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北京市官厅水库水资源生态补偿机制研究 1 研究领域的背景 1.1 官厅水库流域水系现状 官方水库位于北京西北部，蒙古高原与华北平原之间。有桑干河、大河和苏水河，流域面积470万hm。永定河发源于434.02hm，占总盆地的92.3%。官厅水库是新中国成立后建设的第一座大型水库,1951年10月动工,1954年5月竣工,1958年开始供水,供水范围包括北京市、河北省和天津市,拦河坝左岸原有一官厅村,水库因而得名。官厅水库是一座兼具防洪、供水、发电、灌溉功能的多年调节水库,是根治永定河流域开发的重点工程。官厅水库流域为温带半干旱区,属大陆季风型气候,夏季短,冬季长,多风少雨,气候干燥。常年平均入库径流量8.8亿m3。 作为北京市的一个重要供水水源地,官厅水库曾经长期承担着北京市区1/4人口的生活用水、京西地区13个大中型企业生产用水及城郊23个湖泊和公园景观用水的供给任务,同时还为25个农业取水口供水。官厅水库流域上游地区分布了张家口市主要的工矿企业和城镇,自80年代后期以来,流域上游地区经济发展的需求和人口的增加,用水量及工业废污水排放量逐年增大,同时流域水土流失严重,大量泥沙、农药及化肥进入库区,导致官厅水库水量下降、水质恶化。水库流域整体环境的变化,以及越来越多的人为因素,导致了官厅水库水质的急剧恶化,富营养化极其严重,甚至爆发了蓝藻水华,1997年底官厅水库被迫退出了北京市饮用水供水系统,仅用于工业灌溉和城市景观补水。 1.2 北京市新农村建设区 官厅水库流域范围包括河北省张家口市桥东区、桥西区、宣化区、下花园区和崇礼县、怀安县、万全县、阳原县、蔚县、涿鹿县、怀来县、宣化县四区八县以及北京市(图1)。 2 全球环境变化研究现状 20世纪80年代以来,伴随着经济的发展,温室效应、臭氧层破坏、森林锐减、物种灭绝、土地退化和淡水资源短缺等全球性环境问题对人类生存和发展构成了很大的威胁,全球环境变化研究已成为国际社会关注的热点。作为全球环境变化研究的核心领域之一,土地利用变化不仅改变了地表自然景观面貌,也改变了生态系统的结构和功能,从而引起生态系统服务价值的变化。因此,在土地利用变化的基础上研究生态系统服务具有重要意义。 2.1 学习方法 2.1.1 不同用地的利用 根据中国质量监督检验检疫总局和中国国家标准化管理委员会联合颁布的《土地利用现状分类》(GB/T 21010-2007),采用一级分类,即耕地、林地、草地、水域、建设用地(城乡、工矿以及居民用地)、未利用土地六类。通过解译三期遥感影像,获得官厅水库流域1985年、1995年和2000年三期土地利用数据,在Arc GIS的环境下,对这3个时期的土地利用状况两两进行叠加,结合数据处理软件,提取发生变化的数据,获得官厅水库流域1985年-1995年、1995年-2000年的土地利用转移矩阵,以反映官厅水库流域土地利用类型相互转化的定量关系,同时进行各地类面积量算。 2.1.2 生态保护与研究服务 生态系统服务是指人类从生态系统获得的各种惠益,根据功能将生态系统服务划分为供给服务、调节服务、文化服务和支持服务(MA),供给服务包括食物生产等,调节服务包括气体调节、气候调节、水源涵养、废弃物处理、生物多样性保护等,支持服务主要有土壤形成与保护、原材料等。 1997年,R.Costanza等人在著名杂志《Nature》上发表了“全球生态系统服务价值和自然资产”一文,提出了全球生态系统服务功能评价模型,我国学者谢高地等人根据中国的实际情况,针对模型的不足,对200位生态学者进行问卷调查,制定了中国陆地生态系统单位面积服务价值表(见表1)。 结合官厅水库流域的实际情况,套用Costanza的生态系统服务价值公式和谢高地等人的中国陆地生态系统单位面积服务价值表来计算官厅水库流域生态系统服务价值,其计算公式为: 2.2 流域土地利用变化分析 2.2.1 不同地区、不同土地、建设用地面积、2. 通过土地利用变化的分析(图2,表2),在1985年-2000年的15年间,6种土地利用类型均有变化,耕地、草地面积变化为先减少后增加,林地、水域、未利用土地经历了先增加后减少,建设用地面积处在一直增加的过程。1985年-1995年和1995年-2000年间,面积变化幅度均为林地最大,其次为草地、耕地、未利用土地、水域、建设用地。 1985年-1995年间,林地面积增加了20.50万hm2,变化率高达38.84%;草地面积减少幅度也比较大,为17.51万hm2,变化率达31.85%;耕地面积减少了6.70万hm2,由于其面积基数最大,其变化率仅为8.28%;未利用土地面积增加了2.73万hm2,由于未利用土地面积最少,其变化率高达278%;水域和建设用地面积均增加约5000hm2。 1995年-200