湖北文理学院地理科学专业2013届学士学位论文 存档编号：

本 科 生 毕 业 论 文

（设计）

题 目: 汉江流域生态环境演变及恢复策略

院 系： 管 理 学 院 姓 名： 李 凯 学 号： 2009113140

专 业： 地 理 科 学 指导教师 ： 李 权 国

二〇一三年 五 月

湖北文理学院地理科学专业2013届学士学位论文

学术诚信声明

本人所呈交的毕业论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料均真实可靠。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本论文的研究做出重贡献的个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本毕业论文的知识产权归属于培养单位。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

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湖北文理学院地理科学专业2013届学士学位论文

汉江流域生态环境演变及恢复策略

摘 要：汉江流域生态环境演变受自然因素和人文因素的共同作用，如何确定两者对区域生态环境演变贡献份额值的大小，从而解析出影响汉江流域生态环境真正成因，对研究区域生态环境演变规律和演变机制具有重大指导意义，本研究通过系统分析汉江流域生态环境演变的过程，确立了影响汉江流域生态环境演变的因素体系，建立了汉江流域生态环境演变主导因素的指标体系；本文利用层次分析法（AHP）确定了温度、降水为主的自然因素和工农业为主的人文因素为汉江流域生态环境演变的主导因素，并确定了各因素之间的排列顺序，并对该地区生态环境如何治理结合科学发展观提出自己的恢复策略。

关键词：汉江流域；生态演变；主导因素；层次分析法；恢复策略

Hanjiang River Basin ecological environment evolution and

recovery strategy

Abstract：The evolution of ecological environment in Hanjiang River Basin which is under the common action of natural factors and human factors, how to determine the contribution value both on the evolution of the regional ecological environment which affecting the ecological environment of the Hanjiang River basin the real cause, has a great guiding significance to the study of evolution of the regional ecological environment and evolution mechanism, this study analyzed the process of ecological environment in Hanjiang River basin evolution through the system, established the influence system factors of ecological environment in Hanjiang River basin evolution, to establish the ecological environment in Hanjiang River basin evolution of the dominant factor determining index system; analytic hierarchy process (AHP) using the dominant factor determining the human factors of the temperature, precipitation and agricultural natural factors for the evolution of ecological environment in Hanjiang River Basin, and to identify the factors between the order on the ecological environment of the region, and how to control combined with the scientific outlook on development is proposed to recover the strategy of their own.

Keywords: Hanjiang River Basin; Ecological Evolution; Dominant factor; Analytic Hierarchy process; Recovery strategy

目录

1绪论 ...................................................... III

1.1研究背景及研究意义.................................................. 错误！未定义书签。

1.2国内外研究现状及发展趋势........................................................................ 1

1.2.1国外研究现状......................................................................................... 1

1.2.2国内研究现状......................................................................................... 2

1.3生态演变的理论基础.................................................................................... 2

1.3.1生态环境的内涵..................................................................................... 2

1.3.2生态环境演变概念................................................................................. 3

1.4 生态环境演变原因..................................................................................... 3

1.4.1地质构造运动........................................................................................ 3

1.4.2气候变化................................................................................................. 4

1.4.3人类活动................................................................................................. 4

1.5主要研究思路与方法.................................................................................... 4

1.6研究技术路线................................................................................................ 6

2 研究区概况 .................................................. 7

2.1地理位置...................................................................................................... 7

2.2自然地理概况.............................................................................................. 7

2.3社会经济概况.............................................................................................. 8

2.4主要生态环境问题...................................................................................... 8

2.4.1降水年内、年际分配不均，洪涝和干旱较为频繁........................... 8

2.4.2水土流失没有得到有效控制，环境污染严重................................... 9

2.4.3湖泊湿地减少迅速，湿地生态破坏严重........................................... 9

2.4.4水资源管理体制不顺，管理粗放....................................................... 9

3 汉江流域地区生态环境演变的阶段划分及因素分析 ................ 11

3.1单因素作用阶段........................................................................................ 11

3.1.1江汉盆地形成过程中汉江流域生态环境演变的自然因素分析..... 11

3.1.2盆地形成后汉江流域生态环境演变的自然因素分析..................... 12

3.2 双因素作用阶段....................................................................................... 13

3.3汉江流域区域生态环境演变主导因素确定............................................ 13

3.4确定方法.................................................................................................... 14

3.4.1构造判断矩阵..................................................................................... 14

3.4..2层次单排序........................................................................................ 15

4 汉江流域生态环境演变的主导因素确定 ......................... 17

4.1权重的确定.............................................................................................. 17

4.2主导因素确定......................................................................................... 17

4.3各因素权重总排序................................................................................. 17

4.4 结 论...................................................................................................... 19

5汉江流域生态恢复策略 ........................................ 21

5.1设立水环境治理机构，制定相关法律和控制标准............................. 21

5.2加强环保知识的宣传，提高群众环保观念......................................... 21

5.3调整汉江流域农业种植结构，对农业面源污染进行治理................. 21

5.4保证水利工程项目合理进行................................................................. 22

5.5实施汉江流域综合开发，发挥全流域综合社会效益......................... 22

5.6打造汉江旅游经济带，建立和完善统筹联动机制............................. 22

6 结语 ....................................................... 23

参 考 文 献 .................................................. 25

1.1研究背景及研究意义

近年来，随着生态环境被不断破坏，如何将社会经济发展与自然资源合理开发利用及生态环境保护结合起来，实现社会经济的可持续发展，已经成为学术界关注的热点问题。汉江流域横跨陕西、湖北两省区，其生态环境状况直接关系流域内居民生存环境和经济发展。生态环境演变规律是生态环境时空格局形成的先决条件。通过研究生态环境演变规律，可以揭示影响生态环境演变的因素及时空变化趋势。

研究汉江流域生态环境演变的意义在于：理论上，一方面，研究流域生态环境演变过程，揭示流域生态环境演变规律，能够为未来预测流域生态环境变化提供科学理论依据；另一方面，研究汉江流域生态环境演变，丰富了作为汉中地区和江汉平原区域性生态环境研究的内容。实践上，一方面，研究汉江流域生态环境演变因素，揭示湿润区环境变化与人类活动之间的关系，对目前汉江流域环境治理改善具有实践指导作用；另一方面，通过预测汉江流域未来生态环境演变趋势，对于今后汉江流域水资源的合理开发、社会经济的可持续发展具有重要指导意义。

1.2 国内外研究现状及发展趋势

1.2.1国外研究现状

环境演变问题的研究伴随着地质学、自然地理学和古生物学等相关学科的发展而不断深化。自19世纪初，环境演变问题的研究日趋系统化、科学化，并最终引起世界广泛关注。直到20世纪30年代，环境演变研究发展理论的建立和研究方法的不断更新，其研究内容主要包括：根据地质时期残留信息推测过去环境演化轨迹和规律，并试图建立环境演化机制；对气候变迁及其环境效应的研究；人类活动和环境演变之间相关关系的研究等[1]。

国外对生态环境演变的研究起步较早，17世纪初，西方一些科学家就根据岩层中的化石对古环境进行推测，并试图解释环境演变原因。20世纪80年代以来，以全球变化研究为主的环境演变研究得到快速发展。将全球环境变化和区域环境变化，短时间尺度环境变化和长时间尺度环境变化，自然因素影响下的环境

变化和人为因素影响下的环境变化紧密结合起来[1]。国际科学联合理事会（ICSU）等国际性科学组织先后组织了“世界气候研究计划”（WCRP,1980年）、“国际地圈生物圈计划”（IGBP,1987年）。“生物多样性计划”（DIVERSITAS,1991年）、“国际全球环境变化的人文因素计划”（HDP，1996 年）四大全球环境变化研究计划，从地球系统的全方位视角审视和研究全球环境变化问题及其影响，促进了人类社会的可持续发展。国外对生态环境演变比较有影响的是20世纪90年代初美国环保局提出的环境监测和评价项目（EMAP），该项目从国家和区域尺度对生态资源状况进行了评价，并对其未来发展状况进行长期预测，以后该项目又发展成区域和小流域环境监测和评价（R-EMAP）[1]。

1.2.2 国内研究现状

我国环境演变研究起步较晚，目前普遍处于收集、分析资料阶段，在区域生态环境演变与人类活动影响方面的研究有较大进展。竺可桢、李四光、刘东生、黄秉维、张中旺等就我国历史气候变化、东部第四纪环境变迁、青藏高原环境变化、汉江流域生态环境变迁等典型区域环境演变做了大量研究工作，奠定我国环境演变研究的基本框架。20世纪80年代以来 ，我国环境变化研究与国际合作的广度和深度得到进一步拓展。

1.3 生态演变的理论基础

1.3.1生态环境的内涵

生态和环境本来是两个独立的名词.最早、最通用的生态学定义是研究有机体与环境之间相互关系的科学。因此，“生态”是指生物与其环境之间相互关系的综合。“环境”是相对于某一主体的周围客体因空间分布和相互关系构成的系统[2]。“生态环境”最早出现于我国的宪法中，在讨论宪法草案时，黄秉维院士提出“生态环境”这一名词，并体现在《中华人民共和国宪法》（1982）第二十六条中，即“国家保护和改善生活环境和生态环境，防止污染和其他公害[3]。”

随着人类环境问题的日益突出，人类学科受到重视，人们开始高频率使用“生态环境”，用以强调生物和非生物环境、人类与生物及非生物环境之间的相互关系。同时，“生态环境”的提出也造成了人们对环境问题认识的偏差，有些

情况下，如单提环境问题就会被认为只是人为造成的环境问题，如大气污染、水污染、土壤污染等，而人为因素与自然因素结合于自然环境引起的问题才成为生态环境问题，如，森林消亡、水土流失、草原退化、土地荒漠化等。对此黄秉维院士强调“生态环境就是环境，污染和其他环境问题都应包括在内，不应该分开

[1,4]。”《2002中国可持续发展战略报告》中对生态环境的定义是：以人类为主体的整个外部世界的总体，是人类赖以生存和发展的物质基础、能量基础、生存空间基础和社会经济活动基础的综合体[5]。

1.3.2 生态环境演变概念

生态环境演变概念是指生态环境构成组分随时间推移发生演变的过程。从生态系统的发育和退化角度爱看，生态环境发生变化是必然的，其实质是构成生态环境的生态系统的结构和功能发生的变化。在一定的时空背景下，在人为和自然因素的作用下，若生态系统要素发生缺失，必然引起生态系统结构简化和功能缺失。如果这种变化不利于人类和生物的生存和发展，则认为生态环境受到了破坏。若基本结构破坏是某种功能丧失，则属于生态环境恶化，这是系统的稳定性和抗逆能力均减弱，生产力将下降[6,7]。

1.4 生态环境演变原因

1.4.1地质构造运动

生态环境演变原因可分为自然原因和人为原因两大类，其中自然原因基本可以归纳为地质构造和气候变化，人为原因即人类活动对生态环境的影响作用。 地质构造运动是指地球及其组成物质相对某一参照物发生的位置变化。目前，人类对固体地球研究范围仅限地壳，所以地质构造运动是指地壳运动。当地球自转速度发生变化时，地球内部物质由于形态不同，在不同半径范围内会发生相互摩擦与相对运动，产生的动能会转化为热能，能量的集聚发生应力的变化，这些因素共同作用导致了所谓的地质构造运动。地壳运动是全球性的，而且从未停止过，只是有时和缓，有时激烈。地质构造运动和太阳辐射以及剥蚀、风化、搬运、沉积、成岩作用等自然界外力相互作用，形成地球千姿百态的地貌 [8,9]。

1.4.2 气候变化

气候变化是指经过相当一段时间的观察，在自然气候变化直接或间接地改变全球大气组成所导致的气候变化。调查表明，自地球诞生开始，全球气候就开始不断变化，经历了一系列迥异时间尺度的变化，导致了大气环流、物质循环等的相应变化，从而引起生态环境各构成要素发生变化，成为生态环境演变的主要自然驱动力。然而生态环境变化又会对人类社会产生深刻影响,,演绎许多历史文明兴衰和现代文明的波澜[10,11]。

对气候演变影响的最主要因素是太阳能，温室气体的温室效应和大气中阳伞效应是引起气候变化的重要外部因素。此外，大气环流变化、火山爆发、冰川覆盖和人类活动等，也会使气候本身发生变化[12,13]。

1.4.3 人类活动

人类活动对气候的影响主要表现在人类活动影响了下垫面的面貌，改变了下垫面的粗糙度、反射率和水热平衡等方面，从而引起局部地区气候的变化，随着人类社会的发展，其影响的广度和深度日益增加，人类活动的影响就日益重要

[14,15]。人为因子对气候的影响是复杂的。但其影响主要是通过以下三条途径进行的：一是改变下垫面的性质；二是改变大气中的某些成份（二氧化碳和尘埃）；三是人为地释放热量。这些影响的效果又互相不同，有的增暖，有的冷却，有的增湿，有的变干。而这些影响又是叠加在自然原因之上一起对气候产生影响，且各个因子之间又互相影响，互相制约。

生态环境是一个复杂开放的系统，其演变不是系统内外各种因素变化过程各种因素的简单叠加，而是各种因素相互作用、相互影响。因此研究生态环境不能就某一个因素单独研究，必须将各种因素有机结合。

1.5主要研究思路与方法

本文在总结前人研究成果的基础上，对汉江流域生态环境演变进行了以下几方面的研究：

首先，通过查阅大量历史文献记载以及近年来各学者对汉江流域的研究成果，借助历史地图，对影响汉江流域生态环境的因素进行研究。

其次，通过查阅大量文献，分析在该自然因素与人类活动两大驱动力的影响下，汉江流域生态环境演变的过程及规律。

最后，根据汉江流域生态环境演变规律，对汉江流域未来生态环境变化趋势进行预测并对环境退化现状的治理及生态环境的可持续发展提供有效建议。

1. 6研究技术路线

图1 技术路线图

2 研究区概况

2.1 地理位置

汉江流域地处北纬30°~34°、东经106°~114°之间，发源于秦岭南麓，经汉中盆地与褒河汇合后始称汉江，是长江最大的支流。汉江全长1578 km，是长江的最大支流。其中干流以丹江口以上为上游，总长约926 km；丹江口至钟祥河段为中游，约长271km；钟祥至汉口龙王庙为下游，约长384 km[15]。汉江流域面积15.1万平方公里，流域涉及鄂、陕、豫、川、渝、甘6省市的20个地（市）区、78个县（市）。流域北部以秦岭、外方山及伏牛山与黄河分界；东北以伏牛山及桐柏山与淮河流域为界；西南以大巴山及荆山与嘉陵江、漳河为界；东南为江汉平原，无明显的天然分水界限。流域地势西北高，东南低。地质构造大致以淅川——丹江口——南漳为界，以西为褶皱隆起中低山区；东以平原丘陵为主

[16]。

图2 汉江中下游流域在汉江流域的位置及其DEM与水系分布

图片来源：http:///bitc/rootimages

2.2自然地理概况 汉江流域属亚热带季风区，气候温和湿润，全年平均降水量在800mm以上，降水比较丰沛；但是年内降分配不均，其中5~10月径流量占全年3/4左右，而且年际变化较大，降水时空分布不均，易发生洪涝和干旱灾害。该流域水能资源丰富，水能理论蕴藏量1093万kw，可开发容量614万kw。

汉江流域属东亚副热带季风气候区，四季分明，全年平均气温15°~17℃之间，在汉江流域以上 ，多年平均水面蒸发量在之间，流域地表高差较大 流域植被分布属于东部湿润亚热带常绿阔叶林亚区域，植被覆盖率为25.9%。

2.3社会经济概况

汉江流域特别是中下游地区在湖北地域辽阔，人口众多，历史文化悠久 。下游两岸有老河口市、谷城县、保康县等19个县市区，人口1138万，耕地面积5231万亩,交通发达，是湖北省经济发展的轴心地区; 2007年，该流域 GDP总量达4566.6亿元，约占湖北全省的50%；汉江干流中下游沿岸县市区，人均GDP达到18689万元，高于湖北省平均水平15.23%[16]，是湖北省产业化与经济发展的核心地区。

2.4主要生态环境问题

水资源的可持续利用是区域可持续发展的基础，随着汉江中下游地区经济的快速发展，资源环境的承载力加大，洪涝旱灾频繁、水土流失加剧、水环境质量退化、湿地萎缩、管理体制不顺等已成为流域经济发展的制约因素。

2.4.1降水年内、年际分配不均，洪涝和干旱较为频繁

由于降水时空分布不均，洪涝和干旱时常发生。20 世纪 50年代以来，先后发生了7 次大的洪涝灾害，由于防洪标准不高，洪涝灾害威胁大，汉江中下游尚有581km 干堤没有达到设计要求，民垸分洪难以适时适量，分洪后损失大。江汉中游的岗地和低丘区，由于受到大的气候环境以及较特殊的地形结构影响，缺乏良好的蓄水条件，雨后水分很快沿坡地流失或下渗，地下水位低且量少，利用难度较大，土壤植被保水能力差，加上降水少，蒸发强，经常出现较严重的旱

情，近 50年来已发生7 次大的旱灾，尤其是 2000年，汉江中下游发生了百年罕见的旱灾，沿汉江多处打井取水，东荆河断流，损失巨大。

2.4.2水土流失没有得到有效控制，环境污染严重

汉江中下游地区水土流失面积约达12×104m2，土壤侵蚀总量为 2500—4900t/a ，中低山和丘陵地区是水土流失的主要分布区，氮、磷等营养物质通过面源污染形式直接进入汉江。城市工业、生活污水大部分未经处理排入下游河道或汉江，造成水体严重污染，威胁着人民群众的身体健康。2001年，该区污水排放总量为 排放总量达71962×104t,COD排放总量达22×104t，约占湖北全省污水排放总量的30%以上。汉江中下游8大支流的9个控制断面中，有17个不能满足相应水功能区标准。襄樊、武汉等城区江段主要水质指标已接近水环境质量临界值。汉江于1992 年、1998 年、2000 年、2003年4 次发生“水华”，水体中藻类大量繁殖，水体呈褐色，发生频率增加，范围逐渐扩大，污染日趋严重

[17,18]。

2.4.3湖泊湿地减少迅速，湿地生态破坏严重

汉江中下游地区河流、湖泊、水稻田及养殖水面等构成湿地景观，由于地处农业高强度开发区，历来受到围垦的影响，尤其是20 世纪50—70 年代，大部分湖泊湿地被围垦成农田，湿地生物的种群结构、群落和优势种群发生变化，洄游、半洄游型鱼类大量减少或丧失，湿地生态恢复困难。而区域水生态及环境的恶化，水源区的水土流失，旱灾的频繁发生等等，影响湿地系统的结构及功能，同时也带来生物多样性的下降。

2.4.4水资源管理体制不顺，管理粗放

汉江中下游沿岸大部分城市存在着条块分割， “多龙管水”的现象，各部门职责交叉、权属不清，无法实现水务统一管理，也无法实现水资源的优化配置；没有专门的流域性法规，管理手段落后，在汉江水资源合理开发和利用上，体制和政策障碍问题日益突出。企业设备陈旧，工艺落后，运行管理不科学，水的重复利用率很低，万元工业产值耗水量较大，城市供水管网老化，跑、冒、滴、漏

严重。与此同时，由于节水意识淡薄，居民生活用水浪费也极为严重。