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山东省各市自然社会资源聚类分析研究

2019-11-26张守金赵静静王立志

绿色科技 2019年20期
关键词:土地资源聚类分析气候

张守金 赵静静 王立志

摘要:指出了山东省人口基数大,所需的资源量大对环境的影响更大,巨大的人口压力给环境与资源带来了沉重的负担,为保证山东省合理发展、统筹兼顾,以山东省目前的资源环境状况为研究对象,分别从水资源、气候资源、土地及动植物资源和污染物排放几个方面,根据河流湖泊情况、土地利用情况、降水量、日照时间、湿地情况、各市供水用水情况、主要污染物排放量等数据,利用SPSS软件的聚类分析,对山东省17座城市的资源环境状况进行了分析评价,对各市出现的资源环境问题进行了梳理总結,对各区域的资源环境问题进行了深入研究,提出了各个类型城市未来发展的主要问题和发展方向,以期为提高山东人民生活水平、促进山东省发展提供参考。

关键词:聚类分析;水资源;土地资源;气候;污染物排放

中图分类号:X51 文献标识码:A 文章编号:1674-9944(2019)20-0248-04

1引言

山东省位于中国东部以及黄河下游。境域东临海洋,西接大陆,多丘陵,拥有丰富的海洋资源,陆运、海运交通发达,地理环境优越,是我国经济较发达和城市化水平较高的地区。

2018年01月10日,国务院正式批复《山东新旧动能转换综合试验区建设总体方案》(国函[2018]1号),同意设立山东新旧动能转换综合试验区。

在面对市场化的压力下,山东省及时采取了相应对策,不再片面的追求能源效益,逐渐淘汰高耗能、高污染的产业,重视资源协调,改善水资源严重短缺、土地资源遭到破坏和环境污染等问题。因此,进行山东省资源环境的评价有利于资源的合理配置,而这关乎到山东省未来经济发展。

2研究区概况与研究方法

2.1研究区概况

山东省主要分为内陆和半岛两部分,中部地势较高。黄河下游经由山东省入渤海,山东境内河流湖泊分布也较多,比较重要的河流有徒骇河、马颊河、沂河、大汶河、潍河、沭河、弥河等。湖泊大多分布在中部偏西地区。其中,较为重要的湖泊有青沙湖、微山湖、南阳湖、昭阳湖、独山湖、麻大湖、白云湖。

山东省分属于黄河、淮河、海河三大流域。2016年山东省水利局公布的水资源公报上的数据显示,2016年山东省全省平均年降水量658.30mm,2016年全省水资源总量为220.32亿m3,其中地表水资源量为121.18亿m3、地下水资源与地表水资源不重复量为99.14亿m3。当地降水形成的出境与人海水量为52.66亿m3

山东省水资源存在的主要问题:人均、亩占有量稀少,水资源总量严重短缺,空间时间分配不均,易引发旱涝灾害,属于严重缺水的地区。

山东属于暖温带季风气候。雨热同期,气温年较差大。沿海地区温度较低,内陆温度较高。全省光照资源充足,光照时数年均2290~2890h,农作物可以一年两熟。年均降水量一般在550~950mm之间,由东南向西北递减。降水季节分配不均,主要集中于夏季,易形成涝灾,冬、春及晚秋易发生旱象。

据最新统计数据显示,山东省全省的土地总面积为1571.26万hm2,大约占全国总面积的1.63%,居于全国第19位。其中主要包括农业用地面积1157.19万hm2、建设用地面积242.24万hm2、未利用土地面积171.83万hm2

农业用地中,耕地面积为7518920.30hm2、园地面积为1020740.99hm2、林地面积为1351620.46hm2、牧草地面积为34052.95hm2、其他农用地面积为1646554.35hm2

建设用地中,居民点及工矿用地面积约为2010990.65hm2、交通运输用地面积约为161333.97hm2、水利设施用地面积约为250095.55hm2

由于气候适宜,山东省的生物资源种类多数量大。其中,仅植物就有3100余种,还有丰富的药材资源。不仅如此,山东省也是全国粮食作物与经济作物的主要供应省,素有“粮棉油之库,水果水产之乡”之称。动物种类中,陆栖野生脊椎动物达500种,而陆栖无脊椎动物特别是昆虫,其丰富程度山东省达到了中国之最。

3结果与分析

3.1山东省各市土地利用状况聚类分析

全省用地分配中农业用地占大部分,占总面积的73.65%,未利用的土地所占比重为10.93%,在建设用地中,城镇村居民点用地及工矿用地占绝大部分,占建设用地总面积的83.02%。

山东省的农业用地主要以耕地为主,各地分布不均。农业用地中园地分布较为单一,林地则主要分布于中部的山地丘陵区。

山东省的建设用地多分布于工业化、城市化水平较高的地区,例如济青沿线城市群。另外,在一些农村居民点多或需修建水利设施的地区,由于所需建筑面积大,建设用地比重也较大。

山东省的东营、滨州及潍坊市北部由于土壤盐碱化程度高,滩涂和苇地面积比重大,未利用地面积大,占全省未利用地面积的17.87%。此外,还受地形因素的影响,位于山地丘陵区的济南、泰安、临沂等市因丘陵地区难以开发利用,也有较大比重的未利用地分布。

对山东省各市以农用地、城镇村及工矿用地、交通用地、水利设施用地和未利用地这几项指标进行聚类分析,结果如图1所示。由图1所知,可以将山东省各市土地利用状况分成三类,第一类为东营市,第二类为潍坊市、临沂市、青岛市、烟台市,第三类为枣庄市、日照市、威海市、淄博市、泰安市、聊城市、莱芜市、德州市、菏泽市、济南市、滨州市、济宁市。通过各市土地利用状况的聚类分析,可以明确一定区域不同分区的承载力状况,有助于在区域规划中针对不同类型功能分区的特点以及存在的问题,实施因地制宜的发展战略。

3.2山东省各市湿地资源聚类分析

湿地被誉为“地球之肾”,在为人类提供维持生活必需的水和食物、抵御洪涝灾害、调节气候变化、控制污染扩散、美化自然环境等方面发挥着重要作用。

目前全省湿地总面积173.75万hm2,结合前几次的调查结果,湿地面积呈现逐年递减的趋势,并且破碎化日益严重。

根据天然湿地和人工湿地各项面积指标对山东省各市湿地进行聚类分析结果如图2所示。可将山东省各市湿地类型划分为三类,第一类是东營市,第二类是济宁市,其余枣庄市、日照市、威海市、淄博市等山东省其他城市为第三类。这主要与东营市有黄河三角洲湿地,而济宁市有南四湖湿地有关。

3.3山东省各市供水用水聚类分析

2018年山东省全省的总供水量为213.99亿m3。供水量方面主要分析各市地下水量、地表水量两方面数据。用水量方面主要分析各市农业用水量、工业用水量、生活用水量、生态用水量几方面数据。

根据供水总量用水总量各方面指标对山东省各市供水总量用水总量进行聚类分析结果如图3所示。可将山东省各市供水总量用水总量类型划分为4类:

第一类是日照市、莱芜市、枣庄市、威海市、淄博市、泰安市、潍坊市、烟台市。

第二类是东营市、滨州市。

第三类是济南市、临沂市、青岛市。

第四类是聊城市、德州市、菏泽市、济宁市。

通过对用水供水情况的聚类分析,可以明确各市在水资源方面的供需情况,便于统筹规划各市的水资源再分配,利用蓄水、供水调度等措施确保各市保持用水供水的基本平衡。

3.4山东省各市造林面积聚类分析

森林覆盖率的上升对于生态环境有着重要作用,这不仅可以产生经济效益,更可以创造一定的生态利益,植树造林对于防风固沙、缓解温室效应、净化空气、涵养水源等都具有很好的促进作用。山东省出台了造林绿化十大工程来提升本省覆盖率。

目前,山东“国家森林城市”数量已达11个,包括威海、临沂、淄博、枣庄、济南、青岛、泰安、潍坊、烟台、日照、莱芜,居全国第二位。

由表中数据可以看出,在人工造林的成分中,经济林和防护林是最主要的两部分。东营、枣庄、济宁、莱芜、德州、聊城、滨州等城市,受环境因素影响,防护林比重高于经济林,威海、菏泽两种类型的比重基本相等。

根据人工造林各方面指标对山东省各市人工造林面积进行聚类分析结果如图4所示。可将山东省各市人工造林面积划分为3类,第一类为泰安市、日照市、威海市、莱芜市、枣庄市、烟台市、潍坊市、青岛市、济南市、淄博市、滨州市、济宁市、菏泽市、I临沂市,第二类为东营市,第三类为德州市、聊城市。通过对山东省各市的人工造林情况的聚类分析,可以大致反映当地生态环境问题,如水土流失、沙尘肆虐等问题,再结合当地实际情况,有助于在生态建设中针对不同省市的具体问题及特点,实施因地制宜的防治措施和发展战略。

3.5山东省各市主要污染物排放聚类分析

一直以来,环境问题是人们关心的重要话题,然而人们对高度工业化所产生的负面环境影响预料不足,导致产生一系列严重的环境污染物问题。因此,对污染物排放的管控成为了环保部门工作重心。图5是山东省各市主要污染物排放情况,可以发现各个地区的差异,主要与当地经济发展水平、人口数量以及工业发展状况有关,重污染工厂越多,排放的工业废水越多,经济水平高,人口稠密的城市生活废水就多。

几种主要的污染物中,化学需氧量、氨氮化物主要来源于生活废水,氮氧化物主要来源于工业废水,二氧化硫和烟尘的主要来源依照各市实际情况。

对山东省各市以工业废水、生活废水、工业化学需氧量、生活化学需氧量、工业氨氮、生活氨氮、工业二氧化硫、生活二氧化硫、工业氮氧化物、生活氮氧化物、工业烟尘、生活烟尘排放量为指标进行聚类分析,结果如图5所示。由图5可知,可以将山东省各市主要污染物排放情况分为4类,第一类为枣庄市、威海市、泰安市、日照市、济南市、聊城市、德州市、东营市、青岛市、莱芜市,第二类为淄博市、烟台市,第三类为潍坊市、滨州市,第四类为济宁市、菏泽市、临沂市。根据山东省各市主要污染物排放情况的聚类分析结果,可以明确各市在处理污染物方面的能力以及工业生产水平,为以后各市在污水处理、节能减排方面提供科学依据,制订适合本区域的生态发展战略。

3.6山东省各市工业固体废物排放及处理利用聚类分析

工业固体废物即在工业生产活动中产生的固体废物。一般工业固体废物经过简单加工可变成有用的资源能源,实现综合利用。一般工业固体产生量的多少与当地经济发展方式密切相关,工业发达地区产生的量较多;提高综合利用率也是处理固体废物的重要途径,不仅实现了废物再利用还保护了环境,大部分城市都实现了利用率达到70%以上,甚至到达90%以上,滨州市的综合利用率只达到50%多。此外,贮存量也是衡量标准之一。贮藏量的多少决定了占用多大的土地来堆放,而且还会继续污染周围土壤和空气,要确保尽量低的贮存量。最后,危险废物的产生量、综合利用量等数值也是重要指标。

根据山东省各市的一般工业固体废物产生量,一般工业固体废物综合利用量,一般工业固体废物处置量,危险废物处置量等指标,对山东省各市的工业固体废物排放及处理利用情况进行聚类分析,结果图6所示。由图6可知,可以将山东省各市工业固体废物排放及处理利用情况分为3类,第一类为枣庄市、济南市、青岛市、泰安市、威海市、德州市、东营市、菏泽市、潍坊市、临沂市、莱芜市、日照市、淄博市、烟台市、聊城市,第二类分为济宁市,第三类分为滨州市。根据山东省各市工业固体废物排放及处理利用的聚类分析结果,可以明确各市在处理固体污染物方面的能力,有利于更好地了解各地区工业发展状况,科学地制定发展战略。

4结论

根据上述分析总结,排除自然因素,山东省的土地开发利用率较高,山东作为农业大省,要保证耕地面积,控制建设用地增长过快,加大土地整理复垦力度;森林和湿地作为调节生态环境的两个重要资源,要保护好自然湿地,延长封山育林时间,加大人工湿地、人工造林的建设,为实现可持续发展提供保障;全省供水用水基本保持平衡,主要地表水源为黄河,但部分城市地下水储量不足;在污染物治理方面,还存在部分地区排放多且治理能力较差等问题,需重点关注。

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