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《北京林业大学》 2013年
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水土保持区划及功能定位研究

赵岩  
【摘要】:随着美丽中国和生态文明建设的国家战略目标的提出,生态环境建设和区域可持续发展问题成为众多学者关注的热点。水土保持是我国长期坚持的基本国策,水土保持区划又是水土保持规划等工作的关键和前提,但是,在新时期的要求下,全国性及大尺度区域水土保持区划问题仍然没有得到很好的解决。本文是在全国水土保持区划一级区分区基础上,重点解决水土保持区划二、三级区划分的体系、方法和功能等问题。本文是在系统总结相关区划成果的基础上,综合分析我国自然地理、水土流失、生态环境、经济社会等特征,充分考虑区域水土保持特点以及经济社会发展的需求,建立我国水土保持区划二、三级区分区的基本原则、方法和指标体系,提出了水土保持功能类型、评价指标体系和方法,通过全国水土保持区划数据上报系统获取数据,应用遥感、地理信息系统(ARCGIS)、统计分析(SPSS、MATALAB)等技术手段进行水土保持区划二、三级区的划分,并进行了三级区功能定位,根据三级区的水土保持主导功能提出分区防治技术途径。选择西北黄土高原区、南方红壤区作为典型区进行了实例研究。旨在为我国水土保持区划和生态环境建设提供科学依据。本文研究思路与成果如下: (1)明确了水土保持区划理论基础与原则;水土保持区划是部门综合经济区划,与我国已经完成地貌、土壤、林业等区划既有区别又有联系;区划以自然地理分异理论、系统科学理论和生态经济理论等为基础;以区内相似性和区间差异性原则、主导因素和综合性相结合原则、区域连续性与取大去小原则和水土保持主导功能原则等为区划原则;在相关区划(分区)的等级层次体系基础上,提出了我国水土保持区划二、三级区的目标和任务。 (2)构建了水土保持区划指标体系和方法。结合水土流失和水土保持影响因子分析,水土保持区划二、三级区的指标体系由自然地理要素、水土流失要素、土地利用要素和经济社会要素4个方面组成,以定量为主,定性为辅,结合水土保持区划原则,提出采用了“自上而下”与“自下而上”相结合和“定性与定量”相结合的分区技术途径,确定了以主成分分析、系统聚类、人工神经网络(SOFM)、空间叠加、现状评价和专家判别等水土保持区划方法。提出了以县级行政区作为区划基本单元。 (3)水土保持区划二级区划分。提出了水土保持区划二级分区依据,二级区划分指标包括特征优势地貌及海拔、水土流失类型及强度、水热指标等参考共性指标。提出了以定量分析为主,定性与定量相结合的分区途径。以西北黄土高原区为实例,选取多年平均降雨量、林草覆盖率和强度以上侵蚀强度比例等5个主导指标,通过采用系统聚类方法,将西北黄土高原区分区5个二级区。采用空间叠加和人工神经网络模型(SOFM)分析的方法进行南方红壤区二级区分区实例研究,选取多年平均降雨量、≥10℃积温、土地利用类型、土壤类型等6个指标进行空间叠加分析得到初步的8个二级区:选取多年平均降雨量、平均径流量、15°坡度面积比例、轻度以上侵蚀面积比例、山地面积等9个指标进行人工神经网络模型(SOFM)聚类,将南方红壤区划分为8个二级区:通过对南方红壤区的空间叠加和人工神经网络聚类两种方法得出的结果进行对比分析,结合专家判别等方法将南方红壤区分为8个二级区。 (4)水土保持区划三级区划分。提出了水土保持区划三级分区依据、指标选择原则和区划方法。以西北黄土高原区为例进行水土保持区划三级区划分研究,并采取了按划定的二级区和按要素2种技术方案就行了对比研究。构建了西北黄土高原区三级区划分的指标体系,包括自然地理要素、水土流失要素、土地利用要素和经济社会要素的共24个指标。以主成分分析和系统聚类相结合方法进行每个二级区的三级区划分,得到西北黄土高原区三级区方案一。以主成分分析、系统聚类和空间叠加相结合的方法进行了按要素划分三级区,得到西北黄土高原区三级区方案二。通过方案一和方案二的对比,结合专家判别等方法将西北黄土高原区分为16个三级区。 (5)水土保持功能定位与分区防治。提出了水土保持基础功能8类,并提出了内涵及界定条件;构建了水土保持功能重要性评价指标体系和综合评价方法。通过水土保持功能评价结果得到了西北黄土高原区功能重要性评价图,通过空间叠加分析,得到西北黄土高原区水土保持功能综合评价图,将综合评价图与三级区方案叠加,确定了西北黄土高原区每个三级区的水土保持主导功能,根据三级区的主导功能提出了分区防治技术途径。 本文通过系统研究分析,提出了水土保持区划二、三级区目标和任务,构建了水土保持区划指标体系,通过实例探索了主导指标、主成分分析、系统聚类、人工神经网络(SOFM)、空间叠加和专家判别等区划方法在水土保持区划中的可行性;提出了以水土保持主导功能进行三级区定位和水土保持功能评价指标体系,并针对不同的分区提出防治技术途径。为我国水土保持区划和规划提供理论基础和实践意义。
【学位授予单位】:北京林业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:S157

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