新疆則克臺堰塞湖地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化分析

宋茜茜 鄭藝 李通

摘 ?要：利用遙感影像，結(jié)合地形、氣象及土壤質(zhì)量等數(shù)據(jù)，基于綜合指數(shù)法，分析了2000—2014年則克臺堰塞湖地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量及其變化情況。結(jié)果表明：①近15年，則克臺堰塞湖地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量一般，總體呈下降趨勢，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降區(qū)域隨時間由研究區(qū)東北部向西南部遷移;②滑坡泥石流等地質(zhì)災(zāi)害為該地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變差的主要原因;③該地區(qū)生態(tài)環(huán)境在遭到破壞后，通過自我調(diào)節(jié)或可在3年內(nèi)得到明顯改善。本文依據(jù)則克臺堰塞湖地區(qū)生態(tài)環(huán)境背景建立了適用于當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境質(zhì)量評價指標(biāo)體系，為生態(tài)環(huán)境修復(fù)及防災(zāi)救災(zāi)提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：則克臺堰塞湖;遙感;生態(tài)環(huán)境質(zhì)量;綜合指數(shù)法;滑坡泥石流

生態(tài)環(huán)境是人類生存發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量直接影響區(qū)域經(jīng)濟(jì)及可持續(xù)發(fā)展能力[1]?？焖?、有效地評估區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量及其變化已成為目前研究熱點(diǎn)[2]。結(jié)合遙感影像的長時序和GIS的空間可視化特征分析區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化規(guī)律，可為該地區(qū)可持續(xù)發(fā)展及建立生態(tài)保護(hù)政策提供重要依據(jù)。堰塞湖主要成因?yàn)榛履嗍鞯葹?zāi)害生成的滑坡體堵塞河道[3]，其形成過程中會破壞大量植被，威脅周圍生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。近年來，國內(nèi)對堰塞湖的研究多集中于5[?]12汶川地震后形成的堰塞湖[4-6]，對新疆則克臺堰塞湖的研究較少，且側(cè)重于堰塞湖的穩(wěn)定性及滑坡機(jī)理[7，8]。

本文集成多源、多尺度遙感數(shù)據(jù)，基于綜合指數(shù)法，建立適用于則克臺堰塞湖地區(qū)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價體系，對2000年至2014年15年間則克臺堰塞湖地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行綜合評估，分析其變化規(guī)律，以期揭示生態(tài)環(huán)境變化主要驅(qū)動因素，為則克臺堰塞湖地區(qū)生態(tài)修復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 ?數(shù)據(jù)與研究方法

1.1 ?研究區(qū)概況

2002年5月新疆則克臺鎮(zhèn)發(fā)生了大型黃土滑坡地質(zhì)災(zāi)害，形成了則克臺堰塞湖[9]。其位于新疆維吾爾自治區(qū)伊犁河谷東部新源縣內(nèi)，則克臺鎮(zhèn)北約15 km，東側(cè)為S316省道，最大庫容46.4×104 m3[8]。該區(qū)域海拔高1 270～1 900 m，北高南低，東西高中間低，屬北溫帶大陸性氣候，主要植被類型為草地。

新源縣是全疆最濕潤地區(qū)之一，年降水量270～880 mm，豐富的降水為伊犁地區(qū)滑坡泥石流地質(zhì)災(zāi)害的主要誘因之一（圖1）[10]。經(jīng)過實(shí)地調(diào)研，2009—2014年間則克臺堰塞湖周圍共發(fā)生20余起滑坡泥石流災(zāi)害，多集中于堰塞湖西南方向。利用2009年、2014年RapidEye影像解譯出其空間位置。

1.2 ?數(shù)據(jù)來源

本文所用數(shù)據(jù)有2009年、2014年兩期RapidEye影像，2000年、2003年、2006年、2009年和2014年共5期Landsat OLI/TM影像，DEM高程數(shù)據(jù)，2000年至2014年年降水統(tǒng)計數(shù)據(jù)和土壤數(shù)據(jù)（表1）。

1.3 ?研究方法

為分析則克臺堰塞湖地區(qū)生態(tài)環(huán)境變化規(guī)律，此次研究采用綜合指數(shù)法評價該地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量[11]。首先建立評價指標(biāo)體系，然后通過層次分析法計算出各指標(biāo)權(quán)重，最后通過對各項指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化、加權(quán)求和得到生態(tài)環(huán)境質(zhì)量值。

1.3.1 ?生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合評價指標(biāo)體系

研究區(qū)內(nèi)土地覆被主要為草地，地質(zhì)災(zāi)害頻繁且地廣人稀。根據(jù)該生態(tài)環(huán)境特征，本文建立指標(biāo)體系（表2）。該體系中選取3方面共8個指標(biāo)，包括反映植被生長程度和分布的土地覆被數(shù)據(jù)，對滑坡泥石流災(zāi)害影響較大的氣象和地形數(shù)據(jù)，以及影響草地生長的土壤數(shù)據(jù)。

1.3.2 ?指標(biāo)權(quán)重的確定

層次分析法是一種綜合性決策分析方法，分析結(jié)果客觀科學(xué)[12]。根據(jù)專家意見建立各層次比較矩陣，計算出各指標(biāo)權(quán)重，并將結(jié)果進(jìn)行一致性檢驗(yàn) ? （表2）[13]。

1.3.3 ?生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的計算

對各指標(biāo)順序標(biāo)準(zhǔn)化，即對實(shí)際數(shù)據(jù)順序自然間斷，并賦值（范圍為0～10）。標(biāo)準(zhǔn)化后利用式（1），得到生態(tài)環(huán)境質(zhì)量值[14]。

2 ?結(jié)果與分析

2.1 ?生態(tài)環(huán)境質(zhì)量

生態(tài)環(huán)境質(zhì)量是對生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀的一種評估。將經(jīng)過疊加計算后得到的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量值，分為極好（9～10），較好（7～9），一般（5～7），較差（3～5），極差（小于3）五個等級（圖2）。由圖2可知，2000年到2014年以堰塞湖為中心，向南北兩端沿S316省道延伸區(qū)域，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量一直以‘較差’等級為主。S316省道周圍人口密集，植被覆蓋度一般較低[15]，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較差，說明人類活動對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量有一定影響。進(jìn)一步對不同等級生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的面積進(jìn)行統(tǒng)計（表3）。五個時期生態(tài)環(huán)境質(zhì)量一般的面積占比始終最高，說明2000～2014年則克臺堰塞湖地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量總體一般。

對比分析生態(tài)環(huán)境質(zhì)量差與生態(tài)環(huán)境質(zhì)量好的面積。2002年與2009～2014年間則克臺堰塞湖地區(qū)發(fā)生了滑坡泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，但其它3個時期地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生較少，導(dǎo)致2003年和2014年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量相對其余3個時期較差。說明滑坡泥石流等地質(zhì)災(zāi)害對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境質(zhì)量有一定影響，且為生態(tài)環(huán)境質(zhì)量相對較差的主要影響因素。

2.2 ?生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化

為進(jìn)一步分析生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化趨勢及空間分布規(guī)律，對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)疊加處理，得到則克臺堰塞湖地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化度，將其分為嚴(yán)重變差（小于-2）、中度變差（-2～-1）、輕微變差（-1～0）、無明顯變化（0～1）、一般改良（1～2）、改良（大于2） 6個等級，并統(tǒng)計各等級面積百分比（圖3，表4）。從時間上，則克臺堰塞湖地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量輕微變差的面積占比較大（表4中第五時段），說明15年來整體生態(tài)環(huán)境質(zhì)量有下降趨勢。表4中前四個時段生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變差的面積占比整體先下降后上升，改良的面積占比整體先上升后下降，說明生態(tài)環(huán)境質(zhì)量整體呈先上升后下降趨勢。其中2002年的大型滑坡地質(zhì)災(zāi)害使得2000—2003年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變差面積較高，改良面積較低，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降;2003—2006年發(fā)生災(zāi)害較少，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變差面積最低，改良面積最高，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量得到明顯改善。則克臺堰塞湖地區(qū)距城鎮(zhèn)較遠(yuǎn)，人口密度低，同時政府對生態(tài)環(huán)境的關(guān)注度較低，總體對該地區(qū)生態(tài)環(huán)境的正向影響較小，因此，該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境改善可能主要依靠自我恢復(fù)。綜上所述，或可說明災(zāi)后3年左右生態(tài)環(huán)境質(zhì)量通過自我調(diào)節(jié)可得到明顯改善。

在空間分布上，近15年則克臺堰塞湖地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化隨時間存在遷移（圖3-（a），（d）），生態(tài)環(huán)境質(zhì)量中度變差和嚴(yán)重變差區(qū)域，由2000～2003年 ?（圖3-（a））主要分布的東北部，遷移至2006～2014年 ? （圖3-（c），（d））主要分布的西南部，這與實(shí)際情況相符（圖1）。政府及相關(guān)機(jī)構(gòu)可重點(diǎn)關(guān)注則克臺堰塞湖西南部生態(tài)環(huán)境，增強(qiáng)對其重視程度，加大人為正向影響，以縮短生態(tài)環(huán)境恢復(fù)周期。

3 ?結(jié)論與討論

（1） 近15年，則克臺堰塞湖地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量一般，總體呈現(xiàn)下降趨勢。生態(tài)環(huán)境質(zhì)量嚴(yán)重變差的區(qū)域隨時間由研究區(qū)東北部向西南部遷移，相關(guān)決策人員可將防災(zāi)救災(zāi)重點(diǎn)、生態(tài)恢復(fù)工作放在研究區(qū)西南部。

（2） 2000～2014年則克臺堰塞湖地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量出現(xiàn)兩次“低谷”，分別為2003年與2014年，主要由于2002年與2009～2014年滑坡泥石流災(zāi)害的頻發(fā)，說明滑坡泥石流等地質(zhì)災(zāi)害為生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降的主要驅(qū)動因素。

（3） 大型滑坡災(zāi)害使得2000～2003年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降，但2003～2006年，在人為正向影響較小的情況下生態(tài)環(huán)境質(zhì)量得到明顯改善，說明生態(tài)環(huán)境質(zhì)量或可通過自我調(diào)節(jié)在3年時間內(nèi)得到改善。

2000年周華榮等建立了新疆生態(tài)環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀綜合評價指標(biāo)體系[16]，其指標(biāo)多考慮人為因素。2006年國家環(huán)境保護(hù)部發(fā)布，并于2015年修訂了《生態(tài)環(huán)境狀況評價技術(shù)規(guī)范》，但其適用評價單元為縣（?。┯?。研究區(qū)范圍較小，評價單元低于縣級，且則克臺堰塞湖地區(qū)植被覆蓋度較高，相對城鎮(zhèn)，人口密度低，依此建立了適用于則克臺堰塞湖地區(qū)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價指標(biāo)體系。該體系中多考慮影響植被生長的指標(biāo)及滑坡泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的致災(zāi)因子，能較好地反映出則克臺堰塞湖地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的主要驅(qū)動因素及變化規(guī)律，該指標(biāo)體系或可同樣適用于高綠度、少人口、小范圍的其它堰塞湖地區(qū)。利用高分辨率數(shù)據(jù)，提高小尺度區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價的精度也將成為后續(xù)研究的內(nèi)容。

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Abstract：Based on the Remote Sensing images，combined with the data of topography，meteorology and soil quality，the ecological environment quality and its changes of Zeketai dammed lake area from 2000 to 2014 year were analyzed using the comprehensive index method.The results show：（1）In the last 15 years，the main type of ecological environment quality of Zeketai dammed lake area was “general”.But the ecological environment quality has showed a trend of reduction.The degeneration regions had shifted from the northeast to the southwest of the study area.（2）The landslide debris flow and other geological disasters were the main driving factors for the deterioration of the ecological environment quality in this area.（3）The ecological environment may has been greatly improved in 3 years after the destruction. Based on the ecological environment background of Zeketai dammed lake area， the ecological environment quality evaluation index system was established to provide the theoretical basis for the ecological environment restoration and disaster prevention and relief.

Key Words：Zeketai dammed lake;Remote sensing;Ecological environment quality;Comprehensive index method; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Landslide and debris flow