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云南丽江生态地质环境演化过程与趋势研究

范弢  
【摘要】: 本文从地球系统科学角度,以地质学、地理学、生态学及社会学等相关学科理论和方法为指导,综合运用野外调研、GIS、数理模型分析、文献分析对比等自然科学和社会科学相交叉的研究方法,对云南丽江地区生态地质环境演化过程与趋势进行了重点分析和研究。主要内容包括: (1)从地球系统科学、环境地质学的角度讨论了生态地质环境研究的兴起以及主要研究内容,界定了生态地质环境的内涵。从地质构造、气候、水资源、植被与土地资源、社会经济子系统等方面分析了丽江生态地质环境系统特征。 (2)研究了第四纪以来青藏高原隆升对丽江生态地质环境的影响、演化过程及环境效应。通过对丽江拉市海湖泊沉积物磁化率等环境指标研究,近2000aBP以来丽江气候环境演化经历了5个阶段:阶段Ⅰ(2000~1480aBP)气候偏暖干;阶段Ⅱ(1480~890aBP)气候较冷湿;阶段Ⅲ(890~450aBP)气候较暖干,存在明显冷湿波动;阶段Ⅳ(450~130aBP)气候冷湿;阶段Ⅴ(130aBP以来)气候向偏暖干发展,存在冷湿波动。磁化率指标总体上呈明显上升趋势,反映拉市海流域近2000aBP以来人类活动的环境响应不断加强。第四纪以来丽江气候与植被演替显示出冷湿—暖干气候组合,代表着西南季风区气候演化的区域性特点。与第三纪以来的构造抬升相对应,滇西北金沙江水系的形成经历了上新世末期以前的外流水系阶段、上新世末期—早更新世早期的内陆河水系阶段以及早更新世晚期的现代水系发育与金沙江河谷形成阶段。探讨了长江第一湾及虎跳峡形成的“新构造”模式,认为长江第一湾及虎跳峡的形成是在第四纪多期新构造运动,导致生态地质环境变异,并叠加多期冰川作用的结果。 (3)重点研究了近现代丽江生态地质环境面临的主要问题。丽江大研古城生活污染导致丽江盆地地下水和漾弓江水污染加剧,盆地现有水资源仅可满足丽江城市近期和中期发展需要,而对远期保障率不高。暖干气候变化、过度抽取地下水以及水源地生态环境退化导致地下水位动态不稳定,对拉市海调水依赖性增强,古城景观水质下降和水量不足影响世界遗产地发展。20世纪50年代以来,玉龙雪山冰川对全球气候变化有显著的响应,表现为冰川消融量增加、冰舌位置后退、冰川面积减小、雪线上升等特征。山坡地质灾害、特殊类土及地震是主要地质灾害类型,强降水及城市工程扰动是地质灾害发育的两个最直接因素。森林资源低位消耗、城市建设扰动及土地利用方式的转变,加速了丽江盆地周缘脆弱的生态地质环境恶化趋势。利用区域产业结构的总体生态环境影响指数(ⅢSNE),研究了丽江地区1992~2006年产业结构变化及对生态环境的影响,自1992年以来丽江区域经济发展模式总体上是可持续的。 (4)从演化动力、演化过程及环境效应等方面探讨了第四纪以来丽江生态地质环境演化机制。地质构造运动—气候变化—人类活动影响是生态地质环境演变的主要驱动力。第四纪以来,受青藏高原强烈隆起的影响,丽江生态地质环境演化经历了第三纪末至更新世早期、更新世中期、晚更新世以来以及全新世以来四个发展阶段,形成了丽江生态地质环境格局。暖干气候变化和丽江社会经济发展是未来50~100年丽江生态地质环境演化的主要驱动力。 界定了生态地质环境的“脆弱性”及“脆弱性评价”的内涵,并以地质构造、岩性、海拔高度、地形坡度、植被覆盖类型及覆盖率、土壤类型、水资源、地质灾害、人类活动影响及环境质量等10个评价因子构建了生态地质环境脆弱性评价指标体系,运用模糊数学综合评判的方法,进行了丽江生态地质环境脆弱性及脆弱性分区评价。评价结果表明,丽江地区生态地质环境脆弱性较高,玉龙雪山现代冰川区及丽江盆地是生态地质环境高脆弱区,各生态脆弱区是相互关联的整体,并指出了各脆弱区主要影响因素及环境效应。 (5)利用野外调查、文献综述、模型分析以及历史对比等方法探讨了未来50年丽江生态地质环境演化趋势。到2050年,丽江增温1.6℃(相对1990s),人类活动成为增温的主要因素;而降水波动明显,先增后减,2030年以后呈加速减少趋势,到2050年约减少10%左右,枯水年概率增加。暖干气候导致玉龙雪山冰川融水在2020~2050左右将经历先增后减的状态,漾弓江地表径流和盆地地下水补给增加,但2050年后雪山融水逐年减少将严重威胁丽江城市水资源安全。运用DRASTIC评价方法对丽江盆地地下水评价表明,丽江盆地地下水脆弱性高,盆地边缘的岩溶水以及孔隙水易受污染。水污染加剧以及景观水质和水量不足影响丽江城市水安全,并提出丽江盆地边缘的岩溶大泉及盆地中部冰水堆积的砂砾石层中的孔隙潜水及承压水可作为丽江城市应急地下水源地。 利用玉龙雪山区气候监测数据,运用冰川物质平衡模型分析了白水1号冰川ELA演化。到2050年温度上升1.6℃,白水1号冰川相对物质平衡将达到-1430mm水当量,ELA将上升166m至5000m左右;冰川积累区面积从0.713 km~2减小到0.155km~2左右,冰川面积将约减小到现在面积的22%左右。 综合分析了未来丽江山地灾害演变趋势,气候波动、地震活动变化以及人类活动等三方面是制约山地灾害发育时空变化的主要因素。目前丽江山地灾害恶化的趋势难以在短期内得到有效逆转,2005年、2020年、2030年左右是灾害比较活跃的年份,且自2000年开始,山地灾害又将进入一个12年左右波动周期的上升阶段。未来滇西北7级以上大地震可能转移到近SN向强震带上,丽江地区所在的中甸—大理地震带7级地震的重现期为72年左右,未来50~70年强震活动处于较低水平。而虎跳峡区地质构造运动和区域地震活动性的活跃性,是诱发水库地震的高概率因素。运用概率分析法,分析了未来虎跳峡“一库八级”水电开发诱发水库地震的可能性,推测水库诱发地震的震级在里氏2.3~4.7级左右。未来50年丽江山地灾害可能造成的直接经济损失,约为20世纪80~90年代平均水平的6~8倍左右,达到年均2~3亿元左右。 丽江土地覆被类型变化主要表现在森林面积的减少和森林向草地转移速率将加快。在经济主导性和自然主导性原因为主导因子作用下,林地比例减少速率达0.66%/a,草地比例增加速率达0.59%/a。土壤侵蚀量到2050年将增加1.59倍,水土流失面积将翻倍扩大。而相关政策性因素的有效实施,将使土地覆被面积变化速率减缓,尤其是森林转化为草地的速度将明显降低,森林面积增加,草地面积增加的幅度减缓,将有效缓解生态环境退化趋势。 以旅游业和水电开发为主的支柱产业发展将成为丽江社会经济发展和城镇化进程的主要推动力。2001年以来丽江人均生态承载力不断降低,必须协调社会经济发展与生态地质环境保护的关系。虎跳峡“一库八级”水电站工程在推动民族地区社会经济发展的同时,也将影响金沙江上游生态环境和原著民的生活。 增强适应能力,减少脆弱性是丽江地区未来实现人一地和谐的必然选择。加强生态地质环境建设、协调人地关系是丽江未来发展的关键问题,而保护丽江盆地水资源环境以及玉龙雪山冰川资源环境、协调旅游开发与社会经济发展和生态地质环境保护之间的关系是实现丽江世界遗产地可持续发展的重要举措。


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