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基于水环境综合承载力评价的流域空间管控

基于水环境综合承载力评价的流域空间管控

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作者：陈淑英广东工业大学

学位级别：硕士

为了平衡流域社会经济发展和水生态环境保护之间的矛盾,并有效管控流域的空间差异性,实现流域的高质量可持续发展,基于流域水环境综合承载力对流域空间进行差异性管控具有重要意义。水环境综合承载力是人与水自然耦合的复杂系统,受到水... 详细信息

为了平衡流域社会经济发展和水生态环境保护之间的矛盾,并有效管控流域的空间差异性,实现流域的高质量可持续发展,基于流域水环境综合承载力对流域空间进行差异性管控具有重要意义。水环境综合承载力是人与水自然耦合的复杂系统,受到水环境、水生态、水资源、社会经济及技术管理等多重因素的影响,其评价过程往往充满模糊不确定性。此外,流域内不同地区的环境资源禀赋与经济发展水平各异,使得水环境综合承载力存在显著差异,评价过程出现指标值差异极端显著的情况。可变模糊模式识别（Variable Fuzzy Pattern Recognition,VFPR）模型能对复杂系统从局部到整体连续地进行评价,在处理评价过程的模糊不确定性时,综合考虑不同等级相对隶属度对结果的影响,在结果中保留样本更多的原始信息,并能有效识别相似结果值之间的差异性,因此被认为适用于水环境综合承载力评价研究。然而,传统的VFPR模型有待完善。首先,通过计算四种不同VFPR模型的平均值作为评价结果的传统做法,在样本间指标值差异极端显著的情况下,不能正确反映指标变化对结果的影响;其次,传统VFPR模型不能识别样本完全隶属于某一标准的情况,不仅使模型结构逻辑欠严谨,也限制了模型的应用范围。此外,以流域水环境综合承载力评价支撑流域空间管控的研究还不多见,利用水环境综合承载力评价结果指导实践的应用尚有扩展空间。因此,本文针对流域水环境综合承载力评价过程模糊不确定特点以及因流域空间差异性给评价带来的样本指标值差异极端显著的情况,构建了流域水环境综合承载力评价指标体系,提出了基于改进的VFPR模型的水环境综合承载力评价方法,将该方法应用于广东省东江流域水环境综合承载力评价,基于评价结果将流域划分为不同的空间开发导向类型,识别流域内水问题显著类型及水功能优势类型,为未来流域经济发展的合理布局和水环境差异化管理提供科学依据。主要研究结论如下:（1）本文的VFPR模型参数改进试验组案例结果表明,当样本指标值往差的方向超出标准范围时,四个模型的平均值以及模型2和模型4得到的结果与样本指标值的实际变化不符,因为参数p=2时,VFPR模型直接默认指标值往好的方向发生变化;当样本值往更好的方向不断超出标准范围时,模型1得到的结果与样本指标值的实际变化不符。因此选用模型3用于本文的实例研究。（2）本文考虑到指标值的不确定性,应用构建的指标和方法体系,对研究区悲观和乐观下的水环境综合承载力分别进行评价。结果表明,广东省东江流域水环境综合承载力具有明显空间差异性。总体上,上游地区的水环境综合承载力较好,而下游发达地区的较差。在三个维度中,水资源结果整体最差,是水环境综合承载力主要限制因素;水环境结果整体较好,特别是在中上游地区非常好,但到下游发达地区结果变差;水生态评价结果在大部分地区都处于可接受的水平。不稳定指数分析表明,博罗的水环境综合承载力具有很大的不稳定性,其次是惠城,而新丰地区的稳定性最高。（3）基于流域水环境综合承载力评价结果,本文从整体上将广东省东江流域划分为不同的空间开发导向类型,为引导流域空间的合理发展提供强有力的支撑;并基于水资源、水生态、水环境的空间格局与交互作用,识别出了流域空间上的4种水问题显著类型以及4种水功能优势类型,为实现流域水环境、水生态、水资源的差异化和精细化管理提供科学依据。

关键词：水环境综合承载力流域空间管控可变模糊模式识别模型评价指标体系

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城市生态系统健康综合评价及驱动因素分析——以大连市为例

城市生态系统健康综合评价及驱动因素分析——以大连市为例

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作者：徐进辽宁师范大学

学位级别：硕士

近年来,人类正以前所未有的速度改变和破坏自然生态系统,使生态系统健康受到越来越大的损害,甚至危害到人类自身。因而,生态系统健康的研究逐渐受到人类的关注。城市是人类经济、社会、文化发展的产物,随着城市规模的不断扩大,城市生态... 详细信息

近年来,人类正以前所未有的速度改变和破坏自然生态系统,使生态系统健康受到越来越大的损害,甚至危害到人类自身。因而,生态系统健康的研究逐渐受到人类的关注。城市是人类经济、社会、文化发展的产物,随着城市规模的不断扩大,城市生态系统在应对压力的过程中,显露出不同程度的功能障碍。正确评价城市生态系统健康,掌握城市生态系统的健康状况,对有效管理城市生态系统具有重要意义。大连市作为我国计划单列市之一,是中国东部沿海重要的经济、贸易、港口城市。随着城市的不断发展,大连市生态系统建设取得了显著成绩,但城市的可持续发展仍面临诸多挑战,对大连市生态系统健康状况进行定量化评价,确定影响因素,对于促进城市健康发展及生态文明建设具有重要的理论价值和实践意义。本论文具体结果如下:(1)结合城市生态系统健康内涵,从环境子系统、经济子系统、社会子系统三个方面出发,基于主成分分析法筛选出27个评价指标构建了大连市生态系统健康评价指标体系。采用熵权法确定评价指标权重,运用可变模糊模式识别模型对大连2003014年城市生态系统进行全面评价。结果表明,2003014年以来,大连城市生态系统处于亚健康(3.0992)向健康(2.3762)状态过渡阶段,总体健康状况趋于好转,但以2012年为拐点,由于人口压力变大,大连市健康状况有所下降。(2)以大连市生态系统健康指数为因变量,以筛选出的27个评价指标作为自变量,应用偏最小二乘回归模型,得出影响大连市生态系统健康变化的主要因素有17个指标(VIP值>1)。其中,环境子系统中的工业固体废物综合利用率、城镇生活污水处理率和人均公共绿地面积等因素,促进大连城市生态系统健康发展;而经济子系统和社会子系统中的万元GDP用水量、恩格尔系数、城镇登记失业率等因素,则不利于大连城市生态系统健康发展。(3)以2014年为基准年,将大连市生态系统健康状况与四个典型沿海城市(青岛、宁波、厦门、深圳)生态系统健康状况进行对比分析。结果表明:大连、青岛、宁波、厦门、深圳的城市生态系统健康指数分别为2.3762、2.5449、2.3868、2.4412、2.4795,其中大连市处于健康状态,而青岛市处于亚健康状态,五城市生态系统健康状况排序为大连、宁波、厦门、深圳、青岛。(4)大连市未来生态系统健康建设应加强以下几方面的工作:(1)优化自然环境,提高水资源利用率及固体废弃物处理率、防治大气污染、降低道路交通噪声污染、加强城市绿地系统建设等;(2)调整经济发展模式,提高能源利用效率、优化产业结构、加大环保投入;(3)完善社会服务功能,控制城市人口过快增长、提高居民文化素质水平,加强公共基础设施建设,完善社会保障体系,从而使城市生态系统朝着更加健康、有序的方向发展。

关键词：城市生态系统健康评价可变模糊模式识别模型熵权法驱动因素大连市

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