湖南省水环境时空变化及其影响因素研究

论文摘要

以中国南方红壤丘陵区的典型区域—湖南省为例,利用1990-2000年湘、资、沅、澧四水和洞庭湖区重要断面的水质数据,采用综合污染指数方法和污染分担率方法,研究了湖南省水环境质量时空变化特征,并选取1988-2006年经济和废水排放数据,分析了经济与废水排放之间的相互关系,建立湖南省废水排放的库兹涅茨曲线模型。研究结果表明,从时间上看,湖南省的总体水环境污染有加重的趋势;从空间上看,水环境质量是从湖南省的西部向东部恶化。在流域和地区对比中,湘江和位于该流域的株洲市最为严重,总氮和汞是湖南省最主要的污染因子;通过环境库兹涅茨曲线模型模拟表明,湖南水环境与经济发展的关系位于环境库兹涅茨曲线上升段,水环境将会恶化。为确定水环境污染的影响因素,以湘江流域为例,运用聚类分析,对该流域34个水质监测断面1994-2000年水质数据进行聚类,得到湘江流域的污染状况分布;运用因子分析,分析湘江流域的主要污染因子,并通过因子分析得到可能的污染来源,以便在不同分区内采取不同的污染物总量控制措施。研究表明,湘江流域污染以点源污染为主,但非点源污染越来越严重。非点源污染与流域土地利用关系密切,为评价湘江流域的土地利用方式对水环境的影响,在GIS强大的空间分析技术支持下,借用景观生态学原理,采用土地利用空间格局指标分析方法对2000年湘江流域土地利用变化的空间格局进行分析,通过对湘江流域土地利用空间格局的研究,可以具体把握土地利用现状,其分析结果可反映区域内土地资源的特点和优劣势,诊断土地利用合理与否,进而可以更好的规划土地利用,改善生态环境,实现水环境与经济协调发展。为了体现土地利用变化对水环境的影响,该文以湘江典型流域-浏阳河流域为研究区域,利用1986、2000、2005年3个时段的土地利用图,分析土地利用方式的变化,结合土壤普查图和降雨数据,在RS和GIS的支持下,利用长期水文影响评价（The Long Term hydrologic Impact Assessment ）模型,估计3个时段研究区域长期平均非点源污染输出负荷,并分析其空间分布的变化。研究结果表明,从1986至2005年期间,浏阳河流域的林地和草地有向城镇、农村居民点用地和农业用地转化的趋势,同时农业用地向城镇用地转化,其中农业用地由原来的13.75%增加到了20%左右,城镇用地和农村居民用地分别由原来的1.34%,0.1%变成为2.56%,0.8%,这使得1986-2000年间非点源污染敏感区面积在不断扩大,污染程度在不断增加。为了控制非点源污染,本研究根据非点源污染分布情况和土地利用方式,将流域分为下游和中上游两个防治区,分别采用不同的措施。通过研究表明,随着经济的快速发展,湖南省水环境有恶化的趋势,并且点源污染仍然是目前影响水环境最主要的因素,同时非点源污染的影响越来越严重,土地利用方式的变化对红壤丘陵区水环境变化有比较重要的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究意义
• 1.2 国内外研究进展
• 1.2.1 经济与水环境之间的关系研究
• 1.2.2 水质评价的主要方法
• 1.2.3 影响水环境的主要因素
• 1.2.4 国内外相关研究及主要问题
• 1.3 研究内容和技术路线
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 技术路线
• 第2章 研究区域概况
• 2.1 自然环境基本状况
• 2.1.1 地理位置
• 2.1.2 地貌地形
• 2.1.3 土壤植被
• 2.1.4 水环境基本状况
• 2.2 社会经济基本状况
• 2.3 典型流域的基本状况
• 2.4 数据取得和处理
• 2.4.1 水质资料及经济数据的取得
• 2.4.2 土地利用、土壤数据及降雨的处理
• 第3章 湖南省水环境变化及其与经济发展的关系
• 3.1 湖南省水环境状况评价方法
• 3.2 湖南省水环境状况时空变化及其原因
• 3.2.1 湖南省主要水体水环境的时空变化
• 3.2.2 典型流域和区域污染指数和污染物对比
• 3.3 湖南省经济发展与水环境之间的关系
• 3.4 小结
• 第4章 湘江流域水污染分区及其主要污染因子
• 4.1 湘江流域社会经济状况
• 4.2 理论基础
• 4.3 湘江水污染分区
• 4.4 各个分区中主要污染因子
• 4.5 小结
• 第5章 土地利用与水环境之间的关系
• 5.1 土地利用与水环境关系研究
• 5.2 土地利用格局分析方法
• 5.2.1 土地利用斑块特征指标
• 5.2.2 土地利用空间构型指标
• 5.2.3 土地利用基本空间格局指标
• 5.3 土地利用空间格局分析
• 5.3.1 土地利用景观类型划分
• 5.3.2 数据来源与处理
• 5.3.3 土地利用结构总体特征
• 5.3.4 土地利用斑块特征多样性分析
• 5.3.5 土地利用空间构型指标分析
• 5.3.6 土地利用多样性分析
• 5.4 湘江典型流域土地利用变化带来的非点源污染分布变化研究
• 5.4.1 浏阳河流域概况
• 5.4.2 浏阳河流域土地利用动态变化
• 5.4.3 浏阳河流域非点源污染分布变化
• 5.4.4 浏阳河流域非点源污染分布变化
• 5.4.5 浏阳河流域非点源污染与水环境之间的关系
• 5.4.6 浏阳河流域生态环境分区治理措施
• 5.5 小结
• 第6章 结论和研究展望
• 6.1 研究结论
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
• 致谢