干旱区绿洲新疆石河子垦区地下水生态系统安全评价
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
２０１８ 年 ５ 月
第 ３１ 卷㊀ 第 ５ 期
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ
环㊀ 境㊀ 科㊀ 学㊀ 研㊀ 究
Ｖｏｌ.３１石河子垦区地下水生态系统安全评价[ Ｊ] . 环境科学研究ꎬ２０１８ꎬ３１(５) :９１９￣９２６. Ｓｃｉｅｎｃｅｓꎬ２０１８ꎬ３１(５) :９１９￣９２６.
收稿日期: ２０１７￣０９￣１８㊀ ㊀ ㊀ 修订日期: ２０１７￣１２￣１８
ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｉｎ ｃｒｉｓｉｓ ｓｔａｔｅꎬ ｏｃｃｕｐｙｉｎｇ １６������ ８％ ｏｆ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｒｅｃｌａｍａｔｉｏｎ ａｒｅａ. (３) Ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｉｎ
ＸＵ Ｂｉｎ １ꎬ ２ ꎬ ＺＨＡＮＧ Ｙａｎ ３
２.Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｓｕｂｓｕｒｆａｃｅ Ｈｙｄｒｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｉｎ Ａｒｉｄ Ｒｅｇｉｏｎꎬ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎꎬ Ｃｈａｎｇᶄａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｘｉᶄａｎ
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｔｏ ａｓｓｅｓｓ ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｉｎ Ｓｈｉｈｅｚｉ ｒｅｃｌａｍａｔｉｏｎ ａｒｅａ ｉｎ Ｘｉｎｊｉａｎｇ Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔꎬ ｓｏｃｉｅｔｙ ａｎｄ ｅｃｏｎｏｍｙ. Ｐｒｉｎｃｉｐａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｇｒｅｙ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｗｅｒｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｓｃｒｅｅｎ １６ ｔｙｐｉｃａｌ ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｇｒａｄｅ ａｎｄ ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｆｏｒ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｉｎ ａｒｉｄ ｏａｓｉｓ ｗｅｒｅ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ. Ａｎａｌｙｔｉｃ ｈｉｅｒａｒｃｈｙ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｅｎｔｒｏｐｙ ｍｅｔｈｏｄ ｗｅｒｅ ａｄｏｐｔｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｉｎｄｉｃａｔｏｒ ｗｅｉｇｈｔ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ. Ｍｅｍｂｅｒｓｈｉｐ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ ｄｉｓｔｒｉｃｔ ａｎｄ Ｍａｎａｓ ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ ｄｉｓｔｒｉｃｔ ｐｏｓｓｅｓｓ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｍｅｍｂｅｒｓｈｉｐ ｆｏｒ ｔｈｅ ｆａｉｒｌｙ ｓａｆｅ ｇｒａｄｅ ( ｂｅｉｎｇ ３２������ ２％ꎬ ３５������ ４％ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ ｗｅｒｅ ｄｅｆｉｎｅｄꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ ｍｕｌｔｉ￣ｌｅｖｅｌ ｆｕｚｚｙ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ａｓｓｅｓｓ ｔｈｅ
ＸＵ Ｂｉｎꎬ ＺＨＡＮＧ Ｙａｎ. Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｏｆ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｉｎ ａｒｉｄ ｏａｓｉｓ Ｓｈｉｈｅｚｉ ｒｅｃｌａｍａｔｉｏｎ ａｒｅａ ｉｎ Ｘｉｎｊｉａｎｇ [ Ｊ] . Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ
干旱区绿洲新疆石河子垦区地下水生态系统安全评价
[１￣３]
下水生态环境良性发展具有重要的实际应用价值[１] . 该研究以我国西北干旱区典型绿洲
河子垦区为例ꎬ从垦区实际情况与地下水生态安全等 问题出发ꎬ以保护和改善生态环境㊁ 实现地下水资源 可持续利用为目标ꎬ构建地下水生态安全评价指标体 环境㊁社会以及经济统计数据ꎬ 对新疆石河子垦区的 地下水生态系统安全状况进行评价ꎬ以期为垦区地下 系ꎬ基于广义多级模糊综合评判法ꎬ 结合自然㊁ 生态㊁ 水资源开发利用和生态环境保护提供决策依据.
新疆石
可替代的地位ꎬ解决好干旱区地下水生态系统问题ꎬ .
研究开展的较早ꎬ并逐渐形成了生态水文学与水文生 态学
[３￣５]
国外学者对于水循环与生态系统相互依赖关系 . 随着地下水对维持生物多样性与生态系统
１㊀ 材料与方法
过程的重要性日益得到重视ꎬ以地下水生态系统为研 究对象的地下水生态学逐渐成为独立的水文生态学 分支 [６￣７] . 地下水生态系统是地下水系统及与地下水 有依赖关系的生态系统的耦合 [１￣９] . 澳大利亚是世界 上较早开展地下水生态系统研究的国家ꎬ在地下水生 态系统的分类㊁识别㊁评价㊁管理与保护方面形成了完 整的理论体系 [８￣１１] . 近年来ꎬ 欧美研究人员加大了地 下水生态系统的研究力度ꎬ目前的研究热点为土地利 用变化与气候变化的影响评价以及水文￣生态相互作 用机理 [１２￣１５] . 国内学者对于地下水生态系统的研究 起步较晚ꎬ主要集中于地下水水位与陆生植被系统的 近年来在地下水生态系统的健康评价㊁价值评估与生 态安全评价等研究方向取得了一定的进展 [１￣２ꎬ１８￣１９] . 影响因素的基础之上ꎬ根据地下水生态安全评价指标 体系与评价标准ꎬ通过建立相应的评价模型ꎬ 对地下 水生态系统的安全状态给予定性和定量的评价 [１] . 地下水是维系干旱区绿洲生态系统的主要水源ꎬ是控 制地下水生态安全状态的重要因素. 然而最近 ５０ 年 来ꎬ 社会经济发展导致地下水资源与环境压力日益加 大ꎬ地下水生态系统状态不断恶化ꎬ严重影响地区生态 人为进行系统调控ꎬ积极防止地下水生态系统向无序 化方向发展. 对于保护地下水资源ꎬ 实施生态安全管 理ꎬ促进地下水生态系统功能发挥和系统稳定ꎬ推动地 地下水生态安全评价是在分析地下水生态系统 相互关系㊁地下水开发的生态环境效应等方面 [１６￣１７] ꎬ
ＤＯＩ: １０������ １３１９８∕ｊ������ ｉｓｓｎ������ １００１￣６９２９������ ２０１７������ ０４������ １３
Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｏｆ Ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ Ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｉｎ Ａｒｉｄ Ｏａｓｉｓ Ｓｈｉｈｅｚｉ Ｒｅｃｌａｍａｔｉｏｎ Ａｒｅａ ｉｎ Ｘｉｎｊｉａｎｇ
Ｒｅｇｉｏｎꎬ Ｃｈｉｎａ. Ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ５ ａｔｔｒｉｂｕｔｅｓꎬ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｎａｔｕｒｅꎬ ｅｃｏｌｏｇｙꎬ
ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｉｎ ｆｉｖｅ ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ ｄｉｓｔｒｉｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ａｒｅａ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ: ( １) Ｓｈｉｈｅｚｉ ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ ｄｉｓｔｒｉｃｔꎬ Ｊｉｎᶄａｎ ａｎｄ ２７������ ５％ꎬ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ) ꎬ ｗｈｉｃｈ ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ ｄｉｓｔｒｉｃｔｓ ａｒｅ ｉｎ ｆａｉｒｌｙ ｓａｆｅ ｓｔａｔｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍꎬ ｃｏｖｅｒｉｎｇ ５１������ ８％ ｏｆ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｒｅｃｌａｍａｔｉｏｎ ａｒｅａ. ( ２ ) Ｔｈｅ ｍｅｍｂｅｒｓｈｉｐ ｄｅｇｒｅｅ ｆｏｒ Ｍｏｓｕｏｗａｎ ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ ｄｉｓｔｒｉｃｔ ｉｓ ２７������ ２％ꎬ ａｎｄ ｔｈｅ
１. 长安大学环境科学与工程学院ꎬ 陕西 西安㊀ ７１００５４ ３. 长安大学地球科学与资源学院ꎬ 陕西 西安㊀ ７１００５４
徐㊀ 斌１ꎬ２ ꎬ 张㊀ 艳３
２. 长安大学ꎬ 旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室ꎬ 陕西 西安㊀ ７１００５４ 摘要: 为评价干旱区绿洲新疆石河子垦区的地下水生态系统安全状况ꎬ基于自然㊁生态㊁环境㊁社会和经济 ５ 个属性构建了地下 水生态安全评价指标体系ꎬ运用主成分分析法和灰色关联分析方法筛选 １６ 个指标作为干旱区绿洲地下水生态安全评价指标ꎬ制 定了适合于干旱区绿洲的地下水生态安全等级与评价标准ꎬ基于层次分析法和熵值法进行了指标权重分配ꎬ确定了各项评价指 标在不同安全等级的隶属函数ꎬ应用模糊综合评判法对研究区内 ５ 个灌区的地下水生态安全状况进行评价. 结果表明: ① 石河 子灌区㊁金安灌区和玛纳斯灌区对基本安全级别的隶属度最高ꎬ分别为 ３２������ ２％㊁３５������ ４％ 和 ２７������ ５％ꎬ３ 个灌区的地下水生态系统处于 基本安全状态ꎬ区域面积占垦区总面积的 ５１������ ８％ꎻ ②莫索湾灌区地下水生态系统处于危机状态ꎬ相应的隶属度为 ２７������ ２％ꎬ区域面 ３１������ ４％. 研究显示ꎬ评价结果与实际情况基本相符ꎬ综合反映了该区域人类活动与地下水㊁生态系统的相互关系ꎬ证明了模糊综合 评判法在干旱区绿洲地下水生态系统安全评价中具有一定的应用价值. 关键词: 干旱区ꎻ 绿洲ꎻ 地下水ꎻ 生态系统ꎻ 安全评价 文献标志码: Ａ 中图分类号: Ｘ８２２ꎻ Ｐ６４１㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ 文章编号: １００１￣６９２９(２０１８)０５￣０９１９￣０８ 积占垦区总面积的 １６������ ８％ꎻ ③下野地灌区地下水生态系统处于不安全状态ꎬ相应的隶属度为 ２８������ ８％ꎬ 区域面积占垦区总面积的
１.Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ Ｃｈａｎｇᶄａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｘｉᶄａｎ ７１００５４ꎬ Ｃｈｉｎａ ３.Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅａｒｔｈ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓꎬ Ｃｈａｎｇᶄａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｘｉᶄａｎ ７１００５４ꎬ Ｃｈｉｎａ ７１００５４ꎬ Ｃｈｉｎａ
㊀ ２０ ㊀ ㊀ ９
环㊀ 境㊀ 科㊀ 学㊀ 研㊀ 究
第 ３１ 卷
Ｘｉａｙｅｄｉ ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ ｄｉｓｔｒｉｃｔ ｉｓ ｕｎｓａｆｅꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｍｅｍｂｅｒｓｈｉｐ ｉｓ ２８������ ８％. Ｔｈｅ ｕｎｓａｆｅ ａｒｅａ ｃｏｖｅｒｓ ３１������ ４％ ｏｆ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｒｅｃｌａｍａｔｉｏｎ ａｒｅａ. Ｔｈｅ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ｉｎ ａｃｃｏｒｄａｎｃｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｓｉｔｕａｔｉｏｎꎬ ａｎｄ ｒｅｆｌｅｃｔ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｈｕｍａｎ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ａｎｄ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｇｉｏｎ. Ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｐｒｏｖｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｆｕｚｚｙ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｉｓ ａｐｐｌｉｃａｂｌｅ ａｎｄ ｕｓｅｆｕｌ ｉｎ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｉｎ ａｒｉｄ ｏａｓｉｓ. Ｋｅｙｗｏｒｄｓ: ａｒｉｄ ａｒｅａｓꎻ ｏａｓｉｓꎻ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒꎻ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍꎻ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ
㊀ ㊀ 地下水是地球上最丰富且分布最广泛的淡水资 源ꎬ对于人类的生产生活㊁ 社会经济发展具有重要的 意义ꎬ是构成并影响生态环境的重要因素. 干旱区地 表水资源有限ꎬ 人们生产生活以利用地下水资源为 主ꎬ地表生态主要依赖于地下水ꎬ 因此地下水占有不 对于实现水资源的可持续利用和保护干旱区脆弱的 生态环境具有深远的意义
作者简介: 徐斌(１９７８￣) ꎬ男ꎬ河北保定人ꎬ工程师ꎬ博士ꎬ主要从事地下水科学与工程㊁地理信息系统方面研究ꎬｘｕｂｉｎ＠ ｃｈｄ.ｅｄｕ.ｃｎ. 基金项目: 高等学校学科创新引智计划( Ｎｏ.Ｂ０８０３９) ꎻ 中央高校基本科研业务费专项资金( Ｎｏ.３１０８２９１７１００５ꎬ ３１０８２７１７１００６) Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｉｅｓꎬ Ｃｈｉｎａ ( Ｎｏ.３１０８２９１７１００５ꎬ ３１０８２７１７１００６) Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ Ｐｒｏｇｒａｍｍｅ ｏｆ Ｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇ Ｔａｌｅｎｔｓ ｏｆ Ｄｉｓｃｉｐｌｉｎｅ ｔｏ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｉｅｓꎬ Ｃｈｉｎａ ( Ｎｏ. Ｂ０８０３９ ) ꎻ Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｆｕｎｄｓ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｃｅｎｔｒａｌ
第 ３１ 卷㊀ 第 ５ 期
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ
环㊀ 境㊀ 科㊀ 学㊀ 研㊀ 究
Ｖｏｌ.３１石河子垦区地下水生态系统安全评价[ Ｊ] . 环境科学研究ꎬ２０１８ꎬ３１(５) :９１９￣９２６. Ｓｃｉｅｎｃｅｓꎬ２０１８ꎬ３１(５) :９１９￣９２６.
收稿日期: ２０１７￣０９￣１８㊀ ㊀ ㊀ 修订日期: ２０１７￣１２￣１８
ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｉｎ ｃｒｉｓｉｓ ｓｔａｔｅꎬ ｏｃｃｕｐｙｉｎｇ １６������ ８％ ｏｆ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｒｅｃｌａｍａｔｉｏｎ ａｒｅａ. (３) Ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｉｎ
ＸＵ Ｂｉｎ １ꎬ ２ ꎬ ＺＨＡＮＧ Ｙａｎ ３
２.Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｓｕｂｓｕｒｆａｃｅ Ｈｙｄｒｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｉｎ Ａｒｉｄ Ｒｅｇｉｏｎꎬ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎꎬ Ｃｈａｎｇᶄａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｘｉᶄａｎ
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｔｏ ａｓｓｅｓｓ ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｉｎ Ｓｈｉｈｅｚｉ ｒｅｃｌａｍａｔｉｏｎ ａｒｅａ ｉｎ Ｘｉｎｊｉａｎｇ Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔꎬ ｓｏｃｉｅｔｙ ａｎｄ ｅｃｏｎｏｍｙ. Ｐｒｉｎｃｉｐａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｇｒｅｙ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｗｅｒｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｓｃｒｅｅｎ １６ ｔｙｐｉｃａｌ ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｇｒａｄｅ ａｎｄ ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｆｏｒ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｉｎ ａｒｉｄ ｏａｓｉｓ ｗｅｒｅ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ. Ａｎａｌｙｔｉｃ ｈｉｅｒａｒｃｈｙ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｅｎｔｒｏｐｙ ｍｅｔｈｏｄ ｗｅｒｅ ａｄｏｐｔｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｉｎｄｉｃａｔｏｒ ｗｅｉｇｈｔ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ. Ｍｅｍｂｅｒｓｈｉｐ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ ｄｉｓｔｒｉｃｔ ａｎｄ Ｍａｎａｓ ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ ｄｉｓｔｒｉｃｔ ｐｏｓｓｅｓｓ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｍｅｍｂｅｒｓｈｉｐ ｆｏｒ ｔｈｅ ｆａｉｒｌｙ ｓａｆｅ ｇｒａｄｅ ( ｂｅｉｎｇ ３２������ ２％ꎬ ３５������ ４％ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ ｗｅｒｅ ｄｅｆｉｎｅｄꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ ｍｕｌｔｉ￣ｌｅｖｅｌ ｆｕｚｚｙ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ａｓｓｅｓｓ ｔｈｅ
ＸＵ Ｂｉｎꎬ ＺＨＡＮＧ Ｙａｎ. Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｏｆ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｉｎ ａｒｉｄ ｏａｓｉｓ Ｓｈｉｈｅｚｉ ｒｅｃｌａｍａｔｉｏｎ ａｒｅａ ｉｎ Ｘｉｎｊｉａｎｇ [ Ｊ] . Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ
干旱区绿洲新疆石河子垦区地下水生态系统安全评价
[１￣３]
下水生态环境良性发展具有重要的实际应用价值[１] . 该研究以我国西北干旱区典型绿洲
河子垦区为例ꎬ从垦区实际情况与地下水生态安全等 问题出发ꎬ以保护和改善生态环境㊁ 实现地下水资源 可持续利用为目标ꎬ构建地下水生态安全评价指标体 环境㊁社会以及经济统计数据ꎬ 对新疆石河子垦区的 地下水生态系统安全状况进行评价ꎬ以期为垦区地下 系ꎬ基于广义多级模糊综合评判法ꎬ 结合自然㊁ 生态㊁ 水资源开发利用和生态环境保护提供决策依据.
新疆石
可替代的地位ꎬ解决好干旱区地下水生态系统问题ꎬ .
研究开展的较早ꎬ并逐渐形成了生态水文学与水文生 态学
[３￣５]
国外学者对于水循环与生态系统相互依赖关系 . 随着地下水对维持生物多样性与生态系统
１㊀ 材料与方法
过程的重要性日益得到重视ꎬ以地下水生态系统为研 究对象的地下水生态学逐渐成为独立的水文生态学 分支 [６￣７] . 地下水生态系统是地下水系统及与地下水 有依赖关系的生态系统的耦合 [１￣９] . 澳大利亚是世界 上较早开展地下水生态系统研究的国家ꎬ在地下水生 态系统的分类㊁识别㊁评价㊁管理与保护方面形成了完 整的理论体系 [８￣１１] . 近年来ꎬ 欧美研究人员加大了地 下水生态系统的研究力度ꎬ目前的研究热点为土地利 用变化与气候变化的影响评价以及水文￣生态相互作 用机理 [１２￣１５] . 国内学者对于地下水生态系统的研究 起步较晚ꎬ主要集中于地下水水位与陆生植被系统的 近年来在地下水生态系统的健康评价㊁价值评估与生 态安全评价等研究方向取得了一定的进展 [１￣２ꎬ１８￣１９] . 影响因素的基础之上ꎬ根据地下水生态安全评价指标 体系与评价标准ꎬ通过建立相应的评价模型ꎬ 对地下 水生态系统的安全状态给予定性和定量的评价 [１] . 地下水是维系干旱区绿洲生态系统的主要水源ꎬ是控 制地下水生态安全状态的重要因素. 然而最近 ５０ 年 来ꎬ 社会经济发展导致地下水资源与环境压力日益加 大ꎬ地下水生态系统状态不断恶化ꎬ严重影响地区生态 人为进行系统调控ꎬ积极防止地下水生态系统向无序 化方向发展. 对于保护地下水资源ꎬ 实施生态安全管 理ꎬ促进地下水生态系统功能发挥和系统稳定ꎬ推动地 地下水生态安全评价是在分析地下水生态系统 相互关系㊁地下水开发的生态环境效应等方面 [１６￣１７] ꎬ
ＤＯＩ: １０������ １３１９８∕ｊ������ ｉｓｓｎ������ １００１￣６９２９������ ２０１７������ ０４������ １３
Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｏｆ Ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ Ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｉｎ Ａｒｉｄ Ｏａｓｉｓ Ｓｈｉｈｅｚｉ Ｒｅｃｌａｍａｔｉｏｎ Ａｒｅａ ｉｎ Ｘｉｎｊｉａｎｇ
Ｒｅｇｉｏｎꎬ Ｃｈｉｎａ. Ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ５ ａｔｔｒｉｂｕｔｅｓꎬ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｎａｔｕｒｅꎬ ｅｃｏｌｏｇｙꎬ
ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｉｎ ｆｉｖｅ ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ ｄｉｓｔｒｉｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ａｒｅａ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ: ( １) Ｓｈｉｈｅｚｉ ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ ｄｉｓｔｒｉｃｔꎬ Ｊｉｎᶄａｎ ａｎｄ ２７������ ５％ꎬ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ) ꎬ ｗｈｉｃｈ ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ ｄｉｓｔｒｉｃｔｓ ａｒｅ ｉｎ ｆａｉｒｌｙ ｓａｆｅ ｓｔａｔｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍꎬ ｃｏｖｅｒｉｎｇ ５１������ ８％ ｏｆ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｒｅｃｌａｍａｔｉｏｎ ａｒｅａ. ( ２ ) Ｔｈｅ ｍｅｍｂｅｒｓｈｉｐ ｄｅｇｒｅｅ ｆｏｒ Ｍｏｓｕｏｗａｎ ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ ｄｉｓｔｒｉｃｔ ｉｓ ２７������ ２％ꎬ ａｎｄ ｔｈｅ
１. 长安大学环境科学与工程学院ꎬ 陕西 西安㊀ ７１００５４ ３. 长安大学地球科学与资源学院ꎬ 陕西 西安㊀ ７１００５４
徐㊀ 斌１ꎬ２ ꎬ 张㊀ 艳３
２. 长安大学ꎬ 旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室ꎬ 陕西 西安㊀ ７１００５４ 摘要: 为评价干旱区绿洲新疆石河子垦区的地下水生态系统安全状况ꎬ基于自然㊁生态㊁环境㊁社会和经济 ５ 个属性构建了地下 水生态安全评价指标体系ꎬ运用主成分分析法和灰色关联分析方法筛选 １６ 个指标作为干旱区绿洲地下水生态安全评价指标ꎬ制 定了适合于干旱区绿洲的地下水生态安全等级与评价标准ꎬ基于层次分析法和熵值法进行了指标权重分配ꎬ确定了各项评价指 标在不同安全等级的隶属函数ꎬ应用模糊综合评判法对研究区内 ５ 个灌区的地下水生态安全状况进行评价. 结果表明: ① 石河 子灌区㊁金安灌区和玛纳斯灌区对基本安全级别的隶属度最高ꎬ分别为 ３２������ ２％㊁３５������ ４％ 和 ２７������ ５％ꎬ３ 个灌区的地下水生态系统处于 基本安全状态ꎬ区域面积占垦区总面积的 ５１������ ８％ꎻ ②莫索湾灌区地下水生态系统处于危机状态ꎬ相应的隶属度为 ２７������ ２％ꎬ区域面 ３１������ ４％. 研究显示ꎬ评价结果与实际情况基本相符ꎬ综合反映了该区域人类活动与地下水㊁生态系统的相互关系ꎬ证明了模糊综合 评判法在干旱区绿洲地下水生态系统安全评价中具有一定的应用价值. 关键词: 干旱区ꎻ 绿洲ꎻ 地下水ꎻ 生态系统ꎻ 安全评价 文献标志码: Ａ 中图分类号: Ｘ８２２ꎻ Ｐ６４１㊀ ㊀ ㊀ ㊀ ㊀ 文章编号: １００１￣６９２９(２０１８)０５￣０９１９￣０８ 积占垦区总面积的 １６������ ８％ꎻ ③下野地灌区地下水生态系统处于不安全状态ꎬ相应的隶属度为 ２８������ ８％ꎬ 区域面积占垦区总面积的
１.Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ Ｃｈａｎｇᶄａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｘｉᶄａｎ ７１００５４ꎬ Ｃｈｉｎａ ３.Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅａｒｔｈ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓꎬ Ｃｈａｎｇᶄａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｘｉᶄａｎ ７１００５４ꎬ Ｃｈｉｎａ ７１００５４ꎬ Ｃｈｉｎａ
㊀ ２０ ㊀ ㊀ ９
环㊀ 境㊀ 科㊀ 学㊀ 研㊀ 究
第 ３１ 卷
Ｘｉａｙｅｄｉ ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ ｄｉｓｔｒｉｃｔ ｉｓ ｕｎｓａｆｅꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｍｅｍｂｅｒｓｈｉｐ ｉｓ ２８������ ８％. Ｔｈｅ ｕｎｓａｆｅ ａｒｅａ ｃｏｖｅｒｓ ３１������ ４％ ｏｆ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｒｅｃｌａｍａｔｉｏｎ ａｒｅａ. Ｔｈｅ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ｉｎ ａｃｃｏｒｄａｎｃｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｓｉｔｕａｔｉｏｎꎬ ａｎｄ ｒｅｆｌｅｃｔ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｈｕｍａｎ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ａｎｄ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｇｉｏｎ. Ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｐｒｏｖｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｆｕｚｚｙ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｉｓ ａｐｐｌｉｃａｂｌｅ ａｎｄ ｕｓｅｆｕｌ ｉｎ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｉｎ ａｒｉｄ ｏａｓｉｓ. Ｋｅｙｗｏｒｄｓ: ａｒｉｄ ａｒｅａｓꎻ ｏａｓｉｓꎻ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒꎻ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍꎻ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ
㊀ ㊀ 地下水是地球上最丰富且分布最广泛的淡水资 源ꎬ对于人类的生产生活㊁ 社会经济发展具有重要的 意义ꎬ是构成并影响生态环境的重要因素. 干旱区地 表水资源有限ꎬ 人们生产生活以利用地下水资源为 主ꎬ地表生态主要依赖于地下水ꎬ 因此地下水占有不 对于实现水资源的可持续利用和保护干旱区脆弱的 生态环境具有深远的意义
作者简介: 徐斌(１９７８￣) ꎬ男ꎬ河北保定人ꎬ工程师ꎬ博士ꎬ主要从事地下水科学与工程㊁地理信息系统方面研究ꎬｘｕｂｉｎ＠ ｃｈｄ.ｅｄｕ.ｃｎ. 基金项目: 高等学校学科创新引智计划( Ｎｏ.Ｂ０８０３９) ꎻ 中央高校基本科研业务费专项资金( Ｎｏ.３１０８２９１７１００５ꎬ ３１０８２７１７１００６) Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｉｅｓꎬ Ｃｈｉｎａ ( Ｎｏ.３１０８２９１７１００５ꎬ ３１０８２７１７１００６) Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ Ｐｒｏｇｒａｍｍｅ ｏｆ Ｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇ Ｔａｌｅｎｔｓ ｏｆ Ｄｉｓｃｉｐｌｉｎｅ ｔｏ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｉｅｓꎬ Ｃｈｉｎａ ( Ｎｏ. Ｂ０８０３９ ) ꎻ Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｆｕｎｄｓ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｃｅｎｔｒａｌ