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京津冀水源涵养生态服务供体区与受体区范围的划分.pdf

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京津冀水源涵养生态服务供体区与受体区范围的划分.pdf

第 3 2 卷 第 7 期 2 0 1 9 年 7 月 环 境 科 学 研 究 R e s e a r c h o f E n v i r o n m e n t a l S c i e n c e s V o l . 3 2 ꎬ N o . 7 J u l y ꎬ 2 0 1 9 收 稿 日 期 2 0 1 8  ̄ 0 6  ̄ 0 7 修 订 日 期 2 0 1 8  ̄ 0 9  ̄ 1 0 作 者 简 介 翟 月 鹏 1 9 9 3  ̄ ꎬ 男 ꎬ 河 北 沧 州 人 ꎬ 1 4 0 1 1 1 3 9 1 2 @ q q . c o m . ∗ 责 任 作 者 ꎬ 陈 艳 梅 1 9 7 0  ̄ ꎬ 女 ꎬ 河 北 邢 台 人 ꎬ 教 授 ꎬ 博 士 ꎬ 主 要 从 事 环 境 生 态 学 研 究 ꎬ 3 3 0 8 9 6 7 2 9 @ q q . c o m 基 金 项 目 国 家 社 会 科 学 基 金 项 目 N o . 1 5 B J Y 0 2 6 S u p p o r t e d b y N a t i o n a l S o c i a l S c i e n c e F u n d o f C h i n a N o . 1 5 B J Y 0 2 6 京 津 冀 水 源 涵 养 生 态 服 务 供 体 区 与 受 体 区 范 围 的 划 分 翟 月 鹏 1 ꎬ 陈 艳 梅 1 ∗ ꎬ 高 吉 喜 2 ꎬ 宋 婷 3 ꎬ 冯 朝 阳 3 ꎬ 年 蔚 1 1 . 河 北 师 范 大 学 资 源 与 环 境 科 学 学 院 ꎬ 河 北 省 环 境 演 变 与 生 态 建 设 重 点 实 验 室 ꎬ 河 北 石 家 庄 0 5 0 0 2 4 2 . 生 态 环 境 部 卫 星 环 境 应 用 中 心 ꎬ 北 京 1 0 0 0 9 4 3 . 中 国 环 境 科 学 研 究 院 ꎬ 国 家 环 境 保 护 区 域 生 态 过 程 与 功 能 评 估 重 点 实 验 室 ꎬ 北 京 1 0 0 0 1 2 摘 要 京 津 冀 水 资 源 问 题 已 经 严 重 制 约 区 域 经 济 发 展 ꎬ 定 量 分 析 研 究 区 水 源 涵 养 生 态 服 务 供 受 关 系 ꎬ 有 助 于 深 刻 理 解 区 域 上 下 游 之 间 的 生 态 联 系 ꎬ 促 进 区 域 生 态 公 平 ꎬ 实 现 区 域 社 会 持 续 健 康 发 展 . 利 用 降 水 储 量 法 、 水 量 平 衡 法 及 水 源 涵 养 生 态 服 务 供 体 区 与 受 体 区 划 分 方 法 ꎬ 分 析 2 0 0 0 2 0 1 0 年 京 津 冀 净 水 源 涵 养 量 空 间 格 局 ꎬ 划 分 研 究 区 水 源 涵 养 生 态 服 务 供 体 区 和 受 体 区 范 围 . 结 果 表 明 ① 冀 北 燕 山 山 区 净 水 源 涵 养 量 最 高 ꎬ 年 均 值 为 6 5 􀆰 2 4 8 1 􀆰 3 5 m m ꎬ 其 次 是 冀 西 太 行 山 山 区 ꎬ 年 均 值 为 4 6 􀆰 4 7 6 1 􀆰 2 8 m m ꎻ 净 水 源 涵 养 量 负 值 区 主 要 分 布 在 东 部 沿 海 和 大 中 小 城 市 ꎬ 年 均 值 为 - 1 3 0 􀆰 4 6 - 1 5 2 􀆰 3 9 m m . ② 水 源 涵 养 生 态 服 务 供 体 区 占 研 究 区 面 积 的 4 1 􀆰 4 2 % ꎬ 单 位 面 积 m 2 ꎬ 下 同 平 均 净 供 水 量 为 0 􀆰 0 3 0 􀆰 0 7 m 3 ꎻ 水 源 涵 养 生 态 服 务 平 衡 区 面 积 占 2 5 􀆰 0 1 % ꎻ 水 源 涵 养 生 态 服 务 受 体 区 面 积 占 3 3 􀆰 5 7 % ꎬ 单 位 面 积 平 均 净 需 水 量 为 0 􀆰 1 8 0 􀆰 4 1 m 3 ꎬ 是 供 体 区 供 水 能 力 的 6 倍 左 右 . ③ 从 流 域 来 看 ꎬ 滦 河 流 域 的 承 德 市 为 天 津 市 、 秦 皇 岛 市 及 唐 山 市 供 应 水 资 源 ꎬ 年 均 供 水 总 量 为 2 3 􀆰 7 1 0 8 m 3 ꎻ 永 定 河 流 域 的 张 家 口 市 为 北 京 市 供 应 水 资 源 ꎬ 年 均 供 水 总 量 为 5 􀆰 3 1 0 8 m 3 ꎻ 大 清 河 流 域 的 保 定 市 为 北 京 市 及 天 津 市 西 南 部 供 应 水 资 源 ꎬ 年 均 供 水 总 量 为 8 􀆰 2 1 0 8 m 3 ꎻ 但 子 牙 河 流 域 和 漳 卫 河 流 域 供 水 能 力 严 重 不 足 . 研 究 显 示 ꎬ 燕 山 山 区 和 太 行 山 山 区 为 水 源 涵 养 生 态 服 务 供 体 区 ꎬ 东 部 沿 海 和 大 中 小 城 市 为 主 要 水 源 涵 养 生 态 服 务 受 体 区 ꎬ 水 源 涵 养 生 态 服 务 供 体 区 净 水 源 涵 养 能 力 不 能 满 足 水 源 涵 养 生 态 服 务 受 体 区 需 水 量 ꎬ 整 个 研 究 区 供 受 关 系 严 重 失 衡 . 关 键 词 水 源 涵 养 ꎻ 生 态 服 务 ꎻ 供 体 区 ꎻ 受 体 区 ꎻ 京 津 冀 中 图 分 类 号 X 1 4 3 ꎻ K 9 0 3 文 章 编 号 1 0 0 1  ̄ 6 9 2 9 2 0 1 9 0 7  ̄ 1 0 9 9  ̄ 0 9 文 献 标 志 码 A D O I 1 0 􀆰 1 3 1 9 8 ∕ j 􀆰 i s s n 􀆰 1 0 0 1  ̄ 6 9 2 9 􀆰 2 0 1 8 􀆰 1 2 􀆰 0 4 D i v i s i o n o f D o n o r a n d R e c e p t o r A r e a s o f E c o l o g i c a l S e r v i c e s o f W a t e r C o n s e r v a t i o n i n B e i j i n g  ̄ T i a n j i n  ̄ H e b e i R e g i o n Z H A I Y u e p e ng 1 ꎬ C H E N Y a n m e i 1 ∗ ꎬ G A O J i x i 2 ꎬ SO N G T i ng 3 ꎬ F E N G C ha o y a n g 3 ꎬ N I A N W e i 1 1 . L a b o r a t o r y o f E n v i r o n m e n t E v o l u t i o n a n d E c o l o g i c a l C o n s t r u c t i o n o f H e b e i P r o v i n c e ꎬ C o l l e g e o f R e s o u r c e s a n d E n v i r o n m e n t a l S c i e n c e s ꎬ H e b e i N o r m a l U n i v e r s i t y ꎬ S h i j i a z h u a n g 0 5 0 0 2 4 ꎬ C h i n a 2 . M i n i s t r y o f E c o l o g y a n d E n v i r o n m e n t C e n t e r f o r S a t e l l i t e A p p l i c a t i o n o n E c o l o g y a n d E n v i r o n m e n t ꎬ B e i j i n g 1 0 0 0 9 4 ꎬ C h i n a 3 . S t a t e E n v i r o n m e n t a l P r o t e c t i o n K e y L a b o r a t o r y o f R e g i o n a l E c o  ̄ P r o c e s s a n d F u n c t i o n A s s e s s m e n t ꎬ C h i n e s e R e s e a r c h A c a d e m y o f E n v i r o n m e n t a l S c i e n c e s ꎬ B e i j i n g 1 0 0 0 1 2 ꎬ C h i n a A b s t r a c t T h e e c o n o m y o f t h e B e i j i n g  ̄ T i a n j i n  ̄ H e b e i R e g i o n h a s b e e n s e r i o u s l y r e s t r i c t e d b y w a t e r r e s o u r c e s . Q u a n t i t a t i v e a n a l y s i s o f t h e d o n o r  ̄ r e c e p t o r r e l a t i o n s h i p o f w a t e r c o n s e r v a t i o n i s h e l p f u l f o r t h e u n d e r s t a n d i n g o f t h e u p p e r  ̄ l o w e r e c o l o g i c a l c o n n e c t i o n ꎬ p r o m o t i n g r e g i o n a l e c o l o g i c a l e q u i t y a n d r e a l i z i n g s u s t a i n a b l e a n d h e a l t h y d e v e l o p m e n t . B a s e d o n t h e p r e c i p i t a t i o n r e s e r v e m e t h o d ꎬ w a t e r b a l a n c e m e t h o d a n d t h e d i v i s i o n o f e c o l o g i c a l d o n o r a r e a a n d r e c e p t o r a r e a ꎬ w e a n a l y z e d t h e s p a t i a l p a t t e r n o f t h e n e t w a t e r c o n s e r v a t i o n i n t h e B e i j i n g  ̄ T i a n j i n  ̄ H e b e i R e g i o n f r o m 2 0 0 0 t o 2 0 1 0 ꎬ a n d d e l i n e a t e d t h e d o n o r a n d r e c e p t o r a r e a s o f w a t e r c o n s e r v a t i o n r e s p e c t i v e l y . T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t 1 T h e Y a n s h a n M o u n t a i n i n n o r t h e r n H e b e i P r o v i n c e h a s t h e h i g h e s t c a p a c i t y o f n e t w a t e r c o n s e r v a t i o n ꎬ w i t h a n a n n u a l a v e r a g e o f 6 5 􀆰 2 4  ̄ 8 1 􀆰 3 5 m m ꎬ f o l l o w e d b y t h e T a i h a n g M o u n t a i n i n w e s t e r n H e b e i P r o v i n c e ꎬ w i t h a n a n n u a l a v e r a g e o f 4 6 􀆰 4 7  ̄ 6 1 􀆰 2 8 m m ꎻ t h e n e g a t i v e n e t w a t e r c o n s e r v a t i o n i s m a i n l y i n t h e e a s t e r n c o a s t a l a r e a s a n d c i t i e s ꎬ w i t h a n a n n u a l a v e r a g e o f - 1 3 0 􀆰 4 6  ̄ - 1 5 2 􀆰 3 9 m m . 2 T h e w a t e r c o n s e r v a t i o n e c o l o g i c a l d o n o r a r e a a c c o u n t s f o r 4 1 􀆰 4 2 % o f t h e s t u d y a r e a . T h e a v e r a g e n e t w a t e r s u p p l y i s 环 境 科 学 研 究 第 3 2 卷 0 􀆰 0 3  ̄ 0 􀆰 0 7 m 3 . T h e b a l a n c e d a r e a a c c o u n t s f o r 2 5 􀆰 0 1 % o f t h e t o t a l a r e a . T h e r e c e p t o r a r e a a c c o u n t s f o r 3 3 􀆰 5 7 % ꎬ a n d t h e a v e r a g e n e t w a t e r d e m a n d i s 0 􀆰 1 8  ̄ 0 􀆰 4 1 m 3 . F o r p e r u n i t a r e a o f t h e w a t e r d e m a n d ꎬ t h e r e c e p t o r a r e a i s a b o u t 6 t i m e s o f t h e d o n o r a r e a . 3 F o r t h e i n d i v i d u a l b a s i n ꎬ C h e n g d e C i t y i n t h e L u a n h e R i v e r B a s i n p r o v i d e s w a t e r r e s o u r c e s f o r T i a n j i n C i t y ꎬ Q i n h u a n g d a o C i t y a n d T a n g s h a n C i t y ꎬ w i t h a n a v e r a g e a n n u a l s u p p l y o f 2 3 􀆰 7 1 0 8 m 3 ꎻ Z h a n g j i a k o u C i t y i n t h e Y o n g d i n g R i v e r B a s i n p r o v i d e s w a t e r r e s o u r c e s f o r B e i j i n g C i t y ꎬ w i t h a n a v e r a g e a n n u a l w a t e r s u p p l y o f 5 􀆰 3 1 0 8 m 3 ꎻ B a o d i n g C i t y i n t h e D a q i n g R i v e r B a s i n p r o v i d e s w a t e r r e s o u r c e s f o r B e i j i n g C i t y a n d s o u t h w e s t e r n T i a n j i n C i t y ꎬ w i t h a n a v e r a g e a n n u a l s u p p l y o f 8 􀆰 2 1 0 8 m 3 . T h e w a t e r s u p p l y c a p a c i t i e s i n t h e Z i y a R i v e r B a s i n a n d t h e Z h a n g w e i R i v e r B a s i n a r e s e r i o u s l y i n s u f f i c i e n t . T h e Y a n s h a n M o u n t a i n a n d T a i h a n g M o u n t a i n a r e t h e d o n o r a r e a s o f w a t e r c o n s e r v a t i o n ꎬ t h e e a s t e r n c o a s t a l a r e a s a n d c i t i e s a r e t h e m a i n r e c e p t o r a r e a s . T h e e n t i r e s t u d y a r e a i s s e r i o u s l y i m b a l a n c e d o n t h e d o n o r  ̄ r e c e p t o r r e l a t i o n s h i p . K e y w o r d s w a t e r c o n s e r v a t i o n ꎻ e c o l o g i c a l s e r v i c e ꎻ d o n o r a r e a ꎻ r e c e p t o r a r e a ꎻ B e i j i n g  ̄ T i a n j i n  ̄ H e b e i R e g i o n生 态 系 统 服 务 研 究 是 近 年 来 生 态 学 、 生 态 经 济 学 的 热 点 [ 1  ̄ 3 ] . 随 着 经 济 的 发 展 和 人 口 的 增 加 ꎬ 水 资 源 的 供 需 失 衡 ꎬ 水 资 源 短 缺 现 象 严 重 ꎬ 生 态 系 统 水 源 涵 养 能 力 研 究 尤 显 重 要 [ 4  ̄ 8 ] . 京 津 冀 作 为 我 国 北 方 经 济 规 模 最 大 、 最 具 活 力 的 地 区 ꎬ 水 资 源 供 需 矛 盾 突 出 . 自 20 世 纪 80 年 代 以 来 ꎬ 京 津 冀 水 资 源 呈 现 随 年 代 衰 减 的 趋 势 ꎬ 年 均 水 资 源 总 量 由 1 956 1 97 9 年 的 291 1 0 8 m 3 减 至 1 9 80 2 0 00 年 的 21 9 1 0 8 m 3 ꎬ 200 1 2 0 1 0 年 进 一 步 减 至 16 6 1 0 8 m 3 ꎬ 而 同 期 的 水 资 源 需 求 量 为 24 9 10 8 273 10 8 m 3 ꎬ 水 资 源 供 需 矛 盾 越 来 越 突 出 . 水 资 源 的 急 剧 减 少 ꎬ 使 得 京 津 冀 年 超 采 地 下 水 约 6 8 1 0 8 m 3 ꎬ 地 下 水 累 计 超 采 量 已 超 过 1 5 5 0 1 0 8 m 3 ꎬ 地 下 水 超 采 面 积 占 平 原 区 的 9 0 % 以 上 ꎬ 已 形 成 3 3 个 降 落 漏 斗 ꎬ 是 全 球 最 大 的 地 下 水 漏 斗 区 . 关 于 水 源 涵 养 机 理 的 研 究 ꎬ 不 同 学 者 对 水 源 涵 养 林 的 定 义 不 同 ꎬ 但 对 水 源 涵 养 的 主 要 功 能 都 予 以 认 同 ꎬ 同 时 普 遍 认 为 水 源 涵 养 功 能 是 其 林 分 结 构 、 树 种 生 物 学 特 性 等 综 合 作 用 的 结 果 [ 9  ̄ 1 3 ] . 其 中 ꎬ 高 成 德 等 [ 1 4 ] 认 为 ꎬ 涵 养 水 源 、 改 善 水 质 、 保 持 水 土 是 水 源 涵 养 林 分 主 要 作 用 ꎻ 邓 坤 枚 等 [ 1 5 ] 认 为 ꎬ 森 林 具 有 涵 养 水 源 的 功 能 是 整 个 森 林 系 统 各 组 分 与 自 然 环 境 长 期 作 用 的 结 果 . 目 前 的 研 究 多 以 森 林 生 态 系 统 水 循 环 为 出 发 点 ꎬ 采 用 水 量 平 衡 、 降 水 储 量 、 蓄 水 估 算 、 径 流 系 数 等 多 种 方 法 对 实 物 量 进 行 核 算 [ 1 6  ̄ 1 8 ] . 利 用 降 水 储 量 法 估 算 森 林 水 源 涵 养 量 方 法 简 便 易 行 ꎬ 可 操 作 性 强 ꎬ 但 是 林 地 降 水 量 的 实 际 比 例 还 难 以 准 确 估 计 [ 1 9 ] . 而 降 水 储 量 法 、 水 量 平 衡 法 内 涵 接 近 ꎬ 可 以 反 映 实 际 水 源 涵 养 值 ꎬ 适 用 于 大 范 围 估 算 水 源 涵 养 功 能 [ 2 0  ̄ 2 1 ] . 另 外 ꎬ 从 水 源 涵 养 空 间 分 布 的 角 度 来 看 ꎬ 森 林 水 源 涵 养 能 力 受 生 态 系 统 类 型 、 气 候 因 子 、 土 壤 理 化 性 质 、 地 形 地 貌 等 因 素 的 影 响 ꎬ 在 空 间 上 存 在 较 大 的 异 质 性 [ 2 2  ̄ 2 5 ] . 这 些 研 究 的 视 角 多 集 中 于 水 源 涵 养 林 建 设 规 划 与 成 效 评 估 、 水 源 涵 养 区 补 偿 机 制 等 ꎬ 普 遍 对 不 同 森 林 生 态 系 统 进 行 了 高 度 的 概 化 ꎬ 为 今 后 水 生 态 系 统 的 管 理 和 保 护 、 分 析 水 资 源 脆 弱 性 演 变 规 律 与 区 域 差 异 、 寻 找 水 资 源 管 理 和 调 配 的 方 向 提 供 了 许 多 可 借 鉴 的 经 验 和 依 据 . 京 津 冀 水 源 涵 养 相 关 研 究 一 直 是 该 区 域 研 究 的 热 点 ꎬ 但 是 基 于 净 水 源 涵 养 量 的 水 源 涵 养 生 态 服 务 供 受 关 系 及 具 体 空 间 格 局 的 研 究 还 鲜 见 报 道 . 该 研 究 在 A r c G I S 软 件 中 结 合 D E M 高 程 数 据 ꎬ 通 过 流 域 提 取 ꎬ 结 合 京 津 冀 用 水 量 统 计 ꎬ 在 像 元 尺 度 上 定 量 分 析 京 津 冀 净 水 源 涵 养 量 ꎬ 对 其 进 行 时 空 格 局 分 析 ꎬ 并 按 照 水 源 涵 养 生 态 服 务 供 体 区 、 受 体 区 划 分 原 则 确 定 了 京 津 冀 水 源 涵 养 生 态 服 务 供 体 区 和 受 体 区 的 区 域 范 围 . 丰 富 了 京 津 冀 水 源 涵 养 区 共 建 的 相 关 数 据 信 息 ꎬ 有 助 于 明 确 京 津 冀 水 源 涵 养 生 态 服 务 供 受 关 系 ꎬ 为 推 进 京 津 冀 水 资 源 保 护 一 体 化 ꎬ 促 进 京 津 冀 水 资 源 优 化 配 置 ꎬ 缓 解 京 津 严 峻 的 水 资 源 短 缺 问 题 提 供 了 数 据 支 撑 ꎻ 同 时 ꎬ 在 水 源 涵 养 生 态 服 务 供 受 关 系 的 基 础 上 研 究 区 域 水 资 源 的 生 态 补 偿 ꎬ 可 为 明 确 支 付 主 体 与 受 偿 主 体 之 间 的 资 金 补 偿 关 系 提 供 科 学 依 据 ꎬ 以 期 实 现 区 域 社 会 经 济 持 续 健 康 发 展 . 1 材 料 与 方 法 1 􀆰 1 研 究 区 概 况 京 津 冀 位 于 113 2 7 ′ E 11 9 5 0 ′ E 、 3 6 0 5 ′ N 4 2 40 ′ N 之 间 ꎬ 属 于 华 北 平 原 北 部 ꎬ 包 括 北 京 市 、 天 津 市 、 河 北 省 ꎻ 区 域 国 土 面 积 约 21 10 4 km 2 ꎬ 常 住 人 口 约 1􀆰 1 1 0 8 人 . 该 区 域 地 势 西 北 高 东 南 低 ꎬ 地 貌 类 型 多 样 ꎬ 从 西 北 向 东 南 依 次 为 坝 上 高 原 、 燕 山 和 太 行 山 山 地 、 河 北 平 原 三 大 地 貌 单 元 . 气 候 类 型 为 温 带 大 陆 性 季 风 气 候 ꎬ 年 均 气 温 为 0 1 3 ℃ ꎬ 年 均 降 水 量 为 3 0 0 8 00 m m . 主 要 土 壤 类 型 为 栗 钙 土 、 棕 壤 、 褐 土 和 潮 土 . 区 域 植 被 类 型 从 西 北 向 东 南 方 向 逐 渐 更 替 ꎬ 分 为 坝 上 草 原 、 山 地 丘 陵 落 叶 阔 叶 林 、 平 原 落 叶 阔 叶 林 和 滨 海 平 原 盐 生 植 物 4 个 植 被 带 区 . 区 域 最 大 的 水 系 为 海 河 水 系 ꎬ 其 多 年 平 均 径 流 量 为 76 10 8 m 3 ꎬ 流 域 面 积 达 2 6 10 4 km 2 ꎬ 由 北 运 河 、 永 定 河 、 大 清 河 、 子 牙 河 、 南 运 0 0 1 1第 7 期 翟 月 鹏 等 京 津 冀 水 源 涵 养 生 态 服 务 供 体 区 与 受 体 区 范 围 的 划 分 河 5 条 河 流 组 成 . 滦 河 水 系 是 流 经 京 津 冀 的 第 二 大 水 系 ꎬ 其 多 年 年 均 径 流 量 为 50􀆰 3 1 0 8 m 3 ꎬ 流 域 面 积 达 5 10 4 km 2 . 京 津 冀 属 严 重 资 源 性 缺 水 地 区 ꎬ 北 京 市 、 天 津 市 人 均 水 资 源 量 已 不 足 1 00 m 3 ꎬ 远 低 于 国 际 公 认 的 人 均 1 00 0 m 3 的 缺 水 警 戒 线 ꎬ 而 环 绕 京 津 的 河 北 省 人 均 水 资 源 量 也 仅 为 全 国 平 均 水 平 的 1 ∕ 7 . 京 津 冀 水 资 源 保 护 与 供 需 安 全 面 临 巨 大 压 力 ꎬ 急 需 共 同 采 取 行 动 加 以 解 决 . 1􀆰 2 数 据 来 源 及 处 理 该 研 究 使 用 的 数 据 主 要 有 气 象 数 据 、 土 地 覆 被 数 据 、 植 被 覆 盖 度 数 据 、 D E M 高 程 数 据 及 其 他 相 关 数 据 等 . 气 象 数 据 来 源 于 中 国 气 象 局 网 站 的 中 国 地 面 气 候 标 准 值 数 据 集 ꎬ 包 括 京 津 冀 内 26 个 观 测 台 站 测 得 的 20 00 2 01 0 年 的 降 水 量 、 相 对 湿 度 等 数 据 ꎬ 并 利 用 A r c G I S 空 间 分 析 中 的 反 距 离 权 重 插 值 法 进 行 插 值 . 土 地 覆 被 数 据 来 自 中 国 科 学 院 南 京 地 理 与 湖 泊 研 究 所 湖 泊  ̄ 流 域 数 据 集 成 与 模 拟 中 心 ꎬ 比 例 尺 均 为 1 ∶ 10 0 0 00 . 植 被 覆 盖 度 数 据 是 基 于 像 元 二 分 模 型 ꎬ 利 用 归 一 化 植 被 指 数 估 算 得 到 . D E M 高 程 数 据 为 S R T M 地 形 数 据 ꎬ 空 间 分 辨 率 为 90 m ꎬ 从 中 国 科 学 院 计 算 机 网 络 信 息 中 心 国 际 科 学 数 据 镜 像 中 心 网 站 获 得 ꎬ 同 时 利 用 京 津 冀 行 政 区 边 界 裁 切 得 到 研 究 区 域 的 D E M 数 据 . 其 他 数 据 包 括 京 津 冀 行 政 区 界 限 的 矢 量 数 据 和 京 津 冀 的 用 水 量 数 据 等 ꎬ 其 中 ꎬ 用 水 量 数 据 从 北 京 市 、 天 津 市 、 河 北 省 三 地 的 水 资 源 公 报 、 水 资 源 简 报 及 水 利 大 全 中 获 取 . 需 要 说 明 的 是 ꎬ 该 研 究 主 要 用 到 的 基 础 数 据 是 地 形 地 貌 、 气 候 水 文 、 经 济 、人 口 等 ꎬ通 过 对 研 究 区 遥 感 数 据 、 气 象 数 据 及 统 计 年 鉴 分 析 ꎬ发 现 这 些 数 据 中 最 活 跃 的 因 素 在 近 些 年 来 并 没 有 发 生 质 的 变 化 ꎬ 所 以 研 究 成 果 具 有 一 定 科 学 意 义 和 参 考 价 值 . 1􀆰 3 供  ̄ 受 生 态 域 理 论 高 吉 喜 [ 2 6 ] 在 其 提 出 的 供  ̄ 受 生 态 域 理 论 模 型 中 指 出 ꎬ 生 态 供 体 是 生 态 域 中 提 供 生 态 服 务 的 生 态 功 能 体 ꎬ 生 态 受 体 是 生 态 域 中 接 受 生 态 服 务 的 生 态 功 能 体 . 生 态 介 质 指 在 区 域 内 或 区 域 之 间 联 系 不 同 生 态 功 能 体 或 不 同 生 态 单 元 的 生 态 要 素 . 自 然 生 态 系 统 通 过 水 、 空 气 、 资 源 三 类 不 同 的 生 态 介 质 将 生 态 供 体 和 生 态 受 体 相 联 结 ꎬ 形 成 流 域 、 风 域 和 资 源 域 三 类 完 整 的 供  ̄ 受 生 态 域 . 在 生 态 域 内 ꎬ 生 态 供 体 与 生 态 受 体 之 间 存 在 紧 密 配 合 与 相 互 影 响 的 耦 合 关 系 ꎬ 生 态 受 体 区 的 发 展 依 赖 生 态 供 体 区 的 供 给 能 力 且 二 者 相 互 依 存 . 如 以 水 资 源 作 为 生 态 介 质 的 流 域 内 ꎬ 上 游 生 态 环 境 良 好 的 山 区 生 态 供 体 为 下 游 城 市 群 、 农 业 生 产 区 生 态 受 体 的 涵 养 水 源 ꎬ 形 成 一 个 完 整 的 复 合 型 生 态 单 元 . 流 域 生 态 功 能 体 的 识 别 与 划 分 方 案 代 表 流 域 自 然 生 态 要 素 和 经 济 社 会 要 素 所 体 现 的 流 域 生 态 功 能 体 相 互 之 间 的 有 机 配 置 ꎬ 反 映 出 人 类 活 动 强 烈 区 受 体 与 流 域 生 态 功 能 区 供 体 的 相 互 影 响 和 作 用 . 该 研 究 基 于 净 水 源 涵 养 量 探 索 如 何 界 定 生 态 供 体 与 生 态 受 体 的 空 间 地 理 范 围 ꎬ 直 观 解 析 京 津 冀 各 区 域 之 间 的 水 源 涵 养 生 态 服 务 供 受 关 系 . 1 􀆰 4 水 源 涵 养 功 能 估 算 相 关 方 法 降 水 储 量 法 与 水 量 平 衡 法 内 涵 相 似 ꎬ 适 合 大 范 围 的 宏 观 生 态 功 能 计 算 ꎬ 但 估 算 方 法 各 有 优 劣 [ 2 7 ] . 降 水 储 量 法 是 指 在 产 流 降 雨 条 件 下 ꎬ 将 有 植 被 覆 盖 地 区 比 裸 地 减 少 的 地 表 径 流 量 作 为 植 被 的 水 源 涵 养 量 ꎬ 其 优 点 是 简 便 易 行 、 可 操 作 性 强 ꎬ 但 由 于 森 林 生 态 系 统 的 蒸 散 受 树 种 、 林 龄 、 海 拔 、 降 水 量 等 多 因 素 的 影 响 ꎬ 因 此 森 林 涵 养 水 量 占 有 林 地 降 水 量 的 实 际 比 例 难 以 准 确 估 计 . 水 量 平 衡 法 是 指 降 水 量 与 蒸 散 量 之 差 ꎬ 其 优 点 是 通 过 降 水 量 与 蒸 散 量 以 及 其 他 消 耗 的 差 即 可 以 准 确 地 计 算 水 源 涵 养 量 ꎬ 是 目 前 使 用 频 率 最 高 的 方 法 . 但 蒸 散 量 目 前 还 难 以 准 确 测 量 ꎬ 同 时 估 算 结 果 可 能 受 降 水 量 趋 势 、 气 象 站 点 影 响 ꎬ 导 致 降 水 量 插 值 结 果 出 现 明 显 的 痕 迹 . 为 了 使 测 算 结 果 更 加 精 确 ꎬ 该 研 究 综 合 两 种 方 法 进 行 计 算 ꎬ 即 在 产 流 降 雨 条 件 下 水 源 涵 养 量 以 减 少 的 径 流 量 为 主 ꎬ 其 他 情 况 下 采 用 降 水 量 与 蒸 散 量 之 差 代 表 水 源 涵 养 量 ꎬ 最 后 将 不 同 情 况 下 的 水 源 涵 养 量 求 和 即 为 整 体 水 源 涵 养 量 . 1 􀆰 4􀆰 1 降 水 储 量 法 基 于 降 水 储 量 法 计 算 涵 养 水 源 功 能 量 ꎬ 需 考 虑 草 地 与 林 地 两 种 生 态 系 统 [ 2 8  ̄ 2 9 ] . 草 地 生 态 系 统 的 涵 养 水 源 功 能 量 评 估 Q 1 = A g J 0 k R 0 - R g 1 式 中 Q 1 为 草 地 生 态 系 统 涵 养 水 分 较 裸 地 的 增 加 量 ꎬ m m ꎻ A g 为 草 地 面 积 ꎬ km 2 ꎻ J 0 为 年 降 雨 总 量 ꎬ m m ꎻ k 为 研 究 区 产 流 降 雨 量 占 总 降 雨 量 的 比 例 ꎬ 北 方 地 区 产 流 降 雨 比 例 为 0􀆰 4 [ 3 0 ] ꎻ R 0 为 产 流 降 雨 条 件 下 裸 地 降 雨 径 流 率 ꎬ 其 值 为 1ꎻ R g 为 产 流 降 雨 条 件 下 草 地 降 雨 径 流 率 ꎬ 其 与 草 地 植 被 覆 盖 度 P g 呈 显 著 负 相 关 关 系 [ 3 1 ] . R g = - 0 􀆰 3 18 7 P g + 0 􀆰 364 03 2 把 式 2 代 入 式 1 得 出 Q 1 = 0􀆰 3 17 8 A g J 0 k P g + A g J 0 k R 0 - 0 􀆰 364 0 3 3 林 地 生 态 系 统 的 涵 养 水 源 功 能 量 评 估 1 0 1 1 环 境 科 学 研 究 第 3 2 卷 Q 2 = A f J 0 k R 0 - R f 4 式 中 Q 2 为 林 地 生 态 系 统 涵 养 水 分 较 裸 地 的 增 加 量 ꎬ m m ꎻ A f 为 林 地 面 积 ꎬ km 2 ꎻ R f 为 产 流 降 雨 条 件 下 林 地 降 雨 径 流 率 ꎬ 其 与 林 地 植 被 覆 盖 度 P f 呈 显 著 负 相 关 关 系 [ 3 2 ] ꎬ 相 关 系 数 在 0 􀆰 4 63

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