貴州茅臺酒為國家保護的“原產(chǎn)地域產(chǎn)品”,以其獨特地域環(huán)境,造就了其難以比擬的獨特品質(zhì)。本文以茅臺酒水源地的生態(tài)環(huán)境和水質(zhì)為研究對象,綜合利用野外實地采樣數(shù)據(jù)、遙感和GIS的技術(shù)方法、多元統(tǒng)計分析建模工具,在提取時隔25年的三個時相研究區(qū)各生態(tài)環(huán)境因子,并構(gòu)建適用于典型喀斯特地區(qū)的遙感綜合生態(tài)環(huán)境指數(shù)(RSEI)的基礎(chǔ)上,研究了區(qū)內(nèi)各生態(tài)環(huán)境因子與各水質(zhì)指標的相關(guān)關(guān)系,建立了各水質(zhì)指標對生態(tài)環(huán)境要素的響應(yīng)模型,并基于此計算了該區(qū)25年來由于生態(tài)環(huán)境變化導(dǎo)致的各水質(zhì)指標的變化量,得到以下主要成果:(1)構(gòu)建了遙感綜合生態(tài)環(huán)境指數(shù)(RSEI),并根據(jù)喀斯特地區(qū)的特點對其構(gòu)成因子進行了重新解釋和評定。即在典型喀斯特地區(qū),裸巖率是影響綜合生態(tài)環(huán)境指數(shù)(RSEI)的最重要因素。(2)在該水源地,由各種土地利用方式所反映出的人類活動與河流水質(zhì)有著密切的關(guān)系,其中建設(shè)用地和大于25°以上的坡耕地對流域水質(zhì)起“源”的作用,林地起“匯”的作用。區(qū)內(nèi)城鎮(zhèn)及農(nóng)村建設(shè)用地、坡耕地對水質(zhì)的負影響最大。該水源地內(nèi)分布著很多城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村,常駐人口300多萬,并有大量家禽家畜,承載在其上的城市生活、工業(yè)污水和農(nóng)業(yè)面源污染(種養(yǎng)殖)是流域水質(zhì)污染的重要污染源;再加上該水源地屬典型喀斯特地區(qū),坡降大、土層薄、水土流失嚴重,特別是在豐水期,在降雨的影響下,坡耕地中累積的過量農(nóng)藥化肥以及畜禽糞便順地勢流入河流,更加劇了對水質(zhì)的污染。(3)除了土地利用外,水質(zhì)還與植被覆蓋和遙感綜合生態(tài)環(huán)境指數(shù)(RSEI)有著密切關(guān)系。總磷(TP)、總氮(TN)、氨氮(NH3-N)、化學(xué)需氧量(COD)、水質(zhì)綜合指數(shù)與植被覆蓋等級的相關(guān)性均隨著植被覆蓋等級的提高,從正相關(guān)變?yōu)樨撓嚓P(guān),而溶解氧(DO)恰好相反。平均遙感綜合生態(tài)環(huán)境指數(shù)(RSEI)的高低與總磷(TP)、總氮(TN)、氨氮(NH3-N)、化學(xué)需氧量(COD)、水質(zhì)綜合指數(shù)均呈高度或顯著負相關(guān),而與溶解氧(DO)呈高度正相關(guān)。說明好的生態(tài)環(huán)境和高的植被覆蓋度均對流域的水環(huán)境起到一個重要的“匯”的作用。(4)在常規(guī)監(jiān)測斷面尺度上,通過貴州省境內(nèi)清水浦、清池、黃岐坳、小河口和茅臺五個常規(guī)水質(zhì)監(jiān)測斷面2009年和2013年水質(zhì)數(shù)據(jù),及相對應(yīng)的2009年到2013年各斷面所在子流域的土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣,研究得到土地利用類型的變化量與水質(zhì)變化量的關(guān)系。結(jié)果顯示:氨氮和總磷的變化量均與建設(shè)用地的變化量呈顯著正相關(guān),這進一步論證了在該研究區(qū)建設(shè)用地和承載在其上的各種生產(chǎn)、生活污染物是氨氮和總磷污染的最主要污染源,且其影響的強烈程度掩蓋了其他地類對水質(zhì)的影響。(5)聯(lián)立各相關(guān)的生態(tài)環(huán)境因子建立水質(zhì)響應(yīng)方程。通過逐步多元線性回歸顯示,沒有哪種單一的生態(tài)環(huán)境因子可以描述所有的水質(zhì)指標,但大多數(shù)水質(zhì)指標可以通過一兩種生態(tài)環(huán)境因子函數(shù)來大致預(yù)測。在枯水期,水質(zhì)綜合指數(shù)=1.230+8.900建設(shè)用地,Ln(TP)=-4.876+18.634建設(shè)用地;在豐水期,水質(zhì)綜合指數(shù)=1.728+8.726建設(shè)用地-0.668平均RSEI,Ln(TP)=-7.213+16.668建設(shè)用地+49.907大于25°坡耕地,Ln(NH3-N)=-3.618+12.612建設(shè)用地,Ln(DO)=1.767-4.036低度植被覆蓋。(6)由水質(zhì)響應(yīng)模型及區(qū)內(nèi)各生態(tài)環(huán)境變化量計算得出,25年來該研究區(qū)經(jīng)歷了一個生態(tài)環(huán)境不斷好轉(zhuǎn)(由RSEI體現(xiàn)),耕地面積逐步減少但建設(shè)用地迅猛增加的過程。在這個過程中小河口子流域,綜合水質(zhì)由1988年的I類水,變?yōu)?013年的II類水;而茅臺鎮(zhèn)子流域,綜合水質(zhì)更是由1988年的I類水,變?yōu)?013年的III類水。也由此可見,建設(shè)用地的增長所映射出來的人類活動對該水源地水質(zhì)的決定性作用。
【學(xué)位授予單位】:成都理工大學(xué)
【學(xué)位級別】:博士
【學(xué)位授予年份】:2015
【分類號】:
文章目錄
摘要
Abstract
第1章 緒論
1.1 選題背景和研究意義
1.1.1 研究流域生態(tài)環(huán)境變化對流域水質(zhì)影響的重要性
1.1.2 研究茅臺酒水源地的必要性
1.1.3 研究意義
1.2 研究區(qū)概況和面臨主要生態(tài)環(huán)境問題
1.2.1 自然環(huán)境概況
1.2.2 水資源概況
1.2.3 社會經(jīng)濟概況
1.2.4 茅臺酒水源地面臨主要生態(tài)環(huán)境問題
1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.3.1 流域生態(tài)環(huán)境變化遙感研究進展
1.3.2 流域生態(tài)環(huán)境要素對水質(zhì)影響研究進展
1.4 主要研究內(nèi)容與技術(shù)路線
1.4.1 主要研究內(nèi)容
1.4.2 技術(shù)路線
1.5 創(chuàng)新點評述
第2章 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)處理與生態(tài)環(huán)境專題信息提取
2.1 水質(zhì)數(shù)據(jù)獲取和處理
2.1.1 水質(zhì)數(shù)據(jù)獲取
2.1.2 水質(zhì)綜合指數(shù)構(gòu)建
2.2 基本地形信息提取
2.3 流域信息提取
2.3.1 河網(wǎng)提取
2.3.2 流域劃分
2.4 遙感數(shù)據(jù)預(yù)處理
2.4.1 影像選擇
2.4.2 影像預(yù)處理
2.5 植被覆蓋信息提取
2.5.1 植被指數(shù)提取
2.5.2 植被蓋度反演
2.6 土地利用信息提取
2.6.1 建立地表覆蓋分類體系
2.6.2 建立土地利用解譯標志
2.6.3 土地利用分類
2.7 水土流失信息提取
2.7.1 計算分級評價因子權(quán)重
2.7.2 因子分級賦值
2.7.3 水土流失計算和強度分級
第3章 遙感綜合生態(tài)環(huán)境指數(shù)建立及流域生態(tài)環(huán)境變化
3.1 遙感綜合生態(tài)環(huán)境指數(shù)構(gòu)建原理
3.2 濕度指數(shù)構(gòu)建
3.3 綠度指數(shù)構(gòu)建
3.4 熱度指數(shù)構(gòu)建
3.5 干度指數(shù)構(gòu)建
3.6 遙感綜合生態(tài)環(huán)境指數(shù)構(gòu)建
3.7 典型喀斯特地區(qū)RSEI中熱度指數(shù)重新解釋和評定
3.7.1 異常熱斑塊提取
3.7.2 異常熱斑塊與地表植被覆蓋率的關(guān)系
3.7.3 異常熱斑塊與晝夜溫差之間的關(guān)系
3.8 流域生態(tài)環(huán)境變化研究
3.8.1 土地利用變化
3.8.2 植被覆蓋程度變化
3.8.3 綜合生態(tài)環(huán)境指數(shù)變化研究
第4章 各生態(tài)環(huán)境要素對水質(zhì)影響研究
4.1 各水質(zhì)指標間相關(guān)性研究
4.2 土地利用結(jié)構(gòu)對水質(zhì)影響研究
4.2.1 研究尺度確定
4.2.2 土地利用結(jié)構(gòu)對水質(zhì)影響
4.3 植被覆蓋對水質(zhì)影響
4.3.1 植被覆蓋結(jié)構(gòu)與水質(zhì)關(guān)系
4.3.2 平均植被覆蓋度與水質(zhì)關(guān)系
4.4 綜合生態(tài)環(huán)境對水質(zhì)影響
4.5 水土流失對水質(zhì)影響
第5章 水質(zhì)對生態(tài)環(huán)境要素響應(yīng)模型建立
5.1 建模過程概述
5.1.1 建模基本原理和步驟
5.1.2 模型檢驗與評價
5.2 各水質(zhì)指標對生態(tài)環(huán)境要素響應(yīng)模型建立
5.2.1 枯水期各水質(zhì)指標對生態(tài)環(huán)境要素響應(yīng)模型建立
5.2.2 豐水期各水質(zhì)指標對生態(tài)環(huán)境要素響應(yīng)模型建立
5.2.3 響應(yīng)模型實際預(yù)測驗證
第6章 水質(zhì)對生態(tài)環(huán)境變化響應(yīng)機制及生態(tài)環(huán)境保護對策研究
6.1 2009至2013年間水質(zhì)變化對土地利用變化響應(yīng)研究
6.1.1 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣
6.1.2 各子流域土地利用轉(zhuǎn)移矩陣
6.1.3 水質(zhì)變化對土地利用變化響應(yīng)
6.1.4 水質(zhì)對來自不同用地類型建設(shè)用地的響應(yīng)
6.2 研究區(qū)25年來水質(zhì)對生態(tài)環(huán)境變化響應(yīng)
6.2.1 主要生態(tài)環(huán)境因子變化
6.2.2 生態(tài)環(huán)境因子變化導(dǎo)致水質(zhì)變化
6.3 茅臺酒水源地生態(tài)環(huán)境保護對策研究
結(jié)論
致謝
參考文獻
攻讀學(xué)位期間取得學(xué)術(shù)成果
【參考文獻】
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本文編號:
2336099