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70多億公斤，成為我國重要的商品糧基地。與此同時，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、然保護區(qū)被列入《國際重要濕地名錄》，這塊淡水濕地因此引起了國內(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)了半個世紀(jì)的墾荒。這個具有歷史意義的變化標(biāo)志著黑龍江墾區(qū)結(jié)束了過去長期靠開荒增加糧食產(chǎn)量的歷史，從而邁進了經(jīng)濟、環(huán)境和生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的新階段。這對于改善這里的生態(tài)環(huán)境，保護這片國際聞名的重要濕地將產(chǎn)生深遠的影響。因此，科學(xué)的研究濕地生態(tài)系統(tǒng)的承載能力，對其水土資源系統(tǒng)進行模型化研究，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)重于從單項資源(土地資源、水資源、生物資源)現(xiàn)有總體數(shù)量對人口的承載能力方面進行分析與研究，而忽視了生態(tài)系統(tǒng)的整體效應(yīng)對系統(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)超負荷狀態(tài)下造成的。因此本項目研究以三江平原沼澤濕地為研究平臺，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，對濕地水土資源進行系

4、統(tǒng)性分析，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，為其今后長期可持續(xù)利用提供科學(xué)依據(jù)。 本論文研究以整個三江平原為研究平臺，運用多種數(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。基于生態(tài)承載力的觀點，闡述了濕地生態(tài)承載力定義及特點、濕地生態(tài)可持續(xù)承載基本原理與機制以及濕地生態(tài)承載力可調(diào)控方

5、式。 (2)采用分級評價的方法，對三江平原沼澤濕地生態(tài)承載力進行綜合評價。建立了三級評價指標(biāo)體系。一級評價(生態(tài)彈性度評價)，準(zhǔn)則層選取6個因子，指標(biāo)層選取19個評價指標(biāo)；二級評價(資源與環(huán)境承載力評價)，準(zhǔn)則層選取10個因子，指標(biāo)層選取23個評價指標(biāo)；三級評價(承載壓力度評價)，準(zhǔn)則層選取2個主要因子，指標(biāo)層選取7個評價指標(biāo)。將三江平原劃分為6個地區(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、改進的基于加速遺傳算法的層次分析技術(shù)，分別進行單項評價與整體。評價結(jié)果表明，整個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(耦合機制、脈沖輸出)的基礎(chǔ)上對其進行了改進。將PCNN與多目標(biāo)模糊模式識別模型結(jié)合，提出了基于模糊PCNN的生態(tài)承載力評價新模型，并采用13個評價指標(biāo)對三江平原6個地理分區(qū)的生態(tài)承載力評價指標(biāo)

7、標(biāo)準(zhǔn)和PCNN模型調(diào)整后的數(shù)據(jù)分別計算它們的隸屬度，最后得出各個地理分區(qū)的生態(tài)承載力綜合評價結(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)域評價，綜合考慮區(qū)域的經(jīng)濟、社會、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個指標(biāo)和佳木斯市、雙鴨山市、七臺河市、雞西市、鶴崗五個城市作為研究目標(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、中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十一個五年(2006～2010年)規(guī)劃綱要，結(jié)合三江平原區(qū)域?qū)嶋H狀況，對區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)指標(biāo)總量進行系統(tǒng)預(yù)測(按時間序列)，包括經(jīng)濟發(fā)展水平、社會發(fā)展水平、環(huán)境水平以及資源利用狀況，擬定了兩個承載質(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，運用主成分分析法測算人口承載能力，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價 運用GIS技術(shù)，以AreGIS軟件作為模型的研究平臺，選取三江平原東北部的創(chuàng)業(yè)農(nóng)場、洪河農(nóng)場、紅衛(wèi)農(nóng)場、前進農(nóng)場作為評價對象。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，建立了四個農(nóng)場的降水量、地下水動態(tài)等要素的GIS數(shù)據(jù)庫。利用ArcGIS軟件中的Kring模塊和Arcscene工具對數(shù)據(jù)和圖像進行處理和分析，繪制了四個農(nóng)場地區(qū)地形、水系三維視圖。

10、同時結(jié)合動態(tài)平衡法，實現(xiàn)地下水含水層的三維可視化，對三江平原濕地地區(qū)地下水資源的空間分布以及地下水水位動態(tài)變化進行評價。分析得出自1997年有地下水觀測資料以來，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