一種陸域廢棄場地的生態安全評估與優化方法和系統的製作方法
2023-05-20 22:01:11
一種陸域廢棄場地的生態安全評估與優化方法和系統的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種陸域廢棄場地的生態安全評估與優化方法和系統，該方法包括：針對選定的陸域廢棄場地進行場地調查；根據所述場地調查的結果確定所述陸域廢棄場地的汙染等級；根據所述場地調查結果對所述陸域廢棄場地進行阻力因子模型分析，計算所述陸域廢棄場地的最小累積阻力及其相應遷移路線；根據所述陸域廢棄場地的汙染等級和其最小累積阻力獲取所述陸域廢棄場地的生態安全評估指標；根據所述生態安全評估指標結果進行陸域廢棄場地生態修復技術方案比選與優化。本發明針對陸域廢棄場地的景觀生態修復技術需求，從生態安全角度提供了可操作性強的生態安全評估與優化方法和系統。
【專利說明】一種陸域廢棄場地的生態安全評估與優化方法和系統
【技術領域】
[0001] 本發明涉及土地生態修復【技術領域】，尤其涉及一種陸域廢棄場地的生態安全評估 與優化方法和系統。
【背景技術】
[0002] 陸域廢棄場地，主要是指由於大量堆積或掩埋工業廢渣或生活垃圾，使土地失去 原有使用功能的地塊。陸域廢棄場地由於被工業廢渣或生活垃圾汙染，通常積累了高濃度 的有機或無機汙染物，使其上的植被、動物以及微生物的生態系統遭到破壞。它的危害主 要有：（1)工業廢渣或生活垃圾的堆積不僅佔用大量土地資源，而且對自然或人文景觀造 成了破壞；（2)堆積或掩埋的工業廢渣和生活垃圾，其中的重金屬和有機汙染物極容易在 颳風、降水等自然因素影響下滲透、遷移或向周邊擴散，從對廢棄場地本身和周邊環境的土 壤、大氣和地下、地表水環境造成汙染。陸域廢棄場地同時具有一定的景觀潛質，以景觀設 計為主導，建設針對廢棄場地的生態修復技術與工程，與相關環境保護、區域規劃和社會經 濟等各學科的交叉融合，是解決陸域廢棄場地環境問題的科學途徑。
[0003] 由於經濟、社會和環境保護發展水平的差異，我國陸域廢棄場地主要集中於村鎮 地區，其景觀生態特徵通常具有汙染程度低、尺度小、與人類活動關係緊密等特點。對廢 棄場地生態修復的技術與實踐研究表明，村鎮陸域廢棄場地的景觀生態修復主要有三個方 向：即恢復成農業用地、改造成林業用地，以及建設為景觀休閒用地等。陸域廢棄場地景觀 生態修復中，汙染土壤的生態毒性是生態恢復措施需要解決的首要問題，將景觀生態學的 "源一匯"理論應用於陸域廢棄場地景觀生態修復，通過優化景觀格局，在源頭減少汙染物 的產生和釋放，在汙染物運移過程中進行攔截並促進其向無害形態的轉化，是陸域廢棄場 地生態修復的重要手段。根據修復原理，常用的景觀生態修復技術主要有兩大類：一是利用 植物修復與緩衝帶對汙染物進行吸收、轉化和阻截；二是利用自然和人工溼地使汙染物在 其中沉澱、降解或被水生生物吸收。對於陸域廢棄場地，通常不具備建立水域生態系統的條 件，因此自然和人工溼地應用受到一定限制，宜以植被緩衝帶作為主要景觀化手段。
[0004] 生態安全是指在一定時空範圍內，生態系統能夠保持其結構與功能少受或不受威 脅的健康狀態，並能為人類社會經濟的可持續發展提供服務，從而達到維持土地自然一社 會一經濟複合系統長期協調發展的目的。土地利用變化與生態安全水平密切相關，可通過 改變植被、水文、土壤等因素而改變生態系統的安全狀態。構建符合區域生態安全的土地利 用格局，是實現區域土地可持續利用的有效途徑，也是進行廢棄汙染場地景觀生態修復的 基本要求。然而，在現有技術中，景觀生態學中的景觀格局優化模型主要是針對區域、流域、 城市等大、中尺度的區域規模，在村鎮廢棄場地等微尺度的實際應用中尚無先例。
【發明內容】
[0005] 本發明提供一種陸域廢棄場地的生態安全評估與優化方法和系統，以解決現有技 術中的景觀格局優化模型無法適用於微尺度場地的實際應用的技術問題。
[0006] 為解決上述技術問題，本發明提供一種陸域廢棄場地的生態安全評估與優化方 法，包括：
[0007] 針對選定的陸域廢棄場地進行場地調查；
[0008] 根據所述場地調查的結果確定所述陸域廢棄場地的汙染等級；
[0009] 根據所述場地調查結果對所述陸域廢棄場地進行阻力因子模型分析，計算所述陸 域廢棄場地的最小累積阻力及其相應遷移路線；
[0010] 根據所述陸域廢棄場地的汙染等級和其最小累積阻力獲取所述陸域廢棄場地的 生態安全評估指標；
[0011] 根據所述生態安全評估指標結果進行陸域廢棄場地生態修復技術方案比選與優 化。
[0012] 進一步地，所述場地調查包括：
[0013] 汙染源調查、區域範圍調查和生態系統調查。
[0014] 進一步地，所述根據所述場地調查的結果確定所述陸域廢棄場地的汙染等級包 括：
[0015] 根據不同類型的陸域廢棄場地，針對不同的汙染物進行陸域廢棄場地的汙染等級 劃分，選取汙染等級最高的作為該陸域廢棄場地的汙染等級。
[0016] 進一步地，
[0017] 所述根據所述場地調查結果對所述陸域廢棄場地進行阻力因子模型分析，計算所 述陸域廢棄場地的最小累積阻力及其相應遷移路線包括：
[0018] 基於最小累積阻力模型，將所述陸域廢棄場地劃分為多個景觀單元，利用公式
【權利要求】
1. 一種陸域廢棄場地的生態安全評估與優化方法，其特徵在於，包括： 針對選定的陸域廢棄場地進行場地調查； 根據所述場地調查的結果確定所述陸域廢棄場地的汙染等級； 根據所述場地調查結果對所述陸域廢棄場地進行阻力因子模型分析，計算所述陸域廢 棄場地的最小累積阻力及其相應遷移路線； 根據所述陸域廢棄場地的汙染等級和其最小累積阻力獲取所述陸域廢棄場地的生態 安全評估指標； 根據所述生態安全評估指標結果進行陸域廢棄場地生態修復技術方案比選與優化。
2. 根據權利要求1所述的陸域廢棄場地的生態安全評估與優化方法，其特徵在於，所 述場地調查包括： 汙染源調查、區域範圍調查和生態系統調查。
3. 根據權利要求1所述的陸域廢棄場地的生態安全評估與優化方法，其特徵在於，所 述根據所述場地調查的結果確定所述陸域廢棄場地的汙染等級包括： 根據不同類型的陸域廢棄場地，針對不同的汙染物進行陸域廢棄場地的汙染等級劃 分，選取汙染等級最高的作為該陸域廢棄場地的汙染等級。
4. 根據權利要求1至3中任一項所述的陸域廢棄場地的生態安全評估與優化方法，其 特徵在於： 所述根據所述場地調查結果對所述陸域廢棄場地進行阻力因子模型分析，計算所述陸 域廢棄場地的最小累積阻力及其相應遷移路線包括： 基於最小累積阻力模型，將所述陸域廢棄場地劃分為多個景觀單元，利用公式
計算所述陸域廢棄場地的最小累積阻力MCR及其相應遷移路 線. 其中：f為最小累積阻力與汙染物遷移過程的正相關係數；Dij為汙染物從景觀單元i到景觀單元j的以景觀單元邊緣距離計算的遷移距離；Ri為景觀單元i對該陸域廢棄場地 汙染物遷移的阻力係數，通過對不同的阻力因子進行等級劃分後結合相應的阻力因子的權 重計算而獲得；2為汙染物從汙染源到陸域廢棄場地範圍外的遷移路線上，所穿越的所有 景觀單元的距離和阻力的累積；min為所述陸域廢棄場地對於不同的遷移路線取累積阻力 的最小值； 所述根據所述陸域廢棄場地的汙染等級和其最小累積阻力獲取所述陸域廢棄場地的 生態安全評估指標包括： 利用公式I=C/MCR計算所述陸域廢棄場地的生態安全評估指標，其中I為生態安全 評估指標，C為所述陸域廢棄場地的汙染等級。
5.-種陸域廢棄場地的生態安全評估與優化系統，其特徵在於，包括： 場地調查單元，用於針對選定的陸域廢棄場地進行場地調查； 汙染等級確定單元，用於根據所述場地調查的結果確定所述陸域廢棄場地的汙染等 級； 最小累積阻力計算單元，用於根據所述場地調查結果對所述陸域廢棄場地進行阻力因 子模型分析，計算所述陸域廢棄場地的最小累積阻力及其相應遷移路線； 指標獲取單元，用於根據所述陸域廢棄場地的汙染等級和其最小累積阻力獲取所述陸 域廢棄場地的生態安全評估指標； 比選優化單元，用於根據所述生態安全評估指標結果進行陸域廢棄場地生態修復技術 方案比選與優化。
6. 根據權利要求5所述的陸域廢棄場地的生態安全評估與優化系統，其特徵在於，所 述場地調查單元用於： 針對選定的陸域廢棄場地進行汙染源調查、區域範圍調查和生態系統調查。
7. 根據權利要求5所述的陸域廢棄場地的生態安全評估與優化系統，其特徵在於，所 述汙染等級確定單元用於： 根據不同類型的陸域廢棄場地，針對不同的汙染物進行陸域廢棄場地的汙染等級劃 分，選取汙染等級最高的作為該陸域廢棄場地的汙染等級。
8. 根據權利要求5-7中任一項所述的陸域廢棄場地的生態安全評估與優化系統，其特 徵在於： 所述最小累積阻力計算單元用於： 基於最小累積阻力模型，將所述陸域廢棄場地劃分為多個景觀單元，利用公式
計算所述陸域廢棄場地的最小累積阻力MCR及其相應遷移路 線. 其中：f為最小累積阻力與汙染物遷移過程的正相關係數；Dij為汙染物從景觀單元i到景觀單元j的以景觀單元邊緣距離計算的遷移距離；Ri為景觀單元i對該陸域廢棄場地 汙染物遷移的阻力係數，通過對不同的阻力因子進行等級劃分後結合相應的阻力因子的權 重計算而獲得；2為汙染物從汙染源到陸域廢棄場地範圍外的遷移路線上，所穿越的所有 景觀單元的距離和阻力的累積；min為所述陸域廢棄場地對於不同的遷移路線取累積阻力 的最小值； 所述指標獲取單元用於： 利用公式I=C/MCR計算所述陸域廢棄場地的生態安全評估指標，其中I為生態安全 評估指標，C為所述陸域廢棄場地的汙染等級。
【文檔編號】G06Q10/04GK104268661SQ201410542441
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月14日 優先權日:2014年10月14日
【發明者】趙巖, 陳家軍, 馬俊偉 申請人:北京師範大學