發(fā)布時(shí)間：2020-06-25 04:19

【摘要】：面對(duì)全球性的環(huán)境和氣候變化危機(jī),城市化進(jìn)程中的河口濕地生態(tài)系統(tǒng)顯得異常脆弱。但是在中國(guó),河口濕地生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境安全和保護(hù)問(wèn)題尚未得到足夠的重視。作為城市內(nèi)的天然濕地,閩江河口濕地正面臨著快速城市化帶來(lái)的巨大脅迫,社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人口的增長(zhǎng)、土地利用/覆蓋的變化等因素,使?jié)竦厣鷳B(tài)環(huán)境問(wèn)題更加突出,濕地功能日趨退化,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值不斷減小。迫切需要對(duì)閩江河口濕地生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)演變及驅(qū)動(dòng)機(jī)制作出科學(xué)的研究和定量評(píng)估,以期發(fā)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)退化的原因,加強(qiáng)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境安全方面的建設(shè)。本文以城市生態(tài)系統(tǒng)理論為指導(dǎo),應(yīng)用遙感、地理信息系統(tǒng)技術(shù)和模型分析等方法,對(duì)閩江河口濕地生態(tài)系統(tǒng)的土地利用/覆蓋變化及驅(qū)動(dòng)力、地表溫度變化、生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值變化以及水動(dòng)力—水質(zhì)變化進(jìn)行了研究,探討了近20年來(lái)閩江河口濕地生態(tài)系統(tǒng)時(shí)空動(dòng)態(tài)演變機(jī)理,提出建立基于生態(tài)管理和生態(tài)保育的閩江河口濕地生態(tài)系統(tǒng)共軛生態(tài)調(diào)控策略體系。研究結(jié)果有助于全面認(rèn)識(shí)人類活動(dòng)對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)的影響,充分掌握河口濕地生態(tài)系統(tǒng)時(shí)空演變規(guī)律,有效防止城市濕地面積和系統(tǒng)功能退化,逐步加強(qiáng)區(qū)域生態(tài)環(huán)境安全建設(shè),為閩江河口濕地的生態(tài)保護(hù)和管理提供理論依據(jù)和科學(xué)借鑒。論文主要研究結(jié)果如下：l、系統(tǒng)研究了閩江河口濕地生態(tài)系統(tǒng)土地利用/覆蓋變化及其驅(qū)動(dòng)力基于TM/ETM+衛(wèi)星遙感影像和歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),運(yùn)用遙感和地理信息系統(tǒng)技術(shù),研究分析了1989-2009年閩江河口濕地生態(tài)系統(tǒng)土地利用/覆蓋變化及其與驅(qū)動(dòng)力之間的關(guān)系。研究結(jié)果表明,1989—2009年研究區(qū)建設(shè)用地面積顯著增加,從151.16km2增加到383.76km2,增加了1.5倍。在2009年新增的建設(shè)用地中,大約64.25%來(lái)自于耕地、林地、水體、濕地和裸地,比例分別為29.47%、25.78%、3.73%、4.61%和0.66%。在耕地面積顯著減少的同時(shí),非農(nóng)人口的比例上升了23.6%。此外,建設(shè)用地的擴(kuò)張?jiān)诳臻g上表現(xiàn)出“東擴(kuò)、南進(jìn)、西拓”的態(tài)勢(shì)�？焖俚某鞘谢瑫r(shí)給閩江河口濕地生態(tài)系統(tǒng)帶來(lái)了巨大壓力,隨之產(chǎn)生了耕地、濕地面積減少等環(huán)境退化現(xiàn)象,使閩江河口濕地生態(tài)系統(tǒng)遭受損害。而研究區(qū)建設(shè)用地的增長(zhǎng)同國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)、人均國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素高度相關(guān),說(shuō)明快速城市化帶來(lái)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)土地利用/覆蓋變化的巨大驅(qū)動(dòng)影響。2、綜合分析了閩江河口濕地生態(tài)系統(tǒng)地溫時(shí)空動(dòng)態(tài)變化運(yùn)用熱紅外遙感分析技術(shù),對(duì)閩江河口濕地生態(tài)系統(tǒng)的地表溫度進(jìn)行反演,并對(duì)其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化分級(jí)后發(fā)現(xiàn),1994-2009年,區(qū)域內(nèi)29℃以上的高溫區(qū)不斷增多、聚集,高溫區(qū)增加的部分主要分布在城市用地的新擴(kuò)展區(qū)內(nèi),且表現(xiàn)為以閩江為軸,沿閩江兩岸密集分布。溫度分布與土地利用／覆蓋類型高度相關(guān)。高溫地帶的拓展趨勢(shì)與福州城市發(fā)展的主體方向基本吻合。對(duì)閩江河口濕地內(nèi)部樣點(diǎn)進(jìn)行隨機(jī)抽樣統(tǒng)計(jì)后發(fā)現(xiàn),濕地溫度變化幅度正逐步加大,溫度反差越發(fā)明顯。而積越大的濕地,地表溫度波動(dòng)越小,溫度條件越穩(wěn)定；而積越小的濕地,地表溫度的波動(dòng)越劇烈。濕地總面積與其低溫區(qū)面積顯著相關(guān),大而積濕地對(duì)于緩解區(qū)域溫升具有不容忽視的重要作用。濕地平均地表溫度與研究區(qū)建設(shè)用地面積之間存在著明顯的線性正相關(guān)關(guān)系；城市化進(jìn)程中,建設(shè)用地的擴(kuò)張是導(dǎo)致濕地地表溫度升高的重要因素之一。3、科學(xué)評(píng)價(jià)了閩江河口濕地生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值及其變化運(yùn)用生態(tài)學(xué)的方法綜合評(píng)價(jià)并量化了閩江河口濕地生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值,揭示了生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值受土地利用變化和社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素影響下的時(shí)空動(dòng)態(tài)演變規(guī)律。結(jié)果表明,研究區(qū)總的生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值從1989年的43.32億元下降到2009年的36.97億元,這主要?dú)w因于濕地而積的減少(下降74.2%)和耕地而積的減少(下降55.3%)。林地、水體和濕地提供了最為主要的生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值,三者之和約占區(qū)域內(nèi)總生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值的90%�；陂L(zhǎng)時(shí)間序列的TM/ETM+衛(wèi)星遙感影像、地理信息系統(tǒng)和歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),對(duì)1989年到2009年研究區(qū)生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值進(jìn)行計(jì)算,分析發(fā)現(xiàn),沿閩江兩岸城市區(qū)的快速擴(kuò)張導(dǎo)致了土地利用的劇烈變化,進(jìn)而造成生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的急劇下降。同時(shí),考慮到土地資源的稀缺性和不同地類特有的生態(tài)服務(wù)功能,對(duì)建成區(qū)內(nèi)濕地和農(nóng)田實(shí)施保護(hù),已經(jīng)成為現(xiàn)階段當(dāng)?shù)卣顬榫o迫的任務(wù)之一。研究還表明,耕地和濕地的生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值與當(dāng)?shù)貒?guó)內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)之間存在著顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。此外,未來(lái)的土地利用規(guī)劃中,應(yīng)盡可能利用科學(xué)合理的政策措施,最大程度地減少城市化帶來(lái)的不利影響,嚴(yán)格控制城市發(fā)展對(duì)濕地和耕地的入侵和占用。4、耦合模擬了閩江河口濕地生態(tài)系統(tǒng)水動(dòng)力一水質(zhì)變化以閩江河口濕地生態(tài)系統(tǒng)水環(huán)境保護(hù)為目標(biāo),基于EFDC與WASP耦合模型,對(duì)閩江河口濕地生態(tài)系統(tǒng)感潮河段進(jìn)行時(shí)空概化,構(gòu)建了以潮汐水位變化和溶解氧平衡為主要研究對(duì)象的感潮河段水動(dòng)力一水質(zhì)模型。同時(shí)對(duì)模型參數(shù)選取和率定驗(yàn)證進(jìn)行研究,通過(guò)人工試錯(cuò)法確定了合適的模型參數(shù)。隨后采用獨(dú)立于率定參數(shù)的數(shù)據(jù)對(duì)構(gòu)建的模型進(jìn)行驗(yàn)證,運(yùn)用圖形表示法和相對(duì)誤差法對(duì)模型的可靠性進(jìn)行了評(píng)估,結(jié)果表明,建立的耦合模型可適用于閩江河口濕地生態(tài)系統(tǒng)的水動(dòng)力—水質(zhì)模擬工作。模擬過(guò)程設(shè)計(jì)了3個(gè)場(chǎng)景,分析污染源對(duì)水源地的影響。在場(chǎng)景1的基礎(chǔ)情景中,重點(diǎn)分析研究區(qū)的水環(huán)境現(xiàn)狀。通過(guò)模擬分析發(fā)現(xiàn),沿閩江流向觀察,河道受潮汐影響逐漸增大,呈現(xiàn)出潮差增大、水位均值降低的變化規(guī)律；河道水質(zhì)狀況整體優(yōu)于III類水平,鰲峰洲一級(jí)水源保護(hù)區(qū)內(nèi)水質(zhì)水平部分時(shí)刻出現(xiàn)超標(biāo)；光明港為區(qū)域內(nèi)主要的污染源,在其入江口,高錳酸鹽指數(shù)和氨氮均超IV類水體標(biāo)準(zhǔn),為V類水,存在較大的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn),應(yīng)將其作為重點(diǎn)減排對(duì)象開(kāi)展治理。在情景2中,設(shè)定對(duì)主要污染源——光明港采取減排50%的措施后,高錳酸鹽指數(shù)明顯降低,不再成為水源地的超標(biāo)因子,污染源減排對(duì)水質(zhì)改善能夠起到良好的效果。在情景3中,上游突發(fā)污染事件后,臨近的水源地受到長(zhǎng)達(dá)34小時(shí)的影響,兩度出現(xiàn)超標(biāo),污染物的遷移過(guò)程表現(xiàn)出擴(kuò)散條件不佳的特點(diǎn)。5、創(chuàng)新提出了閩江河口濕地生態(tài)系統(tǒng)共軛生態(tài)調(diào)控策略體系針對(duì)閩江河口濕地生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)與管理的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題,結(jié)合環(huán)保工作實(shí)際,提出建立共軛生態(tài)調(diào)控策略體系,內(nèi)容包括總量控制與濃度控制、生態(tài)指標(biāo)與環(huán)境紅線、生態(tài)容量與價(jià)值總量、現(xiàn)狀保護(hù)與預(yù)警保育、政府主導(dǎo)與全民參與等調(diào)控策略。共軛生態(tài)調(diào)控策略體系是做好閩江河口濕地生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作的良好途徑和重要保證,也為河口濕地生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)與管理提供了嶄新思路和有益借鑒。論文的創(chuàng)新點(diǎn)在于：研究?jī)?nèi)容上,不同于以往研究中主要關(guān)注城市化進(jìn)程中濕地生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)、功能效益、景觀格局變化等方而的內(nèi)容,而是將研究重點(diǎn)拓展到對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的時(shí)空動(dòng)態(tài)演變特性及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制的研究和探討,并以具有典型性的閩江河口濕地為研究案例；技術(shù)方法上,基于RS、GIS和模型模擬等定量分析技術(shù),對(duì)城市化進(jìn)程中,濕地生態(tài)系統(tǒng)特性進(jìn)行定量化耦合評(píng)價(jià)；通過(guò)復(fù)雜的模型參數(shù)率定,構(gòu)建了適用于河口城市地區(qū)使用的水動(dòng)力—水質(zhì)耦合模型,并成功進(jìn)行了情景模擬應(yīng)用；最終提出閩江河口濕地生態(tài)系統(tǒng)共軛生態(tài)調(diào)控策略體系。
【學(xué)位授予單位】：復(fù)旦大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：X171

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李學(xué)梅;李忠峰;;土地利用/覆蓋變化研究進(jìn)展及其意義[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2008年06期

2 仇保興;國(guó)外城市化的主要教訓(xùn)[J];城市規(guī)劃;2004年04期

3 楊梅;張廣錄;侯永平;;區(qū)域土地利用變化驅(qū)動(dòng)力研究進(jìn)展與展望[J];地理與地理信息科學(xué);2011年01期

4 王慧;區(qū)域城市化發(fā)展水平的綜合分析囿——以陜西省為例[J];地理學(xué)與國(guó)土研究;1997年04期

5 擺萬(wàn)奇,閻建忠,張鐿鋰;大渡河上游地區(qū)土地利用/土地覆被變化與驅(qū)動(dòng)力分析[J];地理科學(xué)進(jìn)展;2004年01期

6 史培軍,陳晉,潘耀忠;深圳市土地利用變化機(jī)制分析[J];地理學(xué)報(bào);2000年02期

7 李平,李秀彬,劉學(xué)軍;我國(guó)現(xiàn)階段土地利用變化驅(qū)動(dòng)力的宏觀分析[J];地理研究;2001年02期

8 閆麗莉;屈春燕;溫少妍;單新建;;衛(wèi)星熱紅外亮溫、氣溫及地溫觀測(cè)的年變變化對(duì)比研究[J];地震學(xué)報(bào);2012年02期

9 陳興偉;劉梅冰;;感潮河道水環(huán)境容量理論及計(jì)算的若干問(wèn)題[J];福建師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2006年02期

10 張仁華;對(duì)于定量熱紅外遙感的一些思考[J];國(guó)土資源遙感;1999年01期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 劉殿偉;過(guò)去50年三江平原土地利用/覆被變化的時(shí)空特征與環(huán)境效應(yīng)[D];吉林大學(xué);2006年

2 張明亮;河流水動(dòng)力及水質(zhì)模型研究[D];大連理工大學(xué);2007年

3 周亮進(jìn);閩江河口濕地景觀格局動(dòng)態(tài)研究[D];華東師范大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 萬(wàn)由鵬;深圳灣水動(dòng)力時(shí)間參數(shù)計(jì)算及主要營(yíng)養(yǎng)鹽減排效果分析[D];清華大學(xué);2009年

本文編號(hào)：2728850