丹江口库区土地利用变化与生态安全调控对策研究

【摘要】：南水北调中线工程是南水北调工程的重要组成部分,对缓解京津及华北地区水资源短缺,改善受水区生态环境,促进该地区经济和社会的可持续发展具有重要战略意义。丹江口水库作为中线工程水源地,是我国重要的战略水资源区。它不仅是连接汉江上游、汉江中下游的重要枢纽,也决定着调水工程的成败,为库区居民提供生活、生产及生态用水,更关系汉江中下游沿线人民的生活与生产用水。其生态环境状况和水质水量安全关系到库区的社会经济和环境保护的协调发展。然而丹江口水利工程自70年代蓄水运行以来,存在着土地资源无序开发、抢占湖库生态系统生存空间等现象,库区的生态功能、生态安全与生态承载力已出现隐患等生态环境问题。 本文通过对库区土地资源利用与变化状况进行监测,进行库区土地资源时空变化评价,分析存在的主要问题。同时进行生态承载力计算、生态环境脆弱性评价、土地适宜性评价,对2020年丹江库区土地资源利用状况进行预测调控和生态环境质量评价。综上研究,进行库区综合生态功能区划,针对不同分区提出切实可行的保护措施建议,为土地资源管理与规划、生态建设等提供信息支持和科技支撑。本研究取得以下主要结论： (1)利用遥感信息源,辅以其它相关的专题信息、野外调查以及样方测量方法,建立土地利用类型遥感解译标志,获取库区1990、2000、2007三个时期土地利用图。结果显示：1990年以来,由于社会经济的发展和库区政策的调整,库区土地利用构成发生了明显变化,总体而言耕地面积减少,生态保护性植被(林地、灌丛、草地、园地)与居民用地增加。库区土地资源未能充分合理利用,耕地分布不合理,对土地资源的保护有待加强。 (2)根据丹江口库区长年气候资料,分别用Miami模型和Thornthwaite Memorial模型估算库区土地生产潜力,在此基础计算土地承载力、在再富裕指标下的可承载人口数、生态承载力。结果表明：丹江口库区可持续发展状况要优于湖北平均水平,但是生态承载力小于湖北平均生态足迹,丹江口库周粮食生产还有较大可提升空间,应该优化土地格局,提高土地生产力水平。 (3)基于库区环境信息数据资料,采用空间主成分分析法构建了生态环境脆弱性评价模型,选取11个自然和人为因子评价了库区生态环境脆弱性。库区生态环境脆弱性分为5级：潜在脆弱性、轻度脆弱性、中度脆弱性、严重脆弱性、极端脆弱性。结果表明：库区生态环境总体属于轻度脆弱区,生态环境较差和恶劣地区主要分布于丹江口水库环库区周边的浅山丘陵区,流域北部的老界岭自然保护区和南部的武当山自然保护区的生态环境状况较好。各县生态环境质量的优劣顺序为：西峡十堰市城区丹江口郧县郧西淅川。 (4)选择10个因素作为库区土地适宜性评价的参评因素,综合采用限制因素法和指数和法对库区土地适宜性进行评价。结果显示：丹江口库区宜农土地资源占土地总面积的27.83%,分布特点为东部多于西部,其主要与海拔、土壤分布和水利灌溉条件密切相关；宜牧土地占总面积的28.45%,主要在水库外围低山区及西北部山地；宜林土地占总面积的38.40%,总的分布特点是西北部、东北部多于西南部。 (5)采用CA-Markov法对2020年丹江库区土地资源利用状况进行预测。经预测,如果不采取生态安全调控措施,与2007年相比,2020年库区的生态环境可能进一步恶化。而根据当前丹江口水利枢纽大坝加高工程的实施情况,并将生态安全调控措施考虑在内进行土地利用预测,农田、未利用地面积显著减少,林地、园地面积相应增加,生态环境状况良性发展,将有效地促进了库区社会经济的发展。 (6)根据土地利用预测结果,选取生物丰度指数、植被覆盖指数、水网密度指数、土地退化指数、污染负荷指数五个指标对库区进行生态环境质量评价。相较于2007年,各县市2020年的生态环境质量均有提高,提高最明显的是郧县,其次为郧西,西峡的生态环境质量变化最小。库区六县市的生态环境质量好转情况排序为：郧县郧西丹江口十堰市城区淅川西峡。治理生态环境是一项长期的工作,建设周期长,见效缓慢。 (7)综上研究,进行生态控制线规划,将库区划分为“生态安全区-红线区”、“生态屏障区-黄线区”、“生态控制蓝线区”,其面积分别为5544.69km2、5961.57km2、6412.61km2,分别占总面积的30.94%、33.27%、35.79%。红线范围内的受保护区域需严格进行保护,限制土地无序开发,主要包括水源涵养区、自然保护区、重要湿地和基本农田的管理。黄线区内最主要的敏感区为湖库水体环境,要加强水库的生态修复工程,同时加强库周及河岸带水土流失和面源污染控制。蓝线区的生态环境建设主要从土地集约利用、生态农业和矿山生态修复三部分开展。