第31卷第24期2011年12月
生态学报ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol．31，No．24Dec．，2011
基金项目：国家自然科学基金（40501013）；辽宁省优秀人才项目（LR2010021）收稿日期：2011-01-03；
修订日期：2011-05-23
*通讯作者Corresponding author．E-mail ：suncaizhi@sohu．com
孙才志，杨磊，胡冬玲．基于GIS 的下辽河平原地下水生态敏感性评价．生态学报，
2011，31（24）：7428-7440．Sun C Z ，
Yang L ，Hu D L．Groundwater ecological sensitivity assessment in the lower Liaohe River Plain based on GIS technique．Acta Ecologica Sinica ，2011，31（24）：7428-7440．
基于GIS 的下辽河平原地下水生态敏感性评价
孙才志
1，2，*
，杨
磊1，胡冬玲
1
（1．辽宁师范大学城市与环境学院，大连116029；2．辽宁省自然地理与空间信息科学重点实验室，大连116029）
摘要：从地下水系统结构特征、区域自然条件、外界压力、资源与保护和生态环境5个方面考虑，构建了下辽河平原地下水生态敏感性评价指标体系。运用GIS 空间分析技术，从水量和水质两方面对下辽河平原地下水生态敏感性进行评价。结果表明：在水量敏感性方面，主要以轻度与中度敏感区为主，占研究区总面积的65．14%；在水质敏感性方面，主要以轻度和中度敏感区为主，占研究区总面积的86．56%。综合水量和水质两方面，下辽河平原地下水生态敏感性在中度敏感以上的区域面积占研究区面积的59．62%，生态敏感性较高，容易受到破坏。从空间分布来看，不敏感和轻度敏感区分布在新民—辽中平原、东部山前冲洪积平原；中度敏感区域主要分布在中部平原及西部低山地区；高度敏感和极敏感区分布在辽阳和抚顺城区、平原周围山区。关键词：地下水；生态敏感性；下辽河平原；GIS 空间分析
Groundwater ecological sensitivity assessment in the lower Liaohe River Plain
based on GIS technique
SUN Caizhi 1，2，*
，YANG Lei 1，HU Dongling 1
1College of Urban and Environment ，Liaoning Normal University ，Dalian 116029，China
2Liaoning Key Laboratory of Physical Geography and Geomatics ，Liaoning Normal University ，Dalian 116029，China
Abstract ：Groundwater systems are an important part of the world's ecosystems ，linking the lithosphere ，atmosphere ，hydrosphere ，and biosphere．Groundwater is the dominant factor influencing vegetative community distribution patterns in the arid and semi-arid regions of Northwest China．Also ，groundwater is the primary source of water for human uses in North China．With recent economic growth ，the region is experiencing rapid development of its groundwater resources．The groundwater has been and is being seriously depleted and the system is displaying some unstable characteristics and vulnerabilities ，which are significantly impacting the ecology of the area．
Various types of sensitivity assessment are often used to study the stability of a region's environment and ecology．A groundwater ecological sensitivity assessment can be used to facilitate protection of the environment and to encourage sustainable development of groundwater resources．This paper provides a case study of the Lower Liaohe River Alluvial Plain ，which is in the most economically developed region of Liaoning Province．The area is experiencing a significant water shortage．
First ，groundwater ecological sensitivity and its attributes were defined．Twenty-two factors were selected to be used in constructing the assessment indicator system．These were based on five aspects of groundwater quality and quantity including ：1）characteristics of the local groundwater system ，2）natural conditions in the region ，3）external pressures including human-caused pressures ，4）resources available and conservation ，and 5）the local ecological environment．These factors were designed based on actual conditions of the area studied and took into account a variety of indicators
including spatial scale ，dominating environmental conditions ，independence from other factors ，sensitivity of the local groundwater resources to impacts ，early warning signs of problems within the groundwater system ，the cumulative impact of qualitative and quantitative factors ，practicality of use factors ，a need to standardize the data ，and classification of various factors and impacts on ground water resources．Each factor was defined and described．The sensitivity of groundwater in relation to each factor was ranked on a scale of one to five ，defined as 1）insensitive ，
2）slightly sensitive ，3）moderately sensitive ，4）highly sensitive ，and 5）extremely sensitive groundwater conditions．The assigned value for each indictor was determined by reviewing related standards and references．
Once the various indicators or factors were defined and standardized ，
a groundwater ecological sensitivity assessment in the Lower Liaohe River Alluvial Plain was carried out．First ，the sensitivity of the five aspects of groundwater quality and quantity were evaluated individually by applying spatial analysis of a geographic information system and the distribution of the five factors listed above was analyzed．Second ，an integrated sensitivity value was calculated using a weighted model from GIS for water quantity and water quality．
For water quantity ，
the results show the slightly and moderately sensitive areas of water quantity dominate and comprise 65．14%of the study area．The entire study area was classified as 5．35%insensitive to water quantity issues ，40．53%slightly sensitive ，24．61%moderately sensitive ，21．64%very sensitive ，and 7．87%extremely sensitive．For water quality ，moderately and highly sensitive areas of water quality dominate and compose 86．56%of the study area．The entire study area was classified as 1．11%insensitive to water quality issues ，10．99%slightly sensitive ，50．17%moderately sensitive ，36．39%very sensitive ，and ，1．34%extremely sensitive．When sensitivity to both water quantity and water quality issues are considered ，areas of moderate or higher sensitivity for both quantity and quality occupy more than 59.62%of the entire research area ，indicating the degree of ecological sensitivity is generally high and groundwater resources are very vulnerable．The analysis of the spatial distribution of the five zones shows the insensitive and slightly sensitive zones are mainly distributed in the Xinmin-Liaozhong plain of the eastern alluvial floodplain．Moderately sensitive zones are mainly distributed in the middle plain and western low mountain region．The highly and extremely sensitive zones are mainly distributed in cities of Liaoyang and Fushun ，and in the mountains surrounding the plain．Key Words ：groundwater ；ecological sensitivity ；The Lower Liaohe River Plain ；GIS spatial analysis
地下水是生态环境系统的重要子系统，与岩石圈、大气圈、水圈和生物圈有着千丝万缕的联系。完好的生态系统对地下水资源有良好的涵养作用，同时地下水系统也滋养着生态系统，两者之间存在密切的依附关系
［1］
。在我国西北干旱和半干旱地区，降水稀少，地下水与植被生态关系尤为密切，水文地质条件往往控制
着植被种群的分布格局，成为影响植被生态的主控因素之一［1-2］
。与地表水相比，地下水具有分布广、水量相
对稳定、
水质好、不易受污染等特点，在供给居民生活用水、支撑经济发展、维持生态平衡等方面具有重要的作用
［3］
。但随着社会经济的快速发展，人类社会对地下水的开发强度不断增大，加之不合理利用，地下水生态系统遭到严重破坏，致使由地下水维持的沼泽湿地、土壤、地表植被及河流湖泊等生态系统退化严重，具体表现为沼泽湿地面积锐减，土壤盐碱化和沙漠化加重，地表植被凋零及河流湖泊干涸等一系列生态环境问题
［4-5］
。这些问题在我国北方干旱半干旱地区表现的尤为明显［6］，因此地下水生态敏感性评价对地下水资源
的可持续开发、
利用与良性生态环境的维持具有重要的意义。国际上有关生态敏感性的研究，主要集中在湿地和湿地植物对于气候变化的敏感性、雨林对选择采伐的生态敏感性、水文系统对气候变化的敏感性、海岸带及大陆架生态敏感性等方面［7-10］
。国内对生态系统敏感
性评价的研究多集中在土地敏感性评价、水环境敏感性评价、水土流失敏感性评价及城市敏感性评价等领
域
［11-13］
。“生态水文地质学”［1］
将水文地质的概念引入生态系统中，其主要任务是研究地下水与生态环境之
间的联系，采用的方法主要为传统的生态水文学理论与方法，研究内容集中在地下水文过程对植被生态格局
9
24724期孙才志等：基于GIS 的下辽河平原地下水生态敏感性评价
0347生态学报31卷
的研究，包气带多重界面水分、水质转换机制研究，不同尺度流域的地表水、地下水水分运移和植被生态需水耦合模型研究，地下水区域尺度遥感监测模型研究等方面。鉴于生态水文地质学的研究刚刚起步，尚未形成自己特有的知识结构和理论体系，目前还没有可供参考的模本［1］，加之生态原理及过程的复杂性，这些研究往往是用定性的语言和统计数据来描述，而不是传统水文学上的定量方法和确定性模型［2］，而且各研究多是从一个方面或角度来研究地下水的生态功能，如地下水生态水位、地下水生态需水量的研究等［14-15］，建立在多种因素耦合基础上的地下水生态敏感性评价的研究成果尚不多见。
下辽河平原是辽宁省老工业基地的核心地区，也是东北地区最缺水的地区［16］，研究区内的水资源和环境问题在我国东北乃至北方地区具有典型性和代表性。目前地下水资源在该区整个供水系统中一直占有65%左右的比例，地下水开发利用程度较高，已经产生了大量的环境水文地质问题，这些问题具有种类多（研究区边缘的水土流失尚未得到有效的遏制，水土流失面积占边缘总土地面积的38．5%；劣质水体———高氟、低碘、高矿化水广布；辽河三角洲的湿地萎缩与污染日趋严重；沈阳市地下水漏斗面积已经达到400km2；下辽河平原每年污染物排放量达到38．4万t；沈阳、鞍山城市的地面沉降仍在发展中；平原中部盐渍化面积6260km2，占平原区面积的24%）、强度大（其中仅辽河柳河口以下部分地下水氨氮污染面积为5121km2，占86．0%；硫酸盐污染面积为75km2，占1．3%；氯化物污染面积为3317km2，占55．7%；硝酸盐氮污染面积为2447km2，占41.1%。亚硝酸盐氮污染面积为1268km2，占21．3%。在129655万m3地下水供水总量中，Ⅳ类水24139万m3，Ⅴ类水105516万m3）、频率高（近年来，受气候干旱和不合理的人类经济活动影响，下辽河平原沿河两岸及沿海地区河滩裸露，农田沙化等土地沙漠化趋势日益明显，洪水、干旱等灾情连年频发）的特点，已经成为制约辽宁省老工业基地振兴的重要因素之一。鉴于地下水的生态功能主要由水量、水质决定的特点，论文从水量和水质两方面出发，综合多种因素评价辽河平原地下水生态敏感性，研究成果对于保护下辽河平原生态环境、实现水资源利用和经济协调发展具有重要的实用价值。
1地下水生态敏感性的概念与内涵
目前对地下水生态敏感性尚无准确定义，本文在查阅大量资料［17-22］，遵循地下水生态系统健康标准和维持地下水生态系统功能的基础上，地下水生态敏感性可以理解为地下水生态功能对外界干扰的敏感程度，即在地下水资源、生态承载力范围内，地下水系统在受到外界激励（自然条件的变化和人类活动的影响）时，其吸收激励使自身结构、功能及特性发生变化，但当外界激励减弱或消失后地下水系统能够继续维持其自身的结构稳定、功能完整及正常的物质循环和能量流动，重新发挥资源供给、维持生态环境平衡、维护地质环境稳定的能力。应该指出的是，与可持续发展、承载力等概念类似，由于无法准确刻画地下水绝对生态敏感性，本文中的地下水生态敏感性是指相对生态敏感性。
地下水生态敏感性内涵主要包含以下五方面的属性：一是自然属性，即地下水系统本身所具有的对外界干扰的抵抗能力，同时与区域的水文地质等自然条件和资源丰贫程度密切相关；二是社会属性，即地下水生态功能受人类活动强弱、社会经济和技术水平等影响；三是整体性，即地下水生态敏感性是地下水水质敏感性和水量敏感性的有机统一，水量或水质遭到破坏均会导致地下水生态功能失衡；四是有限性，即地下水生态功能具有一定的弹性，在弹性限度内地下水生态功能具有自我调节与自我恢复能力，在弹性限度外地下水生态功能无法恢复到原来的状态；五是系统性，地下水存在于地下水系统中，系统作为一个整体对外界的激励作出响应，因此对于具备完备地下水补给、径流、排泄资料的研究区，应该坚持系统性的原则进行地下水生态敏感性评价。
2评价方法与数据来源
2．1评价方法
论文采用层次分析法和GIS空间分析技术对下辽河平原地下水生态敏感性进行评价。层次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）是一种定性分析和定量分析相结合的系统分析方法，通过明确问题、建立层次分析结构模型，构造判断矩阵、求最大特征值及特征向量确定权重、一致性检验，从而得出可行的综合评价
值，具有高度的逻辑性、系统性和实用性，因此本文采用层次分析法确定指标权重［23］
。
地理信息系统（GIS ）是对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示的计算机应用系统，已广泛应用于环境评价、生态保护、城市规划等领域，GIS 技术与各种数学模型的结合是地下水生态敏感性评价的一个最主要的发展方向［24］
。论文应用GIS 软件，通过空间叠加分析，得到研究区地下水生态敏感性评价图及
评价指数。
在GIS 环境下运用多因子加权求和模型，计算公式如下：
P =
∑n
i =1
A i ·W i （1）
式中，P 为某一系统的地下水生态敏感性评价值；A i 为各指标的地下水生态敏感性贡献值，不敏感、轻度敏感、中度敏感、高度敏感和极敏感的贡献值分别为1、3、5、7、9；W i 为各指标的地下水生态敏感性权重，采用层次分析法获得。单一要素分析得出的地下水生态敏感性，只反映该要素的作用程度，不能将区域变异综合地表现出来，需要对单一要素的评价图进行像元的空间叠加运算，最终确定下辽河平原地下水生态敏感性的综合评价图。2．2
数据来源
根据研究区相关资料的实用性、可获取性，并考虑到生态环境问题的形成与发展往往是周围环境各因子共同作用的结果，就区域环境因子而言，在一定时段内不会发生显著变化，同时收集的资料有县级行政区的，也有市一级的，所以本研究将所有涉及分析、运算的数据都统一转成空间分辨率为0．001度的正交曲线坐标栅格文件，
作为基本的空间地理单元进行运算。栅格文件的属性数据，主要来源于2008年Landsat ETM 、《辽宁省国土资源地图集》、《辽宁省水资源公报》（2000—2008年）、《辽宁省统计年鉴》和《中国城市统计年鉴》（2001—2009年）等。3地下水生态敏感性评价指标体系的构建3．1
构建原则
地下水生态敏感性评价指标体系涉及多学科、
多领域，因而种类、数目繁多，为了客观、全面和科学地衡量地下水的生态敏感性状况，在选取指标和建立指标体系时应当遵循以下原则
［25］
：
（1）空间尺度原则
评价指标应该定向于合适的空间尺度，
该原则涉及特定考虑下地区或生态系统的空间大小，尤其是指标可以发展到全球、
国家、区域或地方尺度，以体现指标选取的实用性。（2）主导因子和独立性原则
影响地下水生态敏感性的因素很多，在评价中对主导因子的选择至关重要，在尽可能选择较少指标的同时，并且能表征系统最主要成分变量，具有一定的代表性，同时，每个指标要内涵清晰、相对独立，同一层次的各指标相互间应尽量不存在共线性关系。
（3）系统性原则
地下水生态系统是一个复杂的系统，
评价指标应全面真实反映研究区环境、资源、社会和生态等各个侧面的基本特征，每一侧面由一组指标构成，评价指标体系是一个多属性、多层次的体系，因此，构建敏感性评价指标体系要遵循系统相关性、系统层次性、系统整体性和系统综合性等原则。
（4）敏感性和预警能力原则
主要指所选取的指标对于系统受扰后的结果能做出迅速响应，对于比较抽象和复杂的地下水生态系统而言，所选的指标必须具备一定的预警能力，以便采取有效的管理措施。
（5）定性与定量相结合的原则
反映地下水生态敏感性的指标分为定性指标和定量指标两类，将这两类指标结合起来统筹考虑，只有这样才有可能达到科学评价目的，取得可信结果。在定性分析的基础上，进行量化处理，通过量化能较为准确地揭示事物的本来面目；而对于缺乏统计数据的定性指标，可采用评分法，利用专家意见近似实现其量化。
1
34724期孙才志等：基于GIS 的下辽河平原地下水生态敏感性评价
（6）简明性和可操作性
指标概念明确，能为大多数人所理解和接受，易测易得。评价指标的选择要考虑方法学和人力、物力，还要考虑为保证评价指标的准确性和完整性，评价指标要可测量，数据便于统计和计算，有足够的数据量。
（7）规范化原则
地下水生态敏感性评价是一项长期性工作，所获取的数据和资料无论在时间上还是空间上，都应具有可比性。因而，所采用的指标的内容和方法都必须做到统一和规范。
3．2地下水生态敏感性评价指标体系
在遵循指标系统构建原则的基础上，以地下水生态敏感性内涵为依据，以维持地下水生态健康为最终目标，在综合考虑水量和水质两方面因素，以下辽河平原生态健康评价指标体系为基础，选择地下水系统结构特征、区域自然条件、外界压力、资源与保护和生态环境五个方面22个指标构建地下水生态敏感性评价指标体系［17］（表3）。
表1地下水生态敏感性评价指标体系及权重
Table1Indictor and weight system for groundwater ecological sensitivity assessment
目标层Objective layer 准则层
Criteria layer
单准则权重
Single criteria weight
指标层
Indicators layer
水量权重②
Water quantity
weight
水质权重③
Water quality
weight
地下水生态敏感性系统结构特征0．4737保护层①0．16670．3750 Ecosystem含水层厚度0．50000．0417 Sensitivity of含水层渗透系数0．27780．2083 groundwater土壤有机质含量0．05560．3750区域自然条件0．2632实际埋深与生态水位偏离值0．11760．1771
地形坡度0．23530．2490
天然总补给量0．29410．2144
土壤类型0．17650．2490
土地利用类型0．11760．0830
地表水水质0．05880．0277外界压力0．0526地下水开采量0．50000．0625
农业灌溉耗水率0．16670．0625
人口密度0．27780．3125
施肥强度0．05560．5625资源与保护0．0526地下水资源模数0．33330．0625
降水量0．33330．0625
工业废水排放达标率0．16670．5625
生活污水处理率0．16670．3125生态环境0．1579植被覆盖指数0．16670．1667
生物丰富度指数0．27780．2778
水网密度指数0．50000．0556
地下水矿化度0．05560．5000
①保护层是指含水层上覆弱透水层，用于反映包气带对地下生态水敏感性的影响，其厚度越厚，地下水生态敏感性相对来说就越不敏感；②水量权重指进行地下水水量敏感性评价时的权重；③水质权重指进行地下水水质敏感性评价时的权重
（1）地下水系统结构特征
地下水系统自身的结构特征在抵制地下水污染，维持生态健康方面具有重要的作用，论文选取保护层、土壤有机质含量、含水层厚度和含水层渗透系数作为地下水系统结构特征的评价指标。其中，土壤中有机质含量对污染物垂直运移至包气带有显著影响。土壤表层有机质含量越大，对污染物向下运移的阻碍作用越强，不易受到污染，地下水生态敏感性越低。含水层的厚度越厚，相对来说地下水资源量越大，污染物被稀释的能2347生态学报31卷
力越强，地下水生态敏感性就越低，含水层渗透系数反应了含水层介质的渗透性，控制着污染物在含水层内迁移的速率，其值越大，污染物在含水层内的迁移速度越快，地下水生态敏感性越高。
（2）区域自然条件
论文选用地形坡度、天然总补给量、土壤类型、实际埋深与生态水位偏离值、土地利用类型和地表水水质来反映研究区域自然条件状况，地形坡度可以在某种程度上控制污染物在地表区域停留的时间，为污染物渗入地下提供较大机会的地形坡度，相应的地下水受污染的可能性就大，但对于降水量丰富的地区，较小的地形坡度有利于地表水的充分下渗，对地下水补给有重要作用。土壤类型对渗入地下水的补给量具有显著的影响，因此对污染物垂直运移至渗流区有显著影响。实际埋深与生态水位偏离值是指实际地下水位与标准的地下水生态水位之间的差值，其偏离值越大，地下水生态功能越弱，敏感性越强。天然总补给量、土地利用类型和地表水水质也都是反应区域自然条件的重要指标。
（3）外界压力
由于不合理利用地下水资源，导致地下水生态系统日趋恶化，地下水开采量越大，含水层中污染物由于浓缩效应而浓度越大。过量开采地下水会引起区域地下水位持续下降，形成水位降落漏斗。因此，将地下水开采量作为评价地下水生态敏感性的一个指标，开采量越大，地下水生态敏感性相对越高。同时，施肥强度对地下水生态敏感性的压力也不容小视，施肥强度越大，含水层中氮的浓度相应越大，地下水生态敏感性越高。此外，人们在生产生活和社会经济发展过程中对地下水资源的消耗和破坏，使地下水资源面临水位下降，水质破坏等一系列威胁，主要选取人口密度和农业灌溉耗水率两个指标来表征。
（4）资源与保护
地下水资源模数是衡量地下水资源丰贫程度的一个指标，地下水资源模数越大，则地下含水层的可调节能力越大，相应地保证供水的稳定性与均衡性也越强。降水是水循环过程的最基本环节，是地表径流的本源，更是地下水的主要补给来源，因此，降水量丰富的地区，地下水资源量大，敏感性相对较低。此外对于地下水资源要进行保护利用，通过各种节水措施、工程项目和污水处理技术等，控制污水排放量，提高水资源的利用效率和复用次数，在一定程度上减小地下水资源压力，保护地下水生态系统，可用工业废水达标处理率和生活污水处理率表示。
（5）生态环境
地下水维持着生态环境的水土平衡、水盐平衡、水热平衡和水与生物平衡，保证生态环境的安全，还维系着地表水域、湿地等生态系统的良性发展，选用植被覆盖指数、生物丰富度指数、水网密度指数和地下水矿化度表示。
将文中提到的主要的地下水生态敏感性评价指标参照相关的标准、文献和书籍等进行标准等级划分（表2）。
表2评价指标标准分级
Table2The standard classification of assessment indicators
评价指标Assessment indicators 不敏感
Insensitive
轻度敏感
Slight
sensitivity
中度敏感
Moderate
sensitivity
高度敏感
High sensitivity
极敏感
Extreme
sensitivity
1保护层［26］ⅥⅤⅣⅢⅡ，Ⅰ2含水层厚度/m［26］＞280140—28060—14020—60＜20
3含水层渗透系数/（m/d）［24，27］＜1010—2020—4040—80＞80
4土壤有机质含量/?［26］＞43—42—31—2＜1
5实际埋深与生态水位偏离值/m［14，28-29］－5—44—88—1212—1616—20 6地形坡度/%［26］＞0．20．15—0．20．1—0．150．05—0．1＜0．05 7天然总补给量/（mm）［30］0—5151—102102—178178—254＞254
8土壤类型［12，26］黄土状亚砂土亚粘土含砾粘土、亚粘土亚砂土砂、基岩3347
24期孙才志等：基于GIS的下辽河平原地下水生态敏感性评价
续表2
评价指标
Assessment indicators 不敏感Insensitive 轻度敏感Slight sensitivity 中度敏感Moderate sensitivity 高度敏感
High sensitivity 极敏感Extreme sensitivity 9土地利用类型［31］水域、沼泽和建设用地林地草地耕地未利用土地10地表水水质［32-34］
ⅠⅡⅢⅣⅤ11地下水开采量/（mm /a ）［26，
30］
＜5050—150150—250250—350＞35012农业灌溉耗水率/（m 3/万元）［35］＜500500—10001000—15001500—2000＞200013人口密度/（人/km 2）［36］＜100100—250250—400400—600＞60014施肥强度/（kg /hm 2）［26］
＜0．020．02—0．030．03—0．040．04—0．05＞0．0515地下水资源模数/（104m 3/km 2
·a ）［37-38］
＞2013—208—134—8＜416工业废水排放达标率/%［36］
＞97．592．5—97．585—92．580—85＜8017降水量/（mm ）［36，
39］1300—20001000—1300800—1000500—800＜50018生活污水处理率/%［36，
38］
＞9075—9055—7535—55＜3519植被覆盖指数［40］＞7555—7535—5520—35＜2020生物丰富度指数［40］＞7555—7535—5520—35＜2021水网密度指数［40］
＞7555—7535—5520—35＜2022地下水矿化度/（g /L ）［41］
＜1
1—3
3—10
10—50
＞50
Ⅰ：基岩裸露自净能力弱；Ⅱ：无保护层自净能力中等；Ⅲ：保护层厚度中等自净能力弱；Ⅳ：保护层不稳定自净能力中等；Ⅴ：保护层厚度自净能力中等；Ⅵ：保护层厚度自净能力强
指标标准的确定参考国家相关规范以及已有文献中其它省市的标准，
鉴于地下水生态系统敏感性的研究过少，各地区地下水生态系统敏感性问题不尽相同，
各时段地下水生态系统敏感性也不是一个定值，所以在应用评价指标标准的时候应该结合研究区的具体情况划分合理的评价等级；其中，地形坡度、含水层渗透系数和天然总补给量按水质标准给出，水量标准与水质标准相反
1．Protective layer ；2．Aquifer thickness ；3．Aquifer permeability ；4．Soil organic matter content ；5．Deviation between the actual and ecological depth of groundwater ；6．Topography ；7．The total amount of natural recharge ；8．Soil type ；9．Land use type ；10．Surface water quality ；11．Groundwater exploitation ；12．Rate of agricultural irrigation water ；13．Population density ；14．Fertilization intensity ；15．Groundwater resources module ；16．Percentage of industrial wastewater treatment ；17．Precipitation ；18．Percentage of sanitary sewage treatment ；19．Vegetation Index ；20．Biological richness ；21．Water network density index ；22．Groundwater salinity
4下辽河平原地下水生态敏感性评价图1
下辽河平原地理位置图
Fig．1The geographic location map of the lower Liaohe River
plain
4．1
研究区概况
下辽河平原呈北东—南西方向宽带状斜卧在辽宁
省的中部，
东依千山山脉，西靠医巫闾山，北部隔铁法波状丘陵与松辽平原相望，南临渤海的辽东湾。东西宽
120—140km ，南北长240km ，面积约2．65万km 2
，行政
区划隶属于辽宁省铁岭市、沈阳市、抚顺市、辽阳市、鞍山市、营口市、盘锦市、锦州市和阜新市（图1）。平原地势由东西两侧向中部地区倾斜，
由北往南逐渐低平，表面平坦开阔，标高在50m 以下。在南部滨海地带，由于地势低洼，经常受潮汐影响和洪涝威胁，沼泽化、盐渍化十分严重。4．2评价结果分析4．2．1
单准则评价分析
下辽河平原地下水生态敏感性的系统结构特征评
价中，
主要以轻度、中度和高度敏感为主，分别占研究区总面积的31．92%、35．65%和18．54%。根据分析，在各类敏感区域中，中度以上的敏感区域最为危险，主要分布在东部、西北部山前平原以及平原周围的低山丘陵
4347生态学报31卷
区，原因主要是这些地区含水层厚度较薄，土壤有机质含量低，并且保护层较薄，甚至某些地区根本没有保护层。
在区域自然条件评价中，主要以轻度和中度敏感区为主，占总面积的66．40%，主要分布在中部平原及滨海三角洲平原，由于这里土壤类型主要为亚砂土和亚粘土为主，并且耕地面积广、内涝盐碱灾情严重等多重原因综合作用致使地下水生态敏感性较高。
外界压力评价结果显示，主要以中度敏感为主，占总面积的53．90%，但轻度和高度敏感区域所占比重也不能忽视，
极敏感区所占比重为5．12%，主要集中在沈阳、辽阳和鞍山等经济比较发达地区，主要因为这些地区工业发达、
人口密集，导致污水排放量、开采量均较大。从资源与保护因素可以看出，极敏感区域所占比重为1．14%，不敏感区域占49．41%，所占比重较大，分布于东部山前冲洪积平原，因为这里降水丰富，地下水资源模数大，并且对地下水资源的保护力度相对较强。
下辽河平原生态环境评价中，以高度敏感和极敏感区域为主，主要分布在西部基岩裸露的山区、法库低丘地区，尽管这里有林地覆盖，但是水网密度及生物丰富度过低，且水资源贫瘠而导致地下水生态敏感性过高。此外，滨海平原地区也有分布，主要因为海水入侵，土壤盐渍化及地下水矿化度较高等因素导致。
基于单准则评价的地下水各级生态敏感性面积比例见下表（表3）。
表3
基于单准则评价的地下水各级生态敏感性面积比例
Table 3
the percent of different sensitivity degree based on the single criteria assessment /%
准则Criteria
敏感性级别Sensitivity degree
不敏感Insensitive 轻度敏感Slight sensitivity
中度敏感Moderate sensitivity 高度敏感High sensitivity 极敏感Extreme sensitivity 系统结构特征
System structure charicteristics 3．7531．9235．6518．5410．14区域自然条件
Regional natural conditions 11．6632．1934．2117．234．71外界压力External pressure 1．2721．0253．9018．695．12资源与保护
Resources and conservation 49．417．0313．3529．071．14生态环境Ecological environment
0．77
8．59
25．17
34．36
31．11
4．2．2综合评价分析
各指标对地下水生态敏感性影响不同，
从水量和水质两个方面，对水量和水质影响不同的指标按地下水生态敏感性等级赋予不同的贡献值，含水层渗透系数、地形坡度和天然总补给量的贡献值为1、3、5、7、9，而对水质则为9、7、5、3、1，其他指标则赋予1、3、5、7、9的贡献值，然后将各单因子指标叠加分析，得到研究区地下水生态敏感性水量和水质评价指数及评价图（图2，图3），最后将水量和水质评价图按两种不同方案进行空间叠加分析得到最终的地下水生态敏感性综合评价图。
由图2可以看出，地下水的水量生态高度敏感和极敏感的地区主要分布在平原周围的低山地区，占研究区总面积的29．51%，原因是这些地区含水层厚度和保护层较薄，地下水资源模数及天然总补给量少等综合作用导致地下水生态系统敏感性较高。
地下水生态敏感性的中度敏感区占研究区总面积的24．61%，主要分布在西部山前冲洪积平原、新民—辽中平原、沈阳城区附近，尽管这一地区地下水资源模数和水网密度指数较大，但由于人口密度过大，社会经济发展带来的工业污染，农业灌溉耗水率和施肥强度大及地表水水质恶化等原因对地下水生态系统有较大的破坏，而导致地下水生态敏感性较强。
地下水生态不敏感和轻度敏感面积占研究区总面积的45．88%，主要分布在平原东北部、辽河冲积扇、浑河冲积扇、太子河冲积扇、滨海三角洲和海城河冲积扇等区域，其中平原东北部林地面积较大，水土保持较好，
5
34724期孙才志等：基于GIS 的下辽河平原地下水生态敏感性评价
尽管其地下水资源不十分丰富也使其地下水生态敏感性处于不敏感和轻度敏感区之间。其他地区由于保护层和含水层较厚，上覆亚粘土或粘土层，防渗作用较强，天然补给量大，水资源丰富，使地下水生态敏感性较低，
生态环境较好，但滨海三角洲地区海水入侵、内涝盐碱灾情较严重及地下水资源的矿化度较高而对地下水生态敏感性有一定影响。
由图3可以看出，地下水的水质生态高度敏感和极敏感区主要分布在平原周围的基岩裸露的低山区，辽中—台安平原及柳河、辽河和双台子河等流域，由于植被覆盖指数、含水层和保护层过薄、生活污水处理率较低及地表水水质恶化等原因使地下水易污染，
致使其生态敏感性处于高度敏感和极敏感区。中度敏感区主要在中部平原、沈阳和辽阳城区附近及平原周边地区分布，占研究区总面积的50．17%。这里是下辽河平原工农业最发达的地区，地下水开采量、农业灌溉耗水率、施肥强度等非常大，工业污水达标排放率、
生活污水处理率和地形坡度小等原因使水资源极易受到污染，造成地下水生态敏感性较高，此外，滨海平原地区由于地下水矿化度高而对其生态敏感性产生的影响也不容小视。由于保护层厚以及含水层的渗透系数较小等原因使得海城河冲积扇等区域地下水生态敏感性较低。
图2
辽河平原地下水水量敏感性评价图
Fig．2
Groundwater quantity sensitivity map in the lower Liaohe river plain 图3下辽河平原地下水水质敏感性评价图
Fig．3
Groundwater quality sensitivity map in the lower Liaohe
river plain
由于对地下水生态敏感性评价考虑了水量和水质两个方面，因此，论文分两种方案将地下水生态敏感性水量评价图和地下水生态敏感性水质评价图进行叠加，得到两幅下辽河平原地下水生态敏感性综合评价图。
方案Ⅰ
地下水生态敏感性水量评价图权重赋予0．70，水质评价图的权重赋予0．30，将两图层进行叠加
得到地下水生态敏感性评价综合图4。该模式下得到的地下水生态敏感性评价综合图主要从水量角度考虑地下水对自然环境及人类活动干扰的敏感程度。
方案Ⅱ
地下水生态敏感性水量评价图权重赋予0．30，水质评价图的权重赋予0．70，将两图层进行叠加
得到地下水生态敏感性评价综合图5。该模式下得到的地下水生态敏感性评价综合图主要体现了地下水的“防污”性能，主要从水质角度考虑地下水对自然环境及人类活动干扰的敏感程度。
方案Ⅰ
图4的地下水生态敏感性评价指数在3．6400—7．1810区间变化，在这一区间按地下水生态敏
感性程度分为五个等级，
可以看出下辽河平原地下水生态敏感性主要以轻度和中度敏感为主，共占研究区总面积的72．02%，主要分布在中部平原地区及东部山前冲洪积平原，主要是由于地形坡度、地下水开采量等区域自然条件和外界压力等因素造成的。高度敏感和极敏感区域主要分布在平原周围山区，主要是植被和水网等生态环境因素引起的。不敏感区分布在海城河冲积扇、
新民—辽中平原等地区，因为系统结构特征和资源与保护等因素综合作用使其地下水生态敏感性维持在不敏感和轻度敏感之间。
6347生态学报31卷
图4
方案Ⅰ的地下水生态敏感性评价图
Fig．4
Groundwater ecological sensitivity map under scheme Ⅰ
图5方案Ⅱ的地下水生态敏感性评价图
Fig．5
Groundwater ecological sensitivity map under scheme Ⅱ
方案Ⅱ图5的地下水生态敏感性评价指数在3．7502—6．3895区间变化，将其分5个等级后可以看出
下辽河平原地下水生态敏感性是以中度敏感为主，占研究区总面积的44．90%，由于资源与保护及外界压力的综合作用使其主要分布在中部平原和西部低山地区。高度敏感和极敏感区分布在平原西部低山地区和辽阳、抚顺城区附近，造成这种分布的主要原因是生态环境和区域自然条件等因素。由于辽阳和抚顺的重工业发达，需水量多，导致开采量大，并且对地表水和地下水水质的破坏较为严重，致使其地下水生态敏感性处于高度敏感和极敏感区。不敏感和轻度敏感区分布在辽河冲积扇、浑河冲积扇、太子河冲积扇、海城河冲积扇及黑鱼钩河冲积扇，主要是由于系统结构特征等因素作用的结果。
综上所述，下辽河平原地下水生态敏感性较高，容易遭到破坏，因此在今后开采地下水时应引起注意，提高保护意识，加强管理力度。5
结语与建议
论文从水量和水质两个方面对下辽河平原地下水生态敏感性进行了评价，并应用GIS 软件Mapinfo 的外挂模块Vertical Mapper 对图形网格化处理后进行空间叠加分析，分别得到研究区地下水生态敏感性评价图及评价指数。最后根据不同等级敏感性的划分，可以确定地下水生态建设与保护的重点区域以及其它区域在开发过程中的强度，对地下水生态健康的保护与开发有着积极的指导意义。方案Ⅰ中地下水生态敏感性在中度敏感以上的面积占研究区总面积的63．43%，方案Ⅱ中地下水生态敏感性在中度敏感以上面积占研究区总面积的55．80%，最后将方案Ⅰ和方案Ⅱ中地下水生态敏感性在中度敏感区以上的面积占研究区总面积的比重求取均值后得出研究区地下水生态敏感性较高，中度敏感以上区域面积平均占研究区面积的59．62%，容易受到破坏，含水层厚度和渗透系数等本质指标对其敏感性的影响较大，此外，社会发展、城市化及人口增长对地下水生态敏感性的压力也不容忽视。所以，今后在对下辽河平原地下水资源开采利用时应着重考虑地下水生态敏感性较强的区域，合理开发与利用，实现地下水资源与人口、环境、社会和经济的协调发展。特提出如下建议：
（1）今后应加强重点地区（沈阳、辽阳等）地下水开采的管理工作、压缩或限制地下水开采，调整开采布局，在漏斗区采用地下水人工回灌等方案，促使地下水位回升，保护地质环境，以控制地面沉降等地质灾害的发生。
（2）平原周围的低山地区由于径流不畅、资源贫乏，加之保护层较薄，可从流域治理着手，加强生态工程建设，进行小流域综合治理，植树造林，提高植被覆盖率，涵养水源，各种方式蓄储雨水洪水、防止水土流失。
（3）对于地势低平的中部平原地区，因易出现内涝，应该适当强化地下水开采，采取井渠结合的方式，将
7
34724期孙才志等：基于GIS 的下辽河平原地下水生态敏感性评价
8347生态学报31卷
地下水水位控制在生态水位水平，以避免盐碱化的发生。
（4）在辽河三角洲地区，应该严格控制地下水开采量，一方面可以防止海水入侵地质灾害的发生，保持咸淡水界面的相对稳定；另一方面可以保持地下水的顶托补给作用，维持当地重要的湿地生境。
（5）发挥含水层调蓄功能，开发地下水库。研究区含水层厚度大，据科学测算［42］，东西部山前平原冲洪积扇的最大调蓄能力为153?108m3，调节能力极强。干旱期大量抽取地下水，为雨季到来时雨水、洪水、河水入渗提供存储空间，使地下水获得较多的补给。
（6）推进城市污水处理与资源化，控制点源污染；发展生态农业和有机农业，综合防治面源污染；转变经济增长方式，调整产业结构，推广循环经济。通过以上措施切实保护和改善研究区水环境，减少对地下水生态系统的不良影响。
致谢：辽宁省水文水资源局吴法伟教授级高级工程师、栾天新教授级高级工程师为本文提供了下辽河平原地下水水位、地下水水质资料，特此致谢。
References：
［1］Wan L，Cao W B，Hu F S．Ecological Hydrogeology．Beijing：Geological Press，2005：122-123．
［2］China Groundwater Sciences Strategy Research Group．The Chances and Challenges of Groundwater Sciences．Science Press，2009：41-42．［3］Yang J F，Wan S Q，Chen X H．An evaluation of groundwater's role in regional economic and social development in China．Resources Science，2007，29（5）：97-104．
［4］Zhou Y X，Wang Z H．Current situation investiagation and comprehensive treatment to the land desertification of lower liaohe plain．Protection Forest Science and Techno logy，2009，6（93）：58-59，86-86．
［5］Rong L B，Shu L C，Wang M M，Deng Z B．Study on estimation method of ecological water level of reasonable groundwater—case study on lower reaches of the Tarim river．Underground water，2009，31（1）：12-15，43-43．
［6］Li C M，Gao S H．Law of water resource evolvement and estimating of water supply and requirement in arid and semi-arid region of North China．Journal of Soil and Water Conservation，2002，16（2）：68-71．
［7］Carrington D P，Gallimore R G，Kutzbach J E．Climate sensitivity to wetlands and wetland vegetation in mid-Holocene North Africa．Climate Dynamics，2001，17（2/3）：151-157．
［8］Horne R，Hickey J．Ecological sensitivity of Australian rainforests to selective logging．Australian Journal of Ecology，1991，16（1）：119-129．［9］Muzik I．Sensitivity of hydrologic systems to climate change．Canadian Water Resources Journal，2001，26（2）：233-252．
［10］Rodriguez E，Vila L．Ecological sensitivity atlas of the argentine continental shelf．International Hydrographic Review，1992，69（2）：47-53．［11］Yang Y Y，Wang J L，Yang B F．Eco-sensitivity assessment of land in Yunnan Province．Acta Ecologica Sinica，2008，28（5）：2253-2260．［12］Wang X K，Ouyang Z Y，Xiao H，Miao H，Fu B J．Distribution and division of sensitivity towater-caused soil loss in China．Acta Ecologica Sinica，2001，21（1）：14-19．
［13］Yang Z F，Xu Q，He M C，Mao X Q，Yu J S．Analysis of city ecosensitivity．China Environmental Science，2002，22（4）：360-364．
［14］Sun C Z，Liu Y L，Yang J．Research on the ecological and sustainable groundwater table regulation in the lower Liaohe River plain．Journal of Jilin University（Earth Science Edition），2007，37（2）：249-254．
［15］Feng P，Xiao L Y，Lin C．Studies on the estimation methods of water demand for groundwater eco-environment and its restoration problems．Journal of Arid Land Resources and Environment，2005，19（6）：102-107．
［16］Liu Z，Liu C M．The analysis about water resource utilization ecological and environmental problems in Northeast China．Journal of Natural Resources，2006，21（5）：700-708．
［17］Sun C Z，Liu Y Y．Construction of evaluation index system for groundwater ecosystem health assessment．Acta Ecologica Sinica，2009，29（10）：5665-5674．
［18］Zhao X Y，Sun C Q．Restoration ecology and its advance．Advances in Earth Sciences，1998，13（5）：474-480．
［19］Zhang Y Z，Wang X．A review of ecological restoration studies on natural wetland．Acta Ecologica Sinica，2001，21（2）：309-314．
［20］Li W W，Wang K Z，Li X．Pollution sensitivity evaluation of the shallow groundwater—taking Tai'an City for example．Safety and Environmental Engineering，2009，16（4）：18-22．
［21］Yan L，Xu X G，Xie Z L，Li H L．Integrated assessment on ecological sensitivity for Beijing．Acta Ecologica Sinica，2009，29（6）：3117-3125．［22］Yin H W，Xu J G，Chen C Y，Kong F H．GIS-based ecological sensitivity analysis in the East of Wujiang City．Scientia Geographica Sinica，
2006，26（1）：64-69．
［23］Fan W．Groundwater Function Evaluation in Plain Area of Jilin Province．Changchun ：Jilin University ，2007．
［24］Zeng Q Y ，Tian W Y ，Wang Y X．Groundwater vulnerability assessment in Lower Liaohe River Plain based on GIS Model with Co-Weights．
Advances in Science and Technology of Water Resources ，2009，29（2）：23-26．
［25］Cui B S ，Yang Z F．Wetlands．Beijing ：Beijing Normal University Press ，2006，12：356-423．
［26］Zuo H J．Research on the Grondwater Vulnerability Assessment of the Lower Liao He River Plain．Dalian ：Liaoning Normal University ，2006．［27］Lei J．Study on Groundwater Vulnerability．Beijing ：Tsinghua University ，2002．
［28］Wang S ，Feng P ，Li J Z．The studying situation of eco-environmental control index for groundwater．Journal of Arid Land Resources and
Environment ，
2005，19（4）：98-103．［29］Zhang C C ，Shao J L ，Li C J ，Cui Y L．Eco-environmental effects on groundwater and its eco-environmental index．Hydrogeology and Engineering
Geology ，2003，30（3）：6-10．
［30］Yan M J ，Zhang G H ，Xu W D．Assessment on groundwater in Shijiazhuang．Northwestern Geology ，2005，38（5）：105-110．
［31］Wan Z C ，Wang Z J ，Dong L X ，Wang Y S ，Chen D G ，Li X ，Xu S L．Ecosystem sensitivity assessment of Liaoning Province．Chinese Journal of
Ecology ，2006，25（6）：677-681．
［32］Gao H ，Jin H．Evaluation of sustainable utilization for regional water resources based on AHP and fuzzy synthetic judgment
a case study for
Jiangmen City in Guangdong Province．Journal of Water Resources and Water Engineering ，2007，18（3）：50-55，59-59．
［33］Zhang Z L ，Liang C L ，Guan Y B．Assessment of wetland ecosystem health in the Nansihu Lake．China Population Resources and Environment ，
2008，18（1）：180-184．
［34］Duan S G ，Xi X M．Set-up of index system to watershed ecosystem health assessment in the tarim river．Yunnan Geographic Environment
Research ，2007，19（5）：114-117．
［35］Chen T T ，Liang C．Multi-level fuzzy comprehensive discrimination for assessing water resources renewability in Yunnan Province．Yunnan Water
Power ，2005，21（6）：7-10．
［36］Yan L ，Wang J K ，Huang H．An Assessment of ecosystem health in Dongxi River Basin based on PSR Framework．Resources Science ，2008，30
（1）：107-113．
［37］Chen S Y ，Li M．Assessment model of water resources reproducible ability based on variable fuzzy set theory．Journal of Hydraulic Engineering ，
2006，37（4）：431-435．
［38］Yang X H ，Yang Z F ，Shen Z Y ，Li J Q ，Jin J L．Genetic projection pursuit method for evaluating water resources reproducible ability．Advances
in Water Science ，2004，15（1）：73-76．
［39］Zhang J Y ，Wang G Q．Studies for the Climate Change Impacting on Hydrology and Water Resources．Beijing ：Science Press ，2004：178-178．［40］Wan B T．Reasrach on the eco-environment asssessment in China．Beijing ：China Environmental Science Press ，2004：22-30．
［41］Liu K ，Ouyang Z Y ，Wang X K ，Xu W H ，Miao H．Eco-environmental sensitivity and its spatial distribution in Gansu Province．Acta Ecologica
Sinica ，2003，26（12）：2711-2718．
［42］Zheng D F ，Wang B D．Evaluation method for regulation and storage capacity of underground reservoir．Journal of Hydrulic Engineering ，2004，48
（10）：56-62．
参考文献：
［1］万力，曹文炳，胡伏生．生态水文地质学．北京：地质出版社，2005：122-123．
［2］中国地下水战略科学研究组．中国地下水科学的机遇与挑战．北京：科学出版社，2009：41-42．
［3］杨建锋，万书勤，陈兴华．中国地下水资源对区域经济社会发展的支撑作用评价．资源科学，2007，29（5）：97-104．［4］周玉祥，王志宏．下辽河平原土地沙漠化现状调查与综合治理．防护林科技，2009，6（93）：58-59，86-86．
［5］荣丽杉，束龙仓，王茂枚，邓正波．合理地下水生态水位的估算方法研究———以塔里木河下游为例．地下水，2009，31（1）：12-15，
43-43．
［6］李春梅，高素华．我国北方干旱半干旱地区水资源演变规律及其供需状况评价．水土保持学报，2002，16（2）：68-71．［11］杨月圆，王金亮，杨丙丰．云南省土地生态敏感性评价．生态学报，2008，28（5）：2253-2260．
［12］王效科，欧阳志云，肖寒，苗鸿，傅伯杰．中国水土流失敏感性分布规律及其区划研究．生态学报，2001，21（1）：14-19．［13］杨志峰，徐俏，何孟常，毛显强，鱼京善．城市生态敏感性分析．中国环境科学，2002，22（4）：360-364．
［14］孙才志，刘玉兰，杨俊．下辽河平原地下水生态水位与可持续开发调控研究．吉林大学学报（地球科学版），2007，37（2）：249-254．［15］冯平，肖丽英，林超．地下水生态需水量的估算方法及其恢复问题的研究．干旱区资源与环境，2005，19（6）：102-107．［16］刘卓，刘昌明．东北地区水资源利用与生态和环境问题分析．自然资源学报，2006，21（5）：700-708．
9
34724期
孙才志等：基于GIS 的下辽河平原地下水生态敏感性评价
0447生态学报31卷
［17］孙才志，刘玉玉．地下水生态系统健康评价指标体系的构建．生态学报，2009，29（10）：5665-5674．
［18］赵晓英，孙成权．恢复生态学及其发展．地球科学进展，1998，13（5）：474-480．
［19］张永泽，王烜．自然湿地生态恢复研究综述．生态学报，2001，21（2）：309-314．
［20］李文文，王开章，李晓．浅层地下水污染敏感性研究———以泰安市区为例．安全与环境工程，2009，16（4）：18-22．
［21］颜磊，许学工，谢正磊，李海龙．北京市域生态敏感性综合评价．生态学报，2009，29（6）：3117-3125．
［22］尹海伟，徐建刚，陈昌勇，孔繁花．基于GIS的吴江东部地区生态敏感性分析．地理科学，2006，26（1）：64-69．
［23］范伟．吉林省平原区地下水功能评价．长春：吉林大学，2007．
［24］曾庆雨，田文英，王言鑫．基于复合权重-GIS的下辽河平原地下水脆弱性评价．水利水电科技进展，2009，29（2）：23-26．
［25］崔保山，杨志峰．湿地学．北京：北京师范大学出版社，2006：356-423．
［26］左海军．下辽河平原地下水脆弱性研究．大连：辽宁师范大学，2006．
［27］雷静．地下水环境脆弱性的研究．北京：清华大学，2002．
［28］王嵩，冯平，李建柱．地下水生态环境控制指标问题的研究现状．干旱区资源与环境，2005，19（4）：98-103．
［29］张长春，邵景力，李慈君，崔亚莉．地下水位生态环境效应及生态环境指标．水文地质工程地质，2003，30（3）：6-10．
［30］严明疆，张光辉，徐卫东．石家庄市地下水脆弱性评价．西北地质，2005，38（3）：105-110．
［31］万忠成，王治江，董丽新，王延松，陈大光，李璇，徐少立．辽宁省生态系统敏感性评价．生态学杂志，2006，25（6）：677-681．［32］郜彗，金辉．基于AHP和模糊综合评价的区域水资源可持续利用评价———以广东省江门市为例．水资源与水工程学报，2007，18（3）：50-55，59-59．
［33］张祖陆，梁春玲，管延波．南四湖湖泊湿地生态健康评价．中国人口资源与环境，2008，18（1）：180-184．
［34］段树国，奚秀梅．塔里木河流域生态系统健康评价指标体系的构建．云南地理环境研究，2007，19（5）：114-117．
［35］陈婷婷，梁川．云南省水资源可再生性的多级模糊综合评价．云南水力发电，2005，21（6）：7-10．
［36］颜利，王金坑，黄浩．基于PSR框架模型的东溪流域生态系统健康评价．资源科学，2008，30（1）：107-113．
［37］陈守煜，李敏．基于可变模糊集理论的水资源可再生能力评价模型．水利学报，2006，37（4）：431-435．
［38］杨晓华，杨志峰，沈珍瑶，郦建强，金菊良．水资源可再生能力评价的遗传投影寻踪方法，水科学进展，2004，15（1）：73-76．
［39］张建云，王国庆．气候变化对水文水资源影响研究．北京：科学出版社，2004：178-178．
［40］万本太，中国生态环境质量评价研究．北京：中国环境科学出版社，2004：22-30．
［41］刘康，欧阳志云，王效科，徐卫华，苗鸿．甘肃省生态环境敏感性评价及其空间分布．生态学报，2003，23（12）：2711-2718．
［42］郑德凤，王本德．地下水库调蓄能力综合评价方法探讨．水利学报，2004，48（10）：56-62．
生态安全的系统分析 论文 题目对生态安全及其评价指标体系的讨论 姓名吴昭 学号3140105351 教师杨京平 专业工科试验班（材料与化工） 学院求是学院
对生态安全及其评价指标体系的讨论 摘要：自20世纪40年代以来，保护人类生存环境、管理自然资源的合理利用和维护生态系统服务功能的可持续性等日益受到国际社会的广泛关注。而对生态安全的关注则反映了人类社会把自然界当成为人类无偿和无限提供资源及服务的传统观念的转变，是一种新型的人与自然的共生共荣关系。那么怎样才算是健康安全的生态环境？要回答这个问题，必然有赖于建立和完善客观合理的生态安全指标体系，从而对生态安全状况进行客观准确的评价，进而制定有针对性的方案，高效地改善生态环境。 关键词：生态安全；生态安全评价方法；评价指标体系；P-S-R概念框架模型。 一、生态安全的概念 生态安全与生态风险成负相关关系，与生态健康成正相关关系。且安全的生态系统是健康的并具有对各种风险维持其健康的可持续能力。因此，生态安全概念可以用生态风险和生态健康两方面来定义。（具体见下图） 1、生态风险方面 一般认为，风险是指评价对象偏离期望值的受威胁程度，或某种突发事件的概率。生态风险是指生态系统及其组分所承受的风险、干扰或灾害对生态系统结构和功能造成损害的可能性。生态风险的识别包含风险因素的确定和生态系统(或环境)脆弱性的认识。 导致环境或生态系统剧变的风险因素有暴雨、台风以及沙尘暴等。而特定风险的存在对生态系统或环境可能造成的损害程度则取决于生态系统或环境自身的脆弱性。脆弱性作为一种状态，包含3个方面的内容：1）作用于某一环境状态或生态系统的风险(压力)水平(REI)，主要指生态系统或某一环境状态所承受的风险或压力事件发生的频率、强度以及发生的空间位置及其对系统的影响程度；2)生态系统对于某一水平风险(压力)的内部恢复力(IRI），一般指自然生态系统受到干扰时维持自身完整性的内在能力，体现了自然系统对损害的自然免疫能力；3)生态系统或环境对外部压力的外在恢复力(EDI)，强调自然系统在已经遭受损害时，可持续维持其结构与功能完整的能力。
生态城市评价指标体系 1、生态城市的内涵生态城市是城市生态化发展的结果，是社会和谐、经济高效、生态良性循环的人类居住形式，是自然、城市与人融合为一个有机整体所形成的互惠共生结构。 生态城市是中国城镇化进程中的必然选择，在城镇化进程中注重城市生态系统的构建，以资源节约、环境友好、经济持续、社会和谐、创新引领为目标来建设生态城市，实现经济、社会、环境的可持续化发展，实现美丽中国的目标和中国生态文明的崛起、 2、生态城市资源节约生态城市主要从水资源、能源和土地资源三个方面实现资源的节约。水资源方面要求做到超过30%的再生水利用率和超过90%的工业用水重复利用率；能源方面要求可再生能源使用比例超过15%，国家机关办公建筑、大型公共建筑单位建筑面积能耗要低于85度/年/平方米；土地资源方面要求在保证人均建设用地面积在80-120平方米的基础上尽量集约用地，使城镇建设用地占市域面积的比例大于50%。 3、生态城市环境友好环境友好的生态城市，对空气质量、水环境质量、垃圾、噪声和公园绿地都有特别要求。要求全年中可吸入颗粒物、二氧化硫、二氧化氮的日平均浓度达二级标准的天数均要大于310天；集中式饮用水水源地和城市水环境功能区的水质达标率均为100%；生活垃圾资源化利用率和工业固体废物
综合利用率均达到90%以上；环境噪声达标区覆盖率超过95%；城市建成区绿化覆盖率大于40%，公园绿地500米服务半径覆盖率达80%以上。 4、生态城市经济持续生态城市要兼顾经济、社会、自然地可持续发展，要实现经济的可持续，要求经济发展过程中，每万元GDP的化学需氧量小于4、0、每万元GDP的二氧化硫排放量小于 5、0、每万元GDP消耗标准煤在0、83吨以内、每万元GDP的取水量在70立方米以内；产业结构以第三产业为主，其增加值占GDP比重的55%以上；代表收入水平的恩格尔系数要小于30%;用城镇登记失业率代表就业水平，要求该项指数小于3、2%。 5、生态城市社会和谐生态城市的社会和谐，要做到住房保障、医疗水平、文体设施、科技教育、收入分配、交通便捷、城市安全面面俱到，住房保障率要达到90%以上，住房价格收入比保持在3-6之间；每千人拥有执业医师2、8人以上，没千名老人拥有养老床位数大于30张；人均公共图书馆藏书量2、3册以上，人均公共体育设施用地面积1、5平方米以上；财政性教育经费支出占GDP的4%以上，R&D经费支出占GDP的2%以上；城乡居民收入比小于2、2，基尼系数0、38；公共交通分担率大于50%，平均通勤时间小于30分钟；每万人口刑事案件立案数小于10件，人均固定避难场所面积大于3平方米。 6、生态城市创新引领生态城市的建设需要引进开发大量的新技术新材料，在保持自然特色风貌和生物多样性的基础上，通
三峡库区土地生态安全监测与评价 1、三峡库区土地生态安全评价的意义及内容 1. 1三峡库区土地生态安全评价的目的与意义 土地是人类生存和发展的重要的物质基础和宝贵的自然资源之一。健康的土地生态功能是维系寂静安全和社会稳定的决定性因素，同时也关系到国家的政治安全、经济安全、国防安全和人民的生存安全。现如今，土地资源，人地矛盾日益突出，我国的土地利用强度不断增加，对土地的利用程度已经达到甚至超过区域土地的生态承载能力，导致区域内的生态环境逐渐恶化，生态安全成为一大严峻的挑战。 三峡水利工程作为我国重要的水利工程项目，对我国的生态环境、社会经济乃至政治的影响都极为重要，其建设在防洪、发电、航运等诸多方面都发挥了极大的作用，在世界上也引起了极大的关注。库区蓄水对三峡库区的生态环境发生了巨大的改变，使其现今的生态系统变得脆弱敏感，并且重庆三峡库区广泛分布的侏罗系砂泥岩互层中的泥岩层、二叠系炭质页岩夹煤层、志留系页岩等，抗腐强度低，易风化，雨水易软化、泥化，不仅水力侵蚀活跃，水土流失严重，而且易引发滑坡、崩塌和泥石流，产生了一系列重大的生态问题。同时加之人类不合理的生产、生活、土地利用方式将直接威胁水库安全运营的生态脆弱带，所以对三峡库区土地生态安全进行系统详细的评价并提出各生态问题的对策是十分必要的。 1.2.三峡库区土地生态安全评价的主要内容
所谓土地生态安全，其确切的含义还没有科学的界定。一般认为，是指一个国家或地区的生态环境资源状况不受或少受来自于资源和生态环境的制约于威胁的状态。生态安全包括两个方面：首先是生态系统自身的安全，即生态系统的自身结构没有遭到破坏：其次是生态系统对人类的安全，即生态系统能够满足人类生存和发展需要的功能不受损害。生态系统所能提供服务的质量和数量是生态安全的一个显性特征。当一个生态系统所提供服务的质量和数量出现异常时，表明该生态系统处于“不安全”状态。 对于土地资源生态安全而言，它研究区域乃至周边地区人们可持续发展促进经济、社会和自然生态的协调统一的目，是由土地自然生态安全、土地经济生态安全和土地社会生态安全三方面组成的安全复合体系。如果考虑到社会和经济对上述自然系统安全的影响，显然土地经济生态安全和社会生态安全构成了土地生态安全的动力和出发点，而土地自然生态安全构成了土地生态安全的基石和核心。因此对三峡库区土地生态安全评价，要分别从土地自然生态安全、土地经济生态安全和土地社会生态安全三个方面考虑，选取各自不同的评价影响因素，共同构成土地生态安全评价体系。在此基础上利用2009年和2010年三峡库区土地总面积、土地利用现状、人口、GDP等数据分别进行计算得出两个时期评价结果，分析结果为研究区的土地生态安全状况进行分等定级；对比三峡库区09年和10年的生态安全转变趋势，并对三峡库区土地的可持续利用提出意见及建议
生态安全评价的方法论(一) 重视生态安全的评价和信息披露，并对决策者和生态系统的管理者具有切实的指导作用，对广大社会公众具有教育意义以及对公众的行为选择和行为调整具有指导意义，是生态安全管理的重要内容。本文从方法论的视角简要论述了生态安全评价的标准、评价方法和构建生态安全评价指标体系的思路。 一、关于评价标准问题 就生态安全的评价标准而言，虽然不同的评价对象有不同的评价标准，但如果抽象掉具体的评价对象的特定标准，我们总是可以为其找到一种称之为“理想状态”的评价标准。这种“理想状态”的评价标准必须满足几个条件： ①生态系统的自组织能力，即生态巨系统(各生态子系统的有机整合)和各生态子系统不受来自系统外胁迫力的影响； ②生态系统的自我修复能力，人类活动的规模和强度不可避免地会对生态系统造成不同程度的影响和破坏，但安全的生态系统应该能够消解这种影响并通过自组织能力修复其丧失的部分功能，恢复生态过程的完整性； ③生态系统的维持能力，即维持生态系统功能完整性的能力，安全的生态系统在外力胁迫下不仅不会降低其向人类提供产品和服务的能力(如森林生态系统提供木材产品等)，也不会降低其特有的生态功能(如森林调节气候、保持水土、涵养水源、净化空气等功能)，相反这些功
能还应该逐步得到提升，唯有如此，才能保证资源的可持续利用； ④生态系统的零风险，即系统间不能相互危害，由于人类的自私和对物欲的无限贪婪，人类活动充满了功利性，往往以牺牲一个系统的功能完整来维持或提高另一系统的生产和服务能力，例如，为了提高粮食产量，人们往往通过增加化学肥料的施用量，从而造成土壤系统的板结和污染，并进而污染水圈、生物圈，最终危害人类健康。 ⑤低成本提高人类福利水平和福利质量的保障力。一个安全的生态系统应该尽量减少额外的物质和能量投入以维持系统的生产功能、服务功能和环境功能。据专家测算，我国因生态环境破坏造成的损失约占GDP的2．3％，扣除这一因素，我国的实际经济增长率只有6％左右，这究竟是提高了人类福利还是降低了人类福利?这是值得认真思考的严肃的问题； ⑥生态系统的对人类生存安全的支持力。说到底，生态安全的本质是人类的生存安全，人类的生存总是依托于生态系统持续提供产品和服务的能力，整个世界的国民经济也是建立在由地球生命支持系统提供的产品和服务的基础上的，一切威胁生态安全的因素和破坏生态安全的行为都是在动摇人类生存的基础，所以安全的生态系统必须有能力支持人类自身的生存安全。必须把人、人类生存和人类活动纳入自然生物圈中进行综合考虑，人必须把自身视为自然系统中平等的伙伴，不是万物的尺度。在自然生物圈中，人类与生物之间、生物与生物之间的关系是一种互利共生的关系。
生态功能区划方法之一：生态敏感性分析法 文中内容多来自国家环保总局发布的《生态功能区划技术暂行规程》。 生态环境敏感性的定义：指生态系统对人类活动反应的敏感程度，用来反映产生生态失衡与生态环境问题的可能性大小。可以以此确定生态环境影响最敏感的地区和最具有保护价值的地区，为生态功能区划提供依据。 生态环境敏感性评价的评价要求： （1）敏感性评价应明确区域可能发生的主要生态环境问题类型与可能性大小。 （2）敏感性评价应根据主要生态环境问题的形成机制，分析生态环境敏感性的区域分异规律，明确特定生态环境问题可能发生的地区范围与可能程度。 （3）敏感性评价首先针对特定生态环境问题进行评价，然后对多种生态环境问题的敏感性进行综合分析，明确区域生态环境敏感性的分布特征。 生态环境敏感性评价的评价内容 （1）土壤侵蚀敏感性 （2）沙漠化敏感性 （3）盐渍化敏感性 （4）石漠化敏感性 （5）酸雨敏感性 生态环境敏感性评价的评价方法： 敏感性一般分为5级，为极敏感、高度敏感、中度敏感、轻度敏感、不敏感。如有必要，可适当增加敏感性级数。 应运用地理信息系统技术绘制区域生态环境敏感性空间分布图。制图中，应对所评价的生态环境问题划分出不同级别的敏感区，并在各种生态环境问题敏感性分布的基础上，进行区域生态环境敏感性综合分区。 生态环境敏感性评价可以应用定性与定量相结合的方法进行。在评价中应利用遥感数据、地理信息系统技术及空间模拟等先进的方法与技术手段。评价方法如下： （1）土壤侵蚀敏感性：建议以通用土壤侵蚀方程（USLE）为基础，综合考虑降水、地貌、植被与土壤质地等因素，运用地理信息系统来评价土壤侵蚀敏感性及其空间分布特征。具体方法、步骤与指标参见附件。 （2）沙漠化敏感性：可以用湿润指数、土壤质地及起沙风的天数等来评价区域沙漠化敏感性程度，具体指标与分级标准参见附件。
国家生态安全综合评价研究 万本太1 ,吴 军2 ,徐海根 2 1.国家环境保护总局自然生态保护司,北京 100035 2.国家环境保护总局南京环境科学研究所,江苏南京 210042 摘要:建立了包括国土安全、水安全、大气安全、生物安全和生态灾害五方面15个指标的综合评价体系,从国家尺度上对我国生态安全进行了评价.根据各省区生态安全指数的计算结果,从高到低将生态安全状况划分为一级、二级和三级.结果表明:生态安全状况达到一级的省区包括西藏、海南、广西、福建、广东、云南和江西;生态安全为二级的省区包括黑龙江、湖南、上海、青海、浙江、安徽、贵州、河南、湖北、山东、新疆、吉林、重庆、甘肃和四川;生态安全为三级的省区包括内蒙古、江苏、北京、辽宁、河北、宁夏、天津、陕西和山西.关键词:生态安全;综合评价;指标体系 中图分类号:X826 文献标志码:A 文章编号:1001-6929(2008)04-0057-06 Study on Comprehensive Assessment of China .s Ecological Security W AN B en-tai 1 ,WU Jun 2 ,XU Hai -gen 2 1.Depart ment of Nature and Ecology Conservation,State Environmental Protection Ad ministration,Beijing 100035,China 2.Nanjing Institute of Environmental Sciences,State Environ mental Protection Administration,Nanjing 210042,China A bstract :In order to understand the state of China .s ecological security,a comprehens ive assess ment s ystem containing fifteen indicators reflecting five aspects which are land security,water security,atmospheric security,biological security and ecological disaster were establis hed and a scientific and concrete assessment for China .s ecological security on the national scale were conducted.The states of ecological security of various provinces were classified into three grades according to the ecological security indexes from high to low:/the first grade 0,/the second grade 0and /the third grade 0.The res ults were listed as follows:the provinces achievin g /the first grade 0ecological security were Tibet,Hainan,Guangxi,Fujian,Guangd ong,Yun nan and Jiangxi;the ones with /the s econd grade 0ecological security were Heilon gjiang,Hunan,Shanghai,Qinghai,Zhejiang,Anhui,Guizhou,Henan,Hubei,Shandong,Xinjiang,Jilin,Chongqing,Gans u and Sichuan;the ones with /the third grade 0ecological s ecurity were Inner Mon golia,Jiangsu,Beijing,Liaoning,Hebei,Ningxia,Tianjin,Shaanxi and Shanxi.Key words :ecological security;comprehensive assessment;indicator system 收稿日期:2008-01-14 修订日期:2008-03-12 作者简介:万本太(1955-),男,吉林农安人,研究员,博士,主要从 事生态环境研究与管理,biodiv@s https://www.doczj.com/doc/0216935325.html,. 近几十年来,随着全球人地矛盾的日趋尖锐,生态状况总体上呈恶化趋势,主要表现为土地退化加剧、水生态平衡失调、林草植被破坏严重和生物多样性锐减等.生态安全已成为影响国家安全的因素[1-3] .在2000年国务院发布的5全国生态环境保护纲要6中,首次明确提出了/维护国家生态环境安全0的目标.对生态安全概念有不同的理解.在生态系统尺度上,生态安全是指生态系统的结构不受到破坏, 生态功能不受到损害的状态[4-5] .在国家或全球尺度上,生态安全是指一个地区或国家乃至全球的生态环境不受到威胁,从而能为整个经济社会的可持续 发展提供保障,防止生态难民的产生和社会动荡[6-7].国内已开展生态安全研究.肖笃宁等[4] 认为,生态安全研究的主要内容包括生态系统健康诊断、区域生态风险分析、景观安全格局、生态安全监测与预警以及生态安全管理、保障等方面;黎晓亚等[8] 通过对景观生态规划原则的增补,提出了区域生态安全格局设计的初步原则和方法;徐海根等 [9-10] 将生 态安全的理念运用到自然保护区的规划和设计中,研究了不同保护目标下自然保护区核心区和缓冲区的生态安全阈值.生态安全评价也是生态安全研究的一个重要领域,是指对生态整体的完整性以及对各种风险下维持其健康的可持续能力的识别与评判,以生态风险和生态健康评价为核心内容,并体现人类安全的主导性 [11-12] .目前生态安全评价的研究 主要集中于特定生态系统和特定区域的评价 第21卷 第4期 环 境 科 学 研 究Research of Environmental Sciences Vol.21,No.4,2008 DOI ：10.13198/j.res.2008.04.59.wanbt.015
第22卷第3期2010年6月 云南地理环境研究 YUNNAN GEOGRAPHIC ENVIRONMENT RESEARCH Vol.22，No.3Jun.，2010 收稿日期：2010－05－08；修订日期：2010－06－04． 基金项目：国家自然科学基金项目（40961031）；云南省应用基础研究面上项目（2009CD022）；云南大学“中青年骨干教师培养计划”专项资助.作者简介：和春兰（1987－），女（白族），云南省怒江州兰坪县人，硕士研究生，主要从事土地利用、土地管理与景观生态安全格局的研 究. *通讯作者. 中国生态安全评价研究进展 和春兰，饶辉，赵筱青 * （云南大学资源环境与地球科学学院，云南昆明650091） 摘要：生态安全评价研究是可持续发展、地理学、生态学及资源与环境科学等的热点问题。运用文献资料法、综合分析归纳法，阐述了生态安全与相关概念的关系，概括总结了中国目前常用的生态安全评价指标体系、评价方法及分级标准，提出了生态安全评价的工作流程。根据生态安全评价的研究进展，确定其未来的发展趋势为：利用3S 空间技术，结合景观生态学、地理学等基础理论，逐步统一和完善生态安全评价指标体系及评价结果的分级标准，在对模型可信度与准确度评价的基础上，重视动态的评价、模拟及预警研究。关键词：生态安全；生态安全评价；研究进展中图分类号：X826 文献标识码：A 文章编号：1001－7852（2010）03－0104－07 生态安全是20世纪90年代国际上出现的一个新的研究领域，鉴于目前在全球范围内自然灾害的频繁发生，人们对生态环境保护的意识日益增强，对生态安全的关注程度倍增，国际上已把生态安全纳入一个国家安全体系的重要组成部分，与军事安全、政治安全、经济安全、科技安全一样，在国家安全大局中占有重要地位，生态安全评价成为一个国家或地区进行宏观规划、政府决策的重要根据［1］ 。生态安全是可持续发展、地理学、生态学及资源与环境科学等学科的研究热点，而生态安全评价是生态安全研究的基础与核心。随着城镇化和工业化的发展，中国的生态安全面临更加严重的威胁。因此，本文通过文献阅读，深入分析并总结了中国生态安全评价的研究进展，有利于对生态安全做更深入的研究，并完善学科体系。 1 概念识别 1.1 生态安全 1987年世界环境与发展委员会的正式报告 《我们共同的未来》中首次提出生态安全这一概念，目前对于生态安全（ecological security 或是environ-ment security ）的理解存在狭义和广义两种。广义的理解以1989年IASA 提出的定义为代表，即生态安全是指在人的生活、健康、安全、基本权利、生活保障来源、必要资源、社会秩序和人类适应环境变化能力等方面不受威胁的状态，它包括自然、经济和社会生态安全，组成一个复合人工生态安全系统。狭义的生态安全是指自然和半自然生态系统的安全，即生态系统完整性和健康的整体水平 反映［2］ 。 1.2生态安全与相关概念的关系 虽然目前国内外对生态安全还没有一个统一的定义，但从各学者对生态安全概念的理解上来看，生态安全与可持续发展、生态风险、生态系统健康、生态系统服务功能有着密切联系，具体如图1所示。 可持续发展的概念过多地强调环境与发展的关系，忽视了和平与安全，且可持续发展更多的是从人类需求的角度出发，在考虑人类安全与自然生态
本科学生实验报告 姓名李旭东学号114130160 专业地理信息系统班级11地信 课程名称城市GIS 实验名称城市与区域生态环境敏感性分析 指导教师吴宁 开课学期2014 至2015 学年一学期云南师范大学旅游与地理科学学院编印
1.实验目的 通过本实验掌握基于GIS叠置分析的生态环境敏感性分析研究框架与技术路线，熟悉该方法在城市与区域规划中自然与生态领域的具体应用。 2.实验要求 2.1ENVI遥感图像处理软件和ArcGIS9.3 2.2实验数据 滇池区域遥感影像、滇池区域DEM、滇池区域shp图层。 3.生态资源辨识 生态环境敏感区也称生态环境敏感地带，是指对区域总体生态环境起决定作用的生态要素和生态实体，这些实体和要素对内外干扰具有较强的恢复功能，其保护、生长、发育等程度决定了区域生态环境的状况。 生态关键区：在无控制或不合理的开发下将导致一个或多个重要自然要素或资源退化或消失的区域。 文化感知关键区：包括一个或多个重要景观、游憩、考古、历史文化资源的区域。 资源生产关键区：这些区域提供支持地方经济或更大区域范围内经济的基本产品，或生产这些基本产品的必要原料。 自然灾害关键区：不合理开发可能带来生命与财产损失的区域，包括滑坡、洪水、泥石流、地震或火灾等灾害易发区。 4.生态环境敏感性因子选取与单因子分析 本实验中由于实验数据的限制性和研究区的特性，敏感性因子主要是选取了地形因子和植被因子。因为人文环境的敏感性因子获取不到，所以重点分析了自然因素敏感性因子。基于前人的经验，将研究区的敏感性因子分为极高敏感性、高敏感性、中敏感性、低敏感性和非敏感性5个等级。 4.1归一化植被指数敏感性分析 应用envi遥感图像处理软件，得到研究区的ndvi空间分布特征。水体的ndvi值小于0，城镇地表的ndvi值位于0.23-0.45之间，耕地的ndvi值位于0.46-0.50之间，植被的ndvi值主要位于0.51-0.78
1.实习目的 为保护生态环境，某地区计划从地形、植被、水体三个方面开展生态环境敏感性分析研究。请你根据所学知识回答以下问题： 2.实习内容及要求 （1）数据说明（见“Data”文件夹） 1、dem.tif：某地区的数字高程模型； 2、vegetation.tif：该地区植被覆盖的信息。 （2）要求 根据提供的数字高程模型， 【1】计算“vegetation”图层范围内的坡度、坡向； 【2】提取“vegetation”图层范围内的河流线数据（不考虑图层范围外部的影响，汇流临界值为1000）； 【3】在“vegetation”图层范围内，计算每个栅格到最近河流栅格的直线距离值；【4】地形、植被、水体方面的生态因子及其对该地区的敏感性等级见表1和表2。请根据表1中各因子权重值，加权计算该区域的生态敏感性信息，并按照表3的敏感性等级分类方法，绘制该地区的生态敏感性等级分布专题图。 【5】根据你的解决方案，开发一个应用型GIS系统，该系统需要具备加载数据、浏览数据、查询数据等基本功能，其它功能不需编写代码，但应在程序界面上体现。（注：需提交GIS应用系统的源码文件和可执行应用程序） 表1 生态因子及其影响范围所赋属性值
3. 实习步骤与结果 加载DEM和“vegetation”数据，并设置地理环境，将输出坐标系和处理范围设置为和“vegetation”图层一致。
图2-1 【1】计算“vegetation”图层范围内的坡度、坡向； （1）打开求坡度的工具（Spatial Analyst Tools->Surface->Slope）输入栅格数据DEM，输出Slope_tif1。 图2-2 坡度结果如图：
区域土地资源生态安全评价 Abstract: Ecological security is the core of the research on sustainable utilization of land resources. The concept and basic objective of ecological security of regional land resource was described at first; and then the principle of evaluation on ecological security of regional land resources was explored. An empirical analysis taking Shijiazhuang city as an example was made. Base on the situtation of ecological security, the land resource in this city was dividied into 3 types,low-resk region,mid-rist region and high-risk region. Further more some countermeasures and suggestions on ensuring the ecological security of land resources in Shijiazhuang city were proposed. The results of this research objectively reflectd the present situation about ecological security of land resources in Shijiazhuang city, which had an important significance to the promotation of the sustainable social and economic development of the region. Key words: land resources; ecological security evaluation; principal component analysis method; cluster analysis method 土地资源生态安全既是人类赖以生存的物质基础,又是区域经济社会可持续发展的先决条件?当前河北省正处于工业化?城镇化快速发展阶段,农地非农业化进程持续进行,具有生态功能的农用地特别是耕地资源显著减少?随着土地利用强度的不断增加以及不合理的利用方式,土地利用出现诸多问题,特别是水土流失?土地污染等生态环境问题日益突出,土地资源的可持续利用受到严重威胁? 对石家庄市的土地生态安全问题进行了研究,其研究结果对于推动区域经济社会的可持续发展具有重要意义? 1区域土地资源生态安全的内涵与基本目标 1.1区域土地资源生态安全的的内涵 土地生态安全,是指陆地表层由各种有机物和无机物构成的土地生态系统的结构不受破坏,同时土地生态系统为人类提供服务的质量和数量能够持续满足人类生存和发展的需要[1]?区域土地资源生态安全是指在特定研究区域内,人类赖以生存和发展的土地资源所处的生态环境,处于一种不受或少受威胁与破坏的健康?平衡的状态?在此种状态下,土地生态系统有稳定?均衡?充裕的自然资源可供利用,土地生态环境处于没有或很少污染的健康状态?而且,土地资源也只有在这种生态安全的状态下,才能维持土地资源与人类的协调发展,实现自然?经济和社会的可持续发展目标[2]?具体来讲,区域土地资源安全包含两重含义:一是生态系统自身的安全,即其自身结构未受破坏;二是生态系统对于人类的安全,即生态系统的功能不受损害,其提供的服务能满足人类生存和发展的需要[3]?
生态环境敏感性的定义：指生态系统对人类活动反应的敏感程度，用来反映产生生态失衡与生态环境问题的可能性大小。可以以此确定生态环境影响最敏感的地区和最具有保护价值的地区，为生态功能区划提供依据。 生态环境敏感性评价的评价要求： （1）敏感性评价应明确区域可能发生的主要生态环境问题类型与可能性大小。 （2）敏感性评价应根据主要生态环境问题的形成机制，分析生态环境敏感性的区域分异规律，明确特定生态环境问题可能发生的地区范围与可能程度。 （3）敏感性评价首先针对特定生态环境问题进行评价，然后对多种生态环境问题的敏感性进行综合分析，明确区域生态环境敏感性的分布特征。 生态环境敏感性评价的评价内容 （1）土壤侵蚀敏感性 （2）沙漠化敏感性 （3）盐渍化敏感性 （4）石漠化敏感性 （5）酸雨敏感性 生态环境敏感性评价的评价方法： 敏感性一般分为5级，为极敏感、高度敏感、中度敏感、轻度敏感、不敏感。如有必要，可适当增加敏感性级数。 应运用地理信息系统技术绘制区域生态环境敏感性空间分布图。制图中，应对所评价的生态环境问题划分出不同级别的敏感区，并在各种生态环境问题敏感性分布的基础上，进行区域生态环境敏感性综合分区。 生态环境敏感性评价可以应用定性与定量相结合的方法进行。在评价中应利用遥感数据、地理信息系统技术及空间模拟等先进的方法与技术手段。评价方法如下：（1）土壤侵蚀敏感性：建议以通用土壤侵蚀方程（USLE）为基础，综合考虑降水、地貌、植被与土壤质地等因素，运用地理信息系统来评价土壤侵蚀敏感性及其空间分布特征。具体方法、步骤与指标参见附件。 （2）沙漠化敏感性：可以用湿润指数、土壤质地及起沙风的天数等来评价区域沙漠化敏感性程度，具体指标与分级标准参见附件。 （3）盐渍化敏感性：土壤盐渍化敏感性是指旱地灌溉土壤发生盐渍化的可能性。可根据地下水位来划分敏感区域，再采用蒸发量、降雨量、地下水矿化度与地形等因素划分敏感性等级。具体指标与分级标准参见附件。 （4）石漠化敏感性：可以根据评价区域是否喀斯特地貌、土层厚度以及植被覆盖度等进行评价，具体指标与分级标准参见附件。 （5）酸雨敏感性：可根据区域的气候、土壤类型与母质、植被及土地利用方式等特征来综合评价区域的酸雨敏感性。 具体指标与分级标准参见附件。
土地管理与制度改革? 国匕賓圾情报'---------------------------------------------------------? 土地生态安全评价指标体系构建的儿个误区 熊建华 （中国人民大学公共管理学院，北京100872） 摘要：构建科学合理的评价指标体系是开展土地生态安全评价的重要前提。本文通过对土地生态安全评价现有三大主流评价指标体系的概述和分析，指出了当前基于概念模型构建指标体系的误区，并对其发展进行了思考。研究表明，现有土地生态安全评价指标体系过于依赖概念模型，所构建的评价指标体系未能体现出与其他类型土地评价指标体系的差异性和自身的独特性；未来土地生态安全评价指标体系的构建应该以准确把握土地生态安全科学内涵为前提，以概念模型为参考依据，注重指标体系的时效性，强调土地生态安全评价的独特性、不可替代性。 关键词：土地生态安全评价指标体系误区思考 土地生态安全作为生态安全研究的重要组成部分,影响着区域生态文明建设的进程。土地生态安全的基础工作在于土地生态安全评价，通过评价形成对于区域土地生态安全状况、演变过程和危害程度的基本判断。随着城镇化和工业化带来的生态环境问题日渐凸显，土地生态安全问题愈发紧迫，开展土地生态安全相关评价正当其时。 现有土地生态安全相关评价主要包括两类：土地生态安全评价和土地生态安全预警。土地生态安全评价是土地生态安全预警的基础，土地生态安全预警是土地生态安全评价在未来时段的延续巴二者都需要构建土地生态安全评价指标体系来开展相关研究。能否构建科学合理的土地生态安全评价指标体系是土地生态安全评价结果科学与否的决定性因素，到底需要构建什么样的评价指标体系，是当前土地生态安全评价亟待解决的重要问题之一。已有指标体系多采用概念模型或框架模型，但对模型存在的问题欠缺考虑和论证，直接影响了土地生态安全评价结果的可靠性和公信力。本文尝试对当前土地生态安全评价所采用的主流指标体系进行剖析，试图构建更加科学合理的土地生态安全评价指标体系，为土地生态安全评价提供理论支撑。 1指标体系分类概述 现有研究成果主要指标体系以概念模型和框架模型为主，包括三大类：压力-状态-响应（PSR）,经济-环境-社会（EES）,混合类（PSR和EES等综合）。 1.1PSR模型，包括PSR、DPSR、DPSIR、IDRIS等模型 PSR模型即“压力-状态-响应”模型，最初应用于土地质量评价叫后演变为DPSIR模型，即“驱动力-压力-状态-影响-响应”模型，应用于环境质量和可持续评价⑴。2002年后，国内学者在开展土地生态安全研究时，对PSR模型进行了部分重构，形成了DPSR模型巴即“驱动力-压力-状态-响应” 基金项目：中国人民大学科学研究基金（中央高校基本科研业务费专项资金资助）项目成果（18XNHO17） 收稿日期：2018-09-08 作者简介：熊建华（1988—）,男，博士研究生，主要研究方向为土地利用评价、生态环境效应。E-mail:jhxiong2014@https://www.doczj.com/doc/0216935325.html, 田《2019年第4期
生态安全评议方式 摘要:本文运用PSR模型,从资源环境压力、生态环境状态、人文社会响应3个方面构建了一个三层的济宁市生态安全评价指标体系。在此基础上,对济宁市2005-2009年的生态安全状况进行了评价。结果表明：5年来济宁市的生态安全水平总体呈上升趋势,其中2005年综合指数最低,仅为0.3042,处于中警（较差）状态;2007、2009年综合指数较高,处于较安全（良好）状态,2006、2008年处于警戒状态。在此基础上探讨了济宁市生态安全状况变化的原因并提出进一步改善济宁市生态安全状况的建议。 关键词:PSR模型;生态安全;济宁 近些年,随着经济高速发展、人口增长,人与自然的关系日趋紧张,生态环境不断恶化,严重威胁着人类的生存和社会经济的发展,目前,保证全球及区域的生态安全已成为世界各国致力解决的首要问题之一[1]。本文结合实际情况,对济宁市的生态安全作出评价,并对2005-2009年济宁市生态安全变化趋势进行分析并提出了维护和改善济宁市生态安全的建议。 1研究区概况 济宁位于鲁西南腹地,地处黄淮海平原与鲁中南山地交接地带,区域范围为115°52′E～117°36′E,34°26′N～35°57′N。济宁处于东亚季风气候区,属亚暖温带季风气候,年平均降水量在597-820毫米左右,全年无霜期平均199天。济宁市地貌总体特征是自西向东逐渐增高。本文研究区域为整个济宁市（辖12县市区）,面积11,000
平方公里,人口831万。 2济宁市生态安全评价 2.1生态安全评价的模型框架 本文采用的是经济合作与开发组织（OECD）与联合国环境规划署（UNEP）共同提出的环境指标的PSR概念模型（图1）,在PSR框架内,某一类环境问题可以由3个不同但又相互联系的指标类型来表达:即压力（Pressure）-状态（State）-响应（Response）模型,压力指标表示人类活动对环境造成的负荷,如人口增长、工业污染排放、能源消耗等;状态指标表征环境质量、自然资源与生态系统的支持能力,如污染物排放浓度、粮食产量、失业率等;响应指标表征人类面临问题所采取的对策,它从人类与环境系统的相互作用与影响出发,对环境指标进行组织分类,具有较强的系统性[2],如能源利用率、环保投入占GDP的比值、万人在校大学生数等。基于该框架模型,总体上可将评价指标体系归纳为由目标层、准则层和指标变量层构成的层次结构体系。 2.2评价指标体系的构建 通过对济宁市生态环境存在问题的了解,从生态安全的内涵出发,综合考虑相关研究成果[3-5],依据PSR框架模型,结合指标选取的原则,制定了济宁市生态安全评价指标体系（表1）。该体系分3个层次,第一层为目标层,包括济宁市生态安全指数,即我们所要求出的结果;第二层为准则层,包括资源环境压力、生态环境状态、人文社会响应;第三层为指标层,共21个指标,其中压力、状态、响应指标各7个。
实验五：城市与区域生态环境敏感性分析 一、实验目的：掌握基于GIS叠置分析的生态环境敏感性分析的 研究框架与技术路线，熟悉该方法在城市与区域规划中的自热 与生态领域的具体应用，并能够使用该方法进行其他相关领域 的分析，例如学校、公园、医院、消防等设施的选址等。 **生态环境敏感区也称关键区，生态环境敏感地带，是指对区 域总体生态环境起决定作用的生态要素和生态实体，这些实体 和要素保护、生长、发育等程度决定了区域生态环境的状况。 *** 二、实验数据：实验所需数据包括区域边界矢量图，河流矢量图， 交通，风景名胜区，自然保护区，地质灾害分布、森林分布和 DEM等。 三、实验内容： 1.内容和框架： （1）关键生态资源识别 （2）生态敏感性因子选取 （3）生态环境敏感单因子分析 （4）生态环境敏感性综合分析 2.步骤： （1）创建各人空间数据库（personal Geodatabase；）
（2）创建要素集和要素类（feature dataset 和feature class），建立点线面图层；然后回到ArcMap下用编辑工具编 辑具体图层； （3）获取区域自然保护区分布范围图； （4）获取区域风景名胜分布图； （5）区域森林和地质灾害（可选）； （6）自然保护区、风景名胜等图的地理配准本矢量化；在ArcMap中进行；用你在第二步中建立的点线面图层， 在编辑状态下完成矢量化； （7）获取区域矢量边界图； （8）下载区域数字高程模型DEM—确定制图区域，从地理空间数据云上下载； （9）获取区域河流及湖泊（水库）分布图； 3.具体的分类体系： 这个体系只做参考，因为研究区域的不同，各项因素和分类应有所不同。
3.1.4 德尔菲法 德尔菲法，也称专家评判法，是依据既定的程序，通过多轮次的专家意见收集，经过反复征询、归纳、修正，最后汇总成专家基本一致的看法，作为预测的结果的管理技术方法[95]。这种方法具有广泛的代表性，较为可靠。 具体步骤包括：第一轮，根据研究主题，由专家提出评价的指标；第二轮，专家对汇总结果进行评价，阐述理由，对专家意见进行统计，确定具体评价指标和相对重要性评分。 3.1.5 层次分析法 层次分析法（Analytic Hierarchy Process ，AHP）是对定性问题进行定量分析的一种简便、灵活而又实用的多准则决策方法。它的特点是把复杂问题中的各种因素通过划分为相互联系的有序层次，使之条理化，根据对一定客观现实的主观判断结构(主要是两两比较)把专家意见和分析者的客观判断结果直接而有效地结合起来，将一层次元素两两比较的重要性进行定量描述。而后，利用数学方法计算反映每一层次元素的相对重要性次序的权值，通过所有层次之间的总排序计算所有元素的相对权重并进行排序[96]。 层次分析法的步骤：①通过对系统的深刻认识，确定该系统的总目标，弄清规划决策所涉及的范围、所要采取的措施方案和政策、实现目标的准则、策略和各种约束条件等，广泛地收集信息。②建立一个多层次的递阶结构，按目标的不同、实现功能的差异，将系统分为几个等级层次。③确定以上递阶结构中相邻层次元素间相关程度。通过构造比较判断矩阵及矩阵运算的数学方法，确定对于上一层次的某个元素而言，本层次中与其相关元素的重要性排序，即相对权值。④计算各层元素对系统目标的合成权重，进行总排序，以确定递阶结构图中最底层各个元素的总目标中的重要程度。⑤根据分析计算结果，考虑相应的决策[96]。 层次分析法中判断矩阵取值标准采用T L Saaty 1-9标度法[96]，见表3-1。 表3-1 T L Saaty 1-9标度法的含义 Tab.3-1 Signification of T L Saaty 1-9 index 注：公式F ij=C i/C j，如果C j比C i重要，则取F ij的倒数，即F ij=1/F ij。