)。利用ArcGIS軟件中的Kring模塊和Arcscene工具對(duì)數(shù)據(jù)和圖像進(jìn)行處理和分析，繪制了四個(gè)農(nóng)場(chǎng)地區(qū)地形、水系三維視圖。

10、同時(shí)結(jié)合動(dòng)態(tài)平衡法，實(shí)現(xiàn)地下水含水層的三維可視化，對(duì)三江平原濕地地區(qū)地下水資源的空間分布以及地下水水位動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行評(píng)價(jià)。分析得出自1997年有地下水觀測(cè)資料以來，該區(qū)域地下水水位持續(xù)下降，地下水位最大處下降5.8m，至2005年累計(jì)虧損6.89x10<'8>m<'3>，今后該區(qū)域應(yīng)采取相應(yīng)措施來緩解地下水的壓力。 三、三江平原沼澤濕地水文水資源環(huán)境變化分析 通過對(duì)沼澤濕地所特有的水文特征和典型沼澤濕地水量平衡方程的研