基于GIS的南水北调中线工程水源区坡耕地治理与产业结构调整探讨-毕业论文

目 录摘要(1)1研究目的及意义(1)1.1研究目的(1)1.2研究意义(1) 2水源区自然状况(2)3水源区经济发展状况(3)3.1发展成果(3)3.2发展中的问题(3)4数据收集处理与分析(4) 5坡耕地现状分析(9)6治理措施(10)6.1产业结构调整(10)6.2完善水土保持法律法规体系和监督执法体系(11)6.3发挥生态的自我修复能力(11)6.4水土保持要坚持生态经济相协调和可持续发展的观点(11)结束语(11)参考文献(12)Abstract(12)基于GIS的南水北调中线工程水源区坡耕地治理与产业结构调整探讨 摘要:介绍了南水北调中线工程水源区（南阳域）自然概况及水土流失情况，利用DEM数据和卫星遥感影像，基于ARCGIS软件提取了地形和土地利用现状信息，分析了区域内坡耕地的坡度分布状况。结果表明：水源区21.3256%的耕地坡度在02，但仍有9.882km2的耕地在25以上，占区域耕地面积的0.9523%，完成退耕还林还草的任务不容乐观。关键词:南水北调中线工程水源区;数字坡度模型; 坡耕地;产业结构调整1 研究目的及意义1.1研究目的南水北调中线工程水源区环境的优劣关系到工程能否持续、长效运行。目前水源区水土流失严重，灾害频繁，生态环境比较脆弱。而水土流失是主要的环境问题之一，加剧水土流失的主要原因是坡耕地开荒种植。因此治理好坡耕地，对保护水源区生态环境具有极其重要的作用，但在限制开荒种植治理坡耕地的同时，必须要考虑到当地农民的实际生活。水源区有贫困县近20个1，区内属土石山区，土层薄，土层差，土壤生产力和生态承载力十分脆弱，在盲目追求经济利益的驱使下，人为的毁林毁草陡坡耕种现象十分普遍，荒漠化现象由点向面扩展，程度进一步加深2，加之农村大量剩余劳动力存在，致使乱砍滥伐现象时有发生。水土流失灾害频繁，生态环境极其脆弱，在坡耕地处，生态承载力已达极限，治理在即，刻不容缓。我们本次研究的重要目的之一就是在治理坡耕地的同时对当地的产业结构调整给出合理化建议。1.2研究意义对坡耕地调整的重要依据就是以市场需求为导向，充分发挥各地农业的比较优势，合理调整农业生产的区域布局，发展特色农业，逐步形成规模化、专业化的生产格局，最终提高农业经济增长的质量和效益。保证农民经济收入和生活水平的不断提高，只有这样才能真正保护好水源区的生态环境，实现调水工程的长治久安。2 水源区自然状况南水北调中线工程是我国水资源优化配置，解决北方地区缺水的一项重大战略性基础措施。丹江口库区是南水北调中线工程的水源区，包括汉江和丹江两大水系。位于中线工程渠首的河南省南阳市有5920平方千米属水源区，包括淅川、西峡、内乡、邓州4县（市），丹江口水库主体和重要支流均位于该区域。区域位于伏牛山南麓秦岭东段余脉，属北亚热带北部边缘，为北亚热带季风性大陆气候，气候温和湿润，四季分明，雨量充沛，多年降雨量820mm，平均径流深230mm，年平均日照时数2033h，无霜日232d，光热资源、水资源丰富，适宜南北植物生长，种类繁多。伏牛山主脉老界岭由西向东穿越该区北部边界，整体地形呈北高南低走势，北部基本上为海拔1000m以上的中山区，山高坡陡，层峦叠嶂，南部为丹江口水库库区及环库丘陵垄岗区，地形破碎，岗岭起伏，中部淅川与西峡两县交界处仍属伏牛山南麓浅山区，自西北向东南倾斜延伸，其南北两侧均为丘陵岗坡，沟壑纵横，地形复杂。区域北部以古生代变质岩、碳酸盐和中生代燕山期岩浆岩为主，中部主要为沉积岩、变质岩，在丹江以南仍以沉积石灰岩为主，在丹江沿岸，从荆关大石桥马蹬，属淅川县狭长的白垩纪第三纪红色泥沙岩、页岩、砾岩，由于地质构造原因，造成区域中南部大范围石灰岩山地。 丹江口区生态环境比较脆弱，环境质量不高。由于自然因素和人为不合理开发，导致森林覆盖率低，生态环境恶化，水土流失严重2-3。该区域水土流失面积达3230.72平方千米，占总土地面积的53.9%，其中极强度流失面积197.68平方千米，强度流失面积1778.55平方千米，中度流失面积124.47平方千米，轻度流失面积1130.02平方千米，年平均土壤流失1185万吨。坡度是对坡地水土流失影响最大的因素，国内外的研究普遍认为，坡地土壤侵蚀量随坡度增大而增加4 。我国一般以25作为可开垦的临界坡度，故低山丘陵区25都应开发林地资源，25的坡度应根据当地具体情况改造为梯田或栽植经济林木，以减少水土流失。但区域内经济发展比较落后，耕地面积减少，25以上的坡地耕种现象仍然比较严重，这是造成该区水土流失的主要人为因素，必须实施退耕还林、还草措施。因此，急需掌握地面坡度与土地利用，特别是与耕地状况之间的关系。而且，地面坡度的大小直接影响着土壤的演化、植被的立地条件与土地质量，决定着土地利用方向和工农业生产建设布局。3 水源区经济发展状况3.1发展成果水源区的农业经济有不少可喜的现象。如淅川县积极发展特色农业，推进科技致富，把发展桑蚕生产作为助推农村经济发展促进农民增收的重要项目，广大农民也是积极响应；内乡县利用其有利的气候条件也大力发展农副产品，人食用菌、小辣椒、白山羊、烤烟、中草药、水果等都是农民增收的主要来源。内乡的香菇更是品种优良、富有特色，远销海外、市场广阔。旅游业的兴起与发展更是为内乡的经济发展注入了新的活力：如生态旅游示范区宝天曼、巨型恐龙蛋巢化石等都具有很高的旅游价值；素有“八山一水零点几分田”的西峡县面对严峻的入世挑战，也积极的转变观念，进行技术创新，充分发挥独特的比较优势，大力发展特色农业、绿色农业，把资源优势转化为产品优势。3.2发展中的问题水域区经济发展仍存在不容乐观的现象，水源区的农民占总人口的80%以上，存在农业不稳、农村不活、农民不富的现象。加之区内生态环境比较脆弱，环境质量不高，尤其是随着库区人口的增长，农村大量剩余劳动力存在，致使乱砍滥伐现象时有发生。水土流失、生态环境恶化现象接踵而至。农业生产的质量受到限制，农民的收入得不到提高，农村经济即将步入恶性循环的边缘。农村经济收入中主要是靠种植业，畜牧业发展缓慢，农业产业结构不合理。尤其是种植业的内部产业结构很难调整。耕地面积少，又没有水浇地，仅靠微薄的种植业收入农民生活难以富裕。自给自足的生产模式渐渐被摒弃，经济繁华的都市越来越吸引着农民进城务工，这一新的经济来源的注入使农民的生活水平有了一定程度的提高。但劳务输出又给农业经济带来很多负面影响。如淅川县外出务工人数增多导致大部分农村精壮劳动力和高素质劳动力流失，知识型、技术型、年轻化的劳动力在农村越来越少，导致农业生产进一步粗放，土地抛荒、青年农民“厌农”现象严重，从事农业生产经营的多为老弱病残。老一辈农民在家仍是沿袭传统的经营方式，生产凭经验，管理靠化肥，对结构调整、农业新技术的推广认知认同程度差，接受新事物难，导致家庭经济来源单一，收入水平提高不快。农村劳动力尤其是高素质的劳动力过量转移将不利于农业和农村经济的发展，其后续影响是长久而深远的。另一种不利影响就是土地抛荒现象严重，部分村组土地抛荒面积高达20%5。由于农业税政策的废除和各种惠农政策的落实，部分外出打工人员觉得占有土地没有任何负担，宁可荒芜也不愿意轻易流转，缺乏对土地流转的意识；另一方面，农资价格不断上涨，粮价又呈下跌之势，农业生产的比较效益下滑，农民好好种地的积极性得不到提高。4 数据收集处理与分析（1） 从国际科学数据服务平台网站下载得DEM数据图（1）（2）分别计算了改进归一化差异水体指数（MNDWI）和归一化植被指数（NDVI）。其中，MNDWI按徐涵秋（2005）的方法计算：MNDWI = (Green MIR)/(Green + MIR)。图（1）水源区格网DEM（3）建立决策树，如图(2)所示，及决策树成图，如图（3）。其中的判别式（即“MNDWIb”）中参数的确定方法是：以Google Earth中的高分辨率图像为依据，观察MNDWI图像、NDVI图像和经拉伸增强后的标准假彩色合成图像，寻找能区分水体和陆地的最佳a值、以及能区分植被和裸地的最佳b值。最后确定a和b分别取为“-0.1”和“0.32”。（4）图(2)中的Class1和Class2都是复合类，前者应该包括无作物覆盖的耕地、裸岩、道路用地、建筑用地等，后者包括林地和有作物覆盖的耕地，所以，本研究所要提取的耕地主要为Class1中的“无作物覆盖的耕地”。所以接下来的工作重点是在Class1中区分“无作物覆盖的耕地”与其它地类。制作掩膜，将Class1独立出来。图（2）地物分类所用的决策树（3）决策树成图（5）针对Class1，分别建立耕地、裸岩、道路用地、建筑用地的训练区，以band 1-5 和band7为特征变量，进行最大似然法监督分类，进而得到耕地面积图像如图（4）。进一步得出不同坡度的耕地面积图像如图（5），根据不同坡度所占像元数分别计算出02无水土流失，26轻度水土流失，615中度水土流失，1525严重水土流失，25极严重水土流失。坡耕地的面积及其所占总耕地面积百分比如表（1）图（4）耕地面积图像如图图（5）不同坡度的耕地面积图表1坡耕地面积统计坡度类型()所占像元（个）面积(km2)占耕地面积(%)02245862221.27521.32526444360399.92438.543615371876334.68832.25515257981771.8356.92325109809.8820.9523合计11528951037.605100.005 坡耕地现状分析水源区北部多为海拔1000m以上的山地，植被覆盖率总体较好。由表1可见，研究区域坡耕地面积1037.605km2，多分布在环库区中部自西北向东南倾斜延伸的西峡与淅川两县交界处的浅山丘陵岗坡区及灌河延岸，人口比较集中。由图（5）看知，研究区内的绝大部分耕地面积分布于坡度6以下，无水土流失或轻度水土流失，面积为621.199km2，占总耕地总面积的59.868%，主要分布在库区周围及区域中部的丹江、灌河沿岸；坡度在615中度水土流失的坡耕地分布面积次之，占总耕地面积的32.255%，面积334.688km2，主要分布在西峡与淅川两县交界处的浅山区和丘陵岗坡区；坡度在1525严重水土流失的坡耕地，占总耕地面积的6.923%，面积71.835km2，两者主要分布在北部山地和中部浅山区；坡度25的极严重水土流失的坡耕地面积为9.882km2，占区域耕地面积的0.952%，主要分布在中部浅山区和灌河北部支流区域。由此看来，水源区的坡耕地分布面积比较广，坡度在625的耕地面积过大，坡度在25的坡耕地面积146.640km2，集中分布于中部浅山丘陵区和灌河北部的主要支流沿岸。根据全国生态建设规划，坡度25的坡耕地是退耕还林、还草的对象，且水源区又肩负着保障中线调水工程水质优良的重任，今后一段时期退耕还林、还草的任务不容乐观。6 治理措施6.1产业结构调整 在社会经济发展中存在的问题受调水工程的影响，近年来南阳市在社会经济发展中也存在不少的问题：国民经济总量偏低， 综合经济实力不强；农业结构调整步伐不快， 农业产业化发展滞后； 旅游服务设施不完善， 对南阳市经济发展的带动能力有限。南水北调中线工程的建立将使农业地域结构发生新的变化。从“南水北调中线工程”沟通南阳农产品与沿线大中城市和国际市场联系， 成为南阳农产品市场通道的层次出发， 重新调整南阳市区域农业生产结构。农业产业结构调整不要过多地把注意力集中到各产业之间的比例上，首先要考虑面向目标市场，依靠南阳市各种农产品的比较利益， 从品种结构、质量结构、区域结构入手，实现农业产业结构的现代化。南阳市农产品的目标市场应重点考虑南水北调中线沿线大中城市和国际市场的需求。在丹江水库控制流域及沿干渠两岸一定范围内， 要鼓励和支持发展有利于生态环境保护的产业，以保证调水的水质。具体建议如下：(1) 丹江水库控制区要根据不同坡度土地种植不同种类的经济作物，种植既能保持水土又能增加农民收入的经济作物，比如，地势缓平地区种植玉米，大豆，小麦等基本农产品，在高坡度种植环保型的林果、中药材、食用菌等名、特、优作物，以农林结合为主，发展优质林果产品生产，发展壮大资源开发型特色产业。(2)干渠沿线要规划无公害绿色产业带，引导沿岸农民发展水产养殖、瓜菜、林果、花卉等高效特色农业。(3) 渠首段要与旅游业发展结合，应用先进的种植和养殖技术，引进优良的新品种，发展旅游观光农业。6.2完善水土保持法律法规体系和监督执法体系完善水土保持法律法规体系和监督执法体系，严格把好开发建设项目的水土保持方案的编制和审批关，加大对各类重点工程水土保持方案实施情况的监督检查力度，建立健全水土保持方案验收程序和规范。在多部门共同推进生态环境建设的新形势下，水土保持部门要从规划编制以及规程标准制定、验收和信息处理等环节入手，切实加强水土保持行业管理。同时，要以防治水土流失为目标，以治沟、治水为切入点，完善小流域综合防治体系，规范建设单位水土保持行为。6.3发挥生态的自我修复能力发挥生态的自我修复能力是近年来水土保持生态建设的重大举措。针对水源区水土流失面广量大，地质条件复杂，地貌各异，防治任务艰巨，受国家财力限制的特点，在水源区地广人稀、降雨条件适宜、经济开发强度较低的区域，大力实行封禁治理；加大对乱挖乱采、滥牧过牧等行为打击力度，并出台相关法律法规和乡规民约，落实管护责任。6.4水土保持要坚持生态经济相协调和可持续发展的观点水源区所在县市的人大和上级部门在评估各级政府工作，考核各级官员政绩时，在注意进行水源区资源评估，考虑这些县市经济发展与生态治理及保护之间的协调程度，督促各级领导干部改变把发展经济，提高本地的GDP作为主要工作目标，以牺牲生态环境为代价的传统理念和做法，真正实现水源区各县市的可持续发展。结束语 我们始终坚持理论联系实践，在指导老师的帮助下成功完成了此课题。系统地总结了水源区坡耕地的分布状况及不合理的耕种情况，但由于知识有限，信息量不足，我们也只做了一个简单的模型，文中仍有些问题未能解决，譬如在数据的收集与处理中，我们对Class2中少许有作物覆盖的耕地未能做进一步的研究。通过对此项目的学习研究，我们对GIS有了更多了解，对科学研究有了更深的兴趣。参考文献1周曙东， 徐志刚， 封进. 加入世贸组织对我国农业的影响及对策J . 农业经济问题， 2000， (1).2高更和，管华.南水北调中线工程源头区水土流失及其治理南阳市汉水流域研究J.水土保持通报2002（3）：65-68.3王庆林，李益民.对南水北调中线工程源头区水土流失的思考J.南阳师范学院学报：自然科学版，2003(12)：78-81.4周金星，史玉虎，张丽颖等，DEM在低山丘陵区综合治理中的应用J，湖北林业科技，2007(1)：1-5.5淅川县农村劳务经济繁荣背后的隐忧 河南省发改委(M).2011(2)：102-105.Study of Management of Slope Farmland and Adjustment of industrial Structurein Water Source area ofMiddle Route of South-to-North Water Division ProjectBased on GISAbstract:This article introduces the general situationofnatural situation and soil and the condition of the soil erosionin the area of Nanyangwhere belongs