马雄发表的论文

摘要：揭示了秃尾河流域地质生态环境的影响因素，提出了地质生态环境状况分级标准。以MAPGIS为平台建立地质生态环境评价信息系统，对秃尾河流域地质生态环境状况进行了分析评价。以GIS为基础进行地质生态环境评价，实现了地质生态环境信息存储、管理、查询、分析评价及结果表达等的一体化与可视化，评价过程和结果更加直观地反映了地质生态环境状况的空间分布规律及其变化特征。关键词：GIS；地质生态环境；评价；秃尾河流域中图分类号：X820．2 文献标识码：A 文章编号：1000—1379(2007)09—0001-02地质生态环境评价涉及多源信息的提取、处理、分析和应用，且数据多具有空间属性。传统的地质生态环境评价，是将评价数据进行前期处理后，运用特定的数学模型，得到一组抽象的评价结果数据，很难直观地刻画地质生态环境状况的空间变异性。相比之下，GIS在地质生态环境数据存储和表达方面具有较广泛的适用性 “ 。利用GIS技术，通过提取地质生态环境评价的因子和要素，结合专业模型进行数据分析和评价，以直观的图形方式表现分析评价成果，是地质生态环境评价的有效方法之一。秃尾河流域位于鄂尔多斯盆地东部毛乌素沙地与黄土高原的过渡地带，总面积3 294 km。。受特殊的气候、地理和地质条件限制，流域内生态环境脆弱。在能源重化工基地等大型工程建设过程中，如不采取有效的环境保护措施，将使生态环境进一步恶化并诱发新的环境地质问题，这已被近年来陕北许多煤炭资源和水资源开采实例所证实 。因此，研究该流域地质生态环境问题产生和变异的影响因素，评价现状条件下的环境状况，对指导流域内资源合理开发和利用、地质生态环境问题防治等有重要的实际意义。1 研究区地质生态环境影响因素分析1．1 地形地貌地形地貌条件控制着地下水资源的分布方式，也决定了主要地质生态环境的类型。秃尾河上游为地形起伏较小的沙地，主要地质生态环境问题为沙漠化，由于沙层厚度大、透水性好，极易接受大气降水补给，地下水埋深相对较小，因此呈现出沙漠绿洲的良好环境；下游为地形破碎的黄土梁峁区，地质生态环境问题主要为水土流失，由于地形破碎、沟深坡陡、地势起伏较大，大气降水易形成地表径流而流失(大气降水入渗系数仅为0．1)，植物生长的基本条件较差，因此生态环境脆弱。1．2 潜水水位埋深潜水水位埋深是生态环境类型及其空间分布的决定因素。潜水水位埋深的变化导致了植被退化和沙漠化等，是生态环境恶化的根源 。据野外调查，潜水水位在不同的埋深范围内，对地表植被的作用是不同的：当潜水水位埋深小于5 m时，水分供给充足，植物长势良好，生态环境表现为较好状态；当潜水水位埋深为5～8 m时，水分供给不足，植物生长受到胁迫，浅根性植物生长不良，深根性植物出现枯梢枯枝现象，生态环境呈现退化趋势；当潜水水位埋深继续加大时，大部分植物因生理缺水而退化，植被盖度降低，沙漠化、水土流失严重，地质生态环境严重恶化。1．3 包气带岩性、结构与含水量一般而言，原生地质生态环境的优劣，与包气带岩性有直接的关系：一方面，表层土的物理性质决定着其抗蚀能力，流域内大部分地区为盖沙区，其抗风蚀和剥蚀的能力低，不利于植物生长；另一方面，包气带中水分和盐分的运移规律，直接影响着表生植物的生长和发育，包气带岩性越均匀、结构越致密，越有利于水分和盐分的运移，反之不利于水分和盐分的运移。包气带岩性变化及其组合规律、致密岩性层的存在、黏性土在垂向上的分布对土壤水盐交替和植物根系发育有很大影响。野外调查和室内分析表明，当包气带剖面存在致密岩性层时，其含水量和含盐量要比松散的同种岩性的明显提高，为植物生长提供了所需的水分和盐分。土壤含水量影响着植物长势和植被演替规律。一般来说，在植物根系范围内，适合植物生长的包气带含水量为16％ ～收稿日期：2007—04-20基金项目：国家自然科学基金资助项目(40472131)；陕西省自然科学基金资助项目(2002D13)。作者简介：马雄德(1978一)，男，青海互助人，博士，研究方向为地下水合理开发与生态环境保护。20％ ，含水量小于下限时，植物就会因生理缺水而枯死，地质生态环境就会朝恶化(沙化和水土流失)方向发展。1．4 地下水水质地下水水质是环境优劣的重要标志之一，也是影响植物生长的关键性因素。据调查，在地下水位埋深一定的情况下，随着矿化度的提高，植物由水生系列向盐生系列演替。另外，地下水化学类型在一定程度上影响植物生长发育。1．5 气象水文因素流域内，地下水的补给项主要是大气降水。6～9月降雨集中，在沙地、滩地和河谷区补给地下水，增加河流基流量，对天然植被产生积极影响；而在黄土梁峁地区，易产生坡面径流并导致水土流失等自然灾害的发生。其他月份基本无降水或降水量小，蒸发作用强烈，地下水埋深越浅蒸发量越大，土壤积盐效应越明显，地表植被主要演化为喜水耐盐型。1．6 其他因素影响地质生态环境质量的因素包括自然因素和人为因素。自然因素除上述因素外，还有植被类型、植被分布等，人为因素包括水资源及矿产资源开发等，这些因素中有的与地质生态环境问题的相关性小，有的不宜量化或难以预测其变化，因此本研究未予考虑。2 秃尾河流域地质生态环境评价2．1 评价指标体系与评价标准基于以上分析，以秃尾河流域地质生态环境质量为目标层，以地质地貌、水文地质、气象水文3类因素为准则层，按隶属关系将各准则层细化成若干个指标，建立了地质生态环境评价递阶层次评价指标体系 J。以野外调查资料为依据，在参考国内外有关评价指标分级标准的基础上，将秃尾河流域地质生态环境状况分为好、较好、中等、较差和差5级，见表1。表1 秃尾河流域地质生态环境状况分级分级 基本特征z 生态环境问朋 题较少，沙漠化、盐渍化程度低，地下水水位埋深适中，水质优良，水量相对丰富，植被盖度较高戳枷加杯 有环境生态问 题境问题发生但程度一般，或某一类地质生态比较突出中等 囊 舞 鬈较普遍且程度较严重，但至少有一类问戳赫兰左 生态环境问题普遍发生且有一类特别严重，并呈现整体向生态环境恶化方向发展左 至少有两类生态环境问题突出且特别严重，植被盖度低，沙漠化或盐渍化问题严重2．2 评价平台的构建为了实现评价方法与计算环境的统一，自主研发了基于MAPGIS的生态环境评价信息系统。该系统是以数据库为基础、以评价模型为核心、以GIS为载体的集GIS、数据库管理系统与地质生态环境评价模型为一体的信息系统，能够在同一平台上进行地质生态环境信息的存储、管理、查询、分析评价及结果表达等。该系统由文件模块与数据库模块组成。每个模块都包含数据管理、空间分析和数据输出3个功能块。其中空间分析(主要是地质生态环境分析模型)是该系统的核心，由地质生态环境空问统计分析模型与综合评价模型2部分组成，具体模型包括指数叠加模型、模糊综合评判模型、动态聚类模型和神经网络模型等。2．3 地质生态环境评价考虑不同地貌条件下生态环境条件的差异，结合实际评价的需要，将秃尾河流域划分成500个2．5 km×2．5 km的评价单元，进行生态环境质量评价，评价方法采用模糊综合评价方法，权重由层次分析法给出。评价结果与已有研究成果和野外调查结果相符，基本反映了秃尾河流域生态环境状况(图1)：在现状条件下，除盖沙丘陵区外，流域生态环境状况较好；沙漠区的生态环境现状虽然较好，但一旦受到人类活动的干扰将迅速恶化，因此盖沙丘陵区和沙漠区是流域生态环境保护的重点 'lo_。3 结语图1 评价结果(1)以MAPGIS为平台，建立了地质生态环境评价信息系统，为地质生态环境数据信息化与标准化奠定了基础。(2)通过秃尾河流域地质生态环境调查，揭示了地质生态环境的影响因素，提出了地质生态环境状况分级标准。(3)利用建立的系统，对秃尾河流域地质生态环境质量进行了评价，评价结果与实际情况相符。(4)以GIS为基础进行地质生态环境评价，实现了地质生态环境信息的存储、管理、查询、分析评价及结果表达等的一体化与可视化，提高了地质生态环境数据的科学(下转第5页)(上接第2页)管理和综合分析能力，评价过程和结果更加直观地反映了地质生态环境质量的空间分布规律及其变化特征。参考文献：[1] 孔金玲，王文科，翁晓鹏，等．基于GIS的地下水及其环境问题分析[J]．吉林大学学报：地球科学版，2005(6)．[2] 杨泽元，王文科，孔金玲，等．水文地质空间信息标准化初探[J]．工程勘察，2004(5)．[3] 乔晓英，王文科．地理信息系统技术在水环境质量评价中的应用[J]．陕西师范大学学报：自然科学版，2006(1)．[4] 杨泽元，王文科，黄金廷．陕北风沙滩地区生态安全地下水位埋深研究[J]．西北农林科技大学学报：自然科学版，2003(6)．[5] 王雁林，王文科，杨泽元，等．渭河流域陕西段生态环境问题与重建策略探讨[J]．中国人1：3、资源与环境，设4个站，平均分布于黄河干流的左右岸；一千二黄河故道湿地区可以布设2个站。② 地下水水质监测站布设应尽量与地表积水监测站的数量、位置相一致，以便对检测结果进行对照分析。③湿地临海区海水水质监测站可以设置2个，一个位于一千二黄河故道陆上湿地临海区；另一个位于黄河1：3及大汶流陆上湿地临海区，即现黄河1：3门附近海域。(8)小环境气候要素监测。黄河1：3湿地降水量监测网可以按照平均布设的原则进行设站，一般可以按每150 km 布设1个站，总计可以布设8个降水量监测站。另外，考虑到河口湿地地形对气象要素的影响不大，可以分别在一千二黄河故道湿地区和黄河口及大汶流湿地区各设置1个蒸发及气象要素观测站。5 结语基于水循环的黄河口湿地环境监测方法研究是开展湿地环境研究的基础，也是黄河生态环境监测的重要组成部分，更是科学制定黄河1：3湿地保护与利用对策的依据。开展此项工作，对于维持黄河生态平衡，保护黄河1：3湿地生物多样性，促进黄河1：3湿地的可持续发展，维护当地乃至周边地区生态系统的健康与安全具有重要意义。因此，应尽快建立完整的黄河1：3湿地环境监测系统。参考文献：[1] 黄河流域水资源保护局．黄河流域水资源保护科技成果与论文选编[G]．郑州：黄河水利出版社，2005．【责任编辑赵宏伟】2005(I)．[6] 王文科，王雁林，杨泽元，等．鄂尔多斯盆地地质环境问题与整治对策[J]．自然灾害学报，2004(12)．[7] 杨泽元，王文科，王雁林，等．干旱半干旱区地下水引起的表生生态效应及其评价指标体系研究[J]．干旱区资源与环境，2006(3)．[8] 杨泽元，王文科，杨晓婷，等．基于GIS的秃尾河流域表生生态环境现状评价[J]．人民黄河，2007(8)．[9] 王文科，孔金玲，段磊，等．黄河流域河水与地下水转化关系研究[J]．中国科学，2004(1)．[10]黄金廷，王文科，何渊，等．鄂尔多斯沙漠高原湖淖群的形成演化与生态功能探讨[J]．资源科学，2006(2)．