《南水北调中线河南水源区生态安全时空演变规律与调控技术》

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南水北调中线工程是解决中国京津和华北地区缺水,实现水资源优化配置的一项特大型工程,同时也是一项重大的生态工程,保障该区域生态安全对南水北调工程的顺利运行具有重要的意义。1990s以来,随着污染排放、生态破坏等人类干扰活动的加剧,造成该区域水土流失严重、生态环境脆弱,人口与资源和生态环境的矛盾十分突出,生态安全问题已经成为制约该地区可持续发展的重要因素。

国内外开展生态安全评价研究的成果颇为丰硕,但针对水源区的生态安全评价并不多见,生态安全评价指标体系还没有形成统一的标准,也都难以适用于开展水源区生态安全评价,因此,科学构建水源区生态安全评价指标体系是急需解决的难题,同时,生态安全过程往往与一定的空间尺度相关联,以往生态安全评价研究多集中于大尺度及中尺度的特定空间尺度上,开展小尺度特别是多尺度的生态安全评价研究是学术界探索的重点与难点。项目围绕上述难题,以南水北调中线河南水源区为研究对象,开展了水源区多尺度生态安全评价指标体系构建研究,生态安全时空演变规律研究、多尺度生态安全效应以及调控技术等研究,取得了多项有重大突破的创新性研究成果:

1、水源区多尺度生态安全评价指标体系构建研究,以改进PSR模型为基础,构建了乡(镇)及县域尺度的多尺度生态安全评价指标体系,参照国家标准、行业标准,国际国内公认值同时结合区域实际情况,确立了各指标体系生态安全基准值,提出了生态安全评价结果的等级标准,为区域多尺度生态安全评价提供了方法。

2、南水北调中线河南水源区生态安全时空变化特征、驱动机制及演变规律研究,根据生态安全评价指标体系及评价方法,结合ArcGIS技术,分析了基于不同空间尺度的研究区生态安全时间变化特征、空间变化特征,从乡(镇)小尺度层面,探讨了生态安全时空变化的驱动机制,揭示了研究区生态安全演变规律。

3、生态安全尺度效应研究,结合乡(镇)及县域尺度生态安全研究成果,分析了乡(镇)尺度及县域尺度条件下生态安全状态及变化所展示的时空差异,探索自然及人文因素对多尺度生态安全影响机制的变化,揭示了多尺度条件下生态安全相互影响相互关联的内在联系。

4、南水北调中线河南水源区生态安全调控技术研究,针对研究区生态安全存在的问题,结合生态安全影响因素时空变化及分区特征,从人口增长、产业调控、资源利用、负荷调控、生态调控及政策调控等方面提出研究区生态安全调控技术框架及调控对策。

项目实施期间,获得国家知识产权局颁发的发明专利1项,出版专著1部,发表论文18篇,其中SCI论文7篇,中文核心期刊10篇,中文科技核心(CSCD)1篇。该成果已在项目区内乡县水利、淅川县水利水保局、西峡县水利局和项目区外南召县水土保持科学试验站进行了有针对的应用,在区域生态环境治理、经济社会发展及生态清洁型小流域建设等方面产生了巨大的社会、经济和生态效益,具有广泛的推广应用前景。

成果说明

针对淅川县和西峡县农业面源污染严重、传统农业产业经济效益低、农民增收困难以及生态环境还需进一步提升等问题。该项目主要开展基于生态清洁型小流域建设的农业面源污染技术应用和基于土地利用多目标规划的农村产业结构调整相关技术应用。推广区域分别设在淅川县和西峡县的毛堂乡、金河镇和回车镇、太平镇开展生态清洁型小流域综合治理和农村产业结构调整研究工作,共涉及小流域面积297.66km2,其中水土流失面积160.99km2,经治理后,人均基本农田保持在0.07hm2<

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