淮河流域中游濕地景觀格局演變的驅動力分析

胡巍巍，江 滌，徐小梅

（1.韓山師范學院 旅游管理系，廣東 潮州 521041；2.池州市環(huán)保局，安徽 池州 247000)

淮河流域中游濕地景觀格局演變的驅動力分析

胡巍巍1，江 滌2，徐小梅2

（1.韓山師范學院 旅游管理系，廣東 潮州 521041；2.池州市環(huán)保局，安徽 池州 247000)

淮河流域中游河湖濕地水空間巨大。解放后50年來，淮河流域中游地區(qū)濕地萎縮，大量的濕地轉變成水田和非濕地，大量的天然濕地演變成人工濕地和非濕地，其中又以作為天然濕地主體的河湖濕地損失最多，并存在河湖濕地-灘地-非濕地的演變過程。通過分析得知，在這50年里，影響淮河流域中游濕地景觀格局演變的主要驅動力是土地利用和河流調控兩大因素。

淮河流域中游；濕地景觀格局；驅動力；河流調控；土地利用

1 引言

濕地與森林、海洋一起并稱為全球三大生態(tài)系統(tǒng)，濕地具有巨大的調蓄洪水、調節(jié)氣候、控制污染、減少土壤侵蝕、美化環(huán)境、維護生物多樣性、提供生物生產(chǎn)力等生態(tài)服務功能[1]?；春恿饔蛩祻碗s，湖泊眾多，現(xiàn)有濕地面積330.2萬hm2[2]，濕地類型主要包括天然濕地河流、湖泊、灘地、沼澤地和人工濕地水庫坑塘、水田。

解放以后，淮河流域人口增長迅速，糧食需求大量增加，對土地的依賴性增強，為了解決吃飯問題，增加了大量的耕地，水熱條件好的地區(qū)還開墾了大量的水田。圍湖造田，占用河灘地使?jié)竦孛娣e減少。同時隨著人口的迅速增長，人類活動對河流的干預強烈。這些人類干預行為可以統(tǒng)稱為河流調控，包括防洪措施、修建水庫、大壩、為航運目的而實施的河道標準化、截彎取直，以及為工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活用水而修建的水利設施等等。淮河流域中游是水旱災害的集中區(qū)，人類的干預活動尤為強烈。本研究主要對解放以來淮河流域中游濕地景觀格局演變的驅動力進行分析。

淮河自河源至洪河口為上游段，洪河口至洪澤湖為中游段，洪澤湖以下為下游段。本研究選取中游作為研究區(qū)，具體研究范圍如圖1所示。中游河湖濕地較多且受人類活動影響相對強烈的地區(qū)，濕地廣布，類型多樣，受人類活動影響的歷史也最悠久?；春又杏魏雍竦厮臻g巨大，歷史上就是淮河上、中游洪水滯蓄回旋的地區(qū)，對有效削減洪峰，保證淮北大堤安全起重要作用。

圖1 研究區(qū)范圍圖

2 研究方法

將上世紀50年代、1980年和2000年研究區(qū)的土地利用數(shù)據(jù)進行對比分析。

2.1 數(shù)據(jù)獲取

用于提取研究區(qū)濕地景觀信息的數(shù)據(jù)源類型主要包括遙感影像、地形圖等。研究區(qū)1980年和2000年的土地利用圖由相同季節(jié)的TM衛(wèi)星遙感影像解譯獲得，減少了由于植被的不同帶來的誤差，為解譯提供了一個統(tǒng)一的標準。對于無法獲得遙感影像的時段，則用地形圖替代，包括覆蓋研究區(qū)的50年代1:10萬地形圖20幅，地形圖圖幅編號為9-50-89、9-50-100～9-50-105、9-50-112～9-50-117、9-50-124～9-50-128、9-50-137～9-50-138。

2.2 基于地形圖的景觀信息提取

地形圖中的各種面狀地物的表示因制圖目的、制圖年代不同而不同，同時其所反映景觀類型與本研究的濕地景觀類型分類亦非一一對應關系。有些地物直接反映了某一景觀類型，如耕地、人居地等，而有些地物則可作為研究區(qū)景觀類型確定的提取依據(jù)，如蘆葦?shù)貫檎訚蓾竦仡愋偷拇_定提供依據(jù)。本文首先對1950s的地形圖中的地物進行分析，建立地形圖中30種景觀類型信息的提取原則，即對有明顯邊界、地類界的景觀類型沿其邊界進行勾繪，無地類界及其它任何邊界的景觀類型沿最低等高線勾繪。對各景觀類型圖斑分別賦以屬性值，在Arcinfo下建立空間拓撲關系，建立基于地形圖的1950s淮河流域中游濕地景觀現(xiàn)狀圖。依據(jù)本研究景觀類型分類對基于地形圖提取的30種地物進行歸類和合并。如，在地形圖中，有濕地符號，蘆葦符號，將二者在Arcview GIS下分別提取，然后將其統(tǒng)一合并為沼澤濕地。各時期地形圖中的天然濕地、人工濕地、旱地、林地、草地、人居地等一級景觀類型能夠區(qū)分開，同時濕地景觀的河流湖泊、沼澤濕地、水庫坑塘和水田的二級景觀類型亦能區(qū)分開來。

2.3 基于遙感影像的景觀信息提取

遙感影像信息提取過程就是遙感影像解譯過程，是通過對遙感圖象上的各種特征進行綜合分析、比較、推理和判斷，最后提取出各種地物目標信息的過程。遙感影像解譯包括目視解譯、人機交互解譯、影像智能解譯（即自動解譯）等，本文采用目視解譯方法。所謂目視解譯是利用圖象的影像特征（色調或色彩，即波譜特征）和空間特征（形狀、大小、陰影、紋理、圖型、位置和布局），與多種非遙感信息資料相組合，運用生物學相關規(guī)律，進行由此及彼、由表及里、去偽存真的綜合分析和邏輯推理的思維過程[3]。目視解譯方法提取專題信息精度較高，尤其在提取具有較強紋理結構特征的地物時更是如此。解譯標志的建立是解譯過程的首要和必要的工作。依據(jù)研究區(qū)主要地物影像光譜特征，結合野外實測資料進行對比分析，同時參考有關地理圖件及其它輔助資料，對研究區(qū)影像地物的色調、密度、形跡、形狀、紋理、大小和空間分布情況進行分析整理，總結出實質性的解譯標志，并建立淮河流域中游各種地物類型的TM4、3、2波段標準假彩色合成影像的解譯標志表。

根據(jù)解譯標志表所示的判讀標志進行淮河流域中游景觀交互判讀。首先在Arcview GIS平臺下依據(jù)解譯標志數(shù)字化1980年研究區(qū)各景觀類型邊界，并錄入屬性數(shù)據(jù)，生成1980年淮河流域中游景觀現(xiàn)狀圖。然后將1980年景觀現(xiàn)狀矢量圖，套合在2000年TM合成影像之上，將1980年影像與2000年影像做對比，提取出景觀類型相對于1980年發(fā)生變化的圖斑，修改以線表示的變化圖斑邊界，并重新賦予屬性值，在Arcinfo環(huán)境下建立空間拓撲關系，生成基于遙感影像的2000年淮河流域中游景觀現(xiàn)狀圖。

3 淮河流域中游濕地景觀格局演變概況

解放后五十年里，淮河中游濕地景觀格局演變結果如表1、圖2所示，從1950s到1980年，淮河中游土地覆被變化明顯，但從1980年到2000年期間，土地利用的基本格局變化卻很小。

表1 解放后五十年來淮河流域中游各濕地景觀面積比較表

圖2 研究區(qū)三個時期各濕地景觀面積變化圖

從1950s到1980年期間，主要濕地類型湖泊的面積由1000.06km2縮減到828.83km2，河流的面積由524.17km2縮減到313.99km2，減少的幅度較大。灘地也由217.28km2減少到213.3km2，原來存在的9.14km2的沼澤地到1980年完全消失，只有人工的水庫坑塘面積擴展了，由217.28km2增長到481.55km2。

4 淮河中游濕地演變的驅動力分析

4.1 影響淮河流域濕地演變的主要因素分析

一個區(qū)域的景觀格局，既受自然條件的支配，又受社會、經(jīng)濟、技術條件與社會經(jīng)濟規(guī)律的制約[4]。其中，自然環(huán)境是景觀格局分布的基礎條件，而社會、經(jīng)濟、技術等人文因素則對景觀格局變化具有決定性的影響[5]。短時期(幾年或幾十年)的景觀格局變化，主要是受社會經(jīng)濟因素的驅動，當然也受自然因素的約束。根據(jù)研究區(qū)的特點，本文將淮河中游濕地景觀格局變化的驅動力分為自然因素和人類活動因素，自然因素包括氣候變化和自然演替，氣候變化主要涉及降水量的變化，其次是蒸發(fā)量，研究區(qū)五十年代以來降水量總體是雖有波動但沒有減少的趨勢，蒸發(fā)量還略有下降，因此此因素不會導致濕地的萎縮。自然演替是指由于氣候變遷、洪水、火燒、動物的活動和植物繁殖體的遷移散布，以及因群落本身的活動改變了內部環(huán)境等自然原因，使群落發(fā)生根本性質變化的現(xiàn)象，這種在一定地段上一種植被被另一種植被所替代的過程就是自然演替[6]。

自然演替一般進展比較緩慢，但人類活動使演替進程大大加快。在淮河流域，人類活動因素主要包括土地利用和河流調控措施。河流調控措施是指人類對河流采取的各種各樣的干預活動的統(tǒng)稱，包括防洪措施、修建水庫、大壩、為航運目的而實施的河道標準化、截彎取直，以及為工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活用水而修建的水利設施等等。淮河流域處于我國東部，歷史悠久，人口稠密，人類活動對自然的改造強烈?；春恿饔虻闹嗡顒邮加?000多年以前，經(jīng)過了數(shù)千年，人類已在淮河流域先后興建了大量的水利工程。全流域共有各類水閘5427座，其中大、中型水閘600多座，新中國成立后，在淮河流域山丘區(qū)建設水庫、攔蓄洪水，至1990年興建并保存有大中小型水庫5378座。全流域現(xiàn)有堤防約50000多公里，主要堤防長11000公里[7-8]。另外，河道截彎取直，人工新河、引水渠的建設自古就有，一直到現(xiàn)代都未曾停止過。特別是河道的截彎取直，自古到今在淮河流域干支流上進行過無數(shù)次。但大規(guī)模、高強度的人類干預主要始于上世紀50年代，現(xiàn)在整個流域已完全人工化，河流失去了自然性。大量的水閘和水庫大壩破壞了河流的縱向連續(xù)性，河道被分割為若干非連續(xù)的階梯水庫，閘壩以下河段水量大大減少，補給兩岸濕地的水量也大大減少，導致濕地的萎縮；另一方面，通過水閘人工調節(jié)，使流量均一化，改變了原來脈沖式的自然水文周期變化，下游出現(xiàn)大洪水、超高洪峰的概率大大降低，洪水漫過下游兩岸堤壩的機會也大大減少，流域濕地就得不到足夠的水量補給，同樣導致濕地干枯萎縮。堤防建設阻礙了水流的側向聯(lián)通性，堤防把水流完全限定在河槽以內，洪水漫溢到灘區(qū)已經(jīng)沒有可能性。堤防切斷了河流與洪泛區(qū)的側向水流聯(lián)通性，隔斷了干流與河汊、灘區(qū)和死水潭的聯(lián)系，再加上對河道的截彎取直，河槽過流能力大大增強，減少了行洪時間，也使得河流與洪泛區(qū)濕地之間的水力聯(lián)系減弱。堤防和河道的截彎取直建設還阻礙了垂向的水文連通性，減少河流對地下水的補給，兩側洪泛區(qū)地下水位下降，也會導致洪泛區(qū)濕地變干。

4.2 淮河中游濕地轉變的驅動力分析

淮河流域中游濕地景觀格局變化主要發(fā)生在上世紀50年代至1980年期間，1980年以后濕地景觀格局穩(wěn)定，變化很小，主要原因可能有以下兩個方面：一方面，到1980年，人口的增長趨緩，淮河中游大農(nóng)業(yè)的格局基本確立下來，農(nóng)業(yè)土地利用不再有大的變化；另一方面是河流調控的影響，淮河中游水利工程設施眾多，主要都建于上世紀50年代至70年代，到1980年，淮河中游水利工程建設基本完成，這方面的影響也相應減少。

天然濕地，特別是河流湖泊是流域濕地的主體，在抵御洪水、調節(jié)徑流、蓄洪防旱、控制污染等生態(tài)服務功能上發(fā)揮主要作用，而人工濕地水田和水庫坑塘的生態(tài)服務功能大大減弱。50年代以來淮河流域中游濕地景觀格局演變的主要特征是大量的濕地轉變成水田和非濕地，大量的天然濕地演變成人工濕地，其中又以河湖濕地的損失最多。下面主要針對河流、湖泊、灘地和沼澤地這四種天然濕地的演變進行驅動力分析，驅動力分為自然因素和社會經(jīng)濟因素兩大類，每一類里又包含多種因素。根據(jù)研究區(qū)的特點，本文采取綜合分析，即只按自然因素、社會經(jīng)濟因素分析，社會經(jīng)濟因素里主要考慮土地利用因素和河流調控因素?；春又杏蔚貐^(qū)天然濕地轉化及驅動力分析結果如表2-4所示。

表2 淮河中游河流湖泊的轉化及驅動力分析 單位：km2

1950年代到1980年期間，淮河中游共有54.1km2的河道、湖面轉變成了旱地、人居地和林地。主要是這期間建設了大量的水利工程。在20世紀50年代建設堤防以前，由于平原地貌特征以及沒有沿河的天然的河灘階地，河道與洪泛區(qū)(包括泥沼、死水潭等濕地)之間具有良好的水流側向聯(lián)通性。閘壩、堤防和河道的截彎取直使得河流與洪泛濕地的水文連通性減弱，大量的河汊、小湖泡干枯消失，濕地萎縮。另外，隨著人口的快速增長，人水爭地的矛盾突出，居民用地、建設用地、道路用地侵占濕地水面。對糧食的需求壓力增大，導致大量的河湖濕地被圍墾成了水田、旱地，總面積達117.93km2。河流湖泊向旱地、人居地、林地、水田的轉變都是在水利工程導致河湖濕地萎縮變干的基礎上實現(xiàn)的。中游地區(qū)還有河流湖泊演變成了草地，也是河流調控引起河湖濕地萎縮變干的結果。河道、湖面演變?yōu)闉┑?，雖然有自然演替的過程，但河流調控大大加速了河流湖泊向灘地的轉化，這期間共有30.35km2的河湖水面演變成了灘地。研究區(qū)還有大面積的河流湖泊轉化成了水庫坑塘，總面積達210.61km2，原因也是河流調控導致河湖水面萎縮、破碎后，人類按照自身的利用目的進行干預，轉變成了人工的水庫坑塘。這期間河湖面積共損失381.5km2。另外，淮河中上游地區(qū)水土流失日益嚴重，泥沙在河湖中淤積，導致河湖面積縮小。

表3 淮河中游灘地的轉化及驅動力分析 單位：km2

灘地共向水田、水庫坑塘和非濕地轉化的面積達34.45km2，但這期間有30.35km2的河流湖泊轉變成了灘地。灘地的凈損失面積雖然只有4.15km2，但研究區(qū)的灘地格局發(fā)生了變化，而且也揭示了研究區(qū)濕地的一種演化過程，即由河流湖泊-灘地-非濕地的由濕到干的演變過程，在這個演變過程中，灘地的變化速率高達8%以上，在這個快速演變過程中，起主要作用的還是水利工程。灘地向旱地、人居地凈轉移了36.1km2的面積，這是在河流調控的作用下，灘地變干后人類直接改變了土地利用方式的結果。另外有近10km2的灘地被人工改造成了水庫坑塘，是土地利用方向變化的結果。至于有少量的林地、草地和水田轉變成了灘地，可能是這期間一些大洪水的作用。

表4 淮河中游沼澤地的轉化及驅動力分析 單位：km2

研究區(qū)沼澤地由濕到干也與河流調控直接有關，沼澤地-旱地、沼澤地-人居地的轉變是沼澤變干后加上人類土地利用改變的結果。沼澤地轉變?yōu)椴莸?，有自然演替的過程，但河流調控使沼澤地變干的速度大大加快。還有一部分沼澤地被直接改造成了水田和水庫坑塘。到1980年，淮河中游原有9.12km2的沼澤地全部消失，主要轉變成了非濕地。作為天然濕地的沼澤地，對維持淮河流域中游濕地系統(tǒng)生態(tài)平衡，發(fā)揮濕地生態(tài)服務功能有著不可替代的作用。沼澤地的消失，從某種程度上反映著淮河中游生態(tài)環(huán)境質量的下降。

5 結語

影響一個區(qū)域景觀格局演變的因素復雜多樣。對于位于我國東部地區(qū)人口稠密的淮河流域中游來說，在解放后50年里，影響其濕地景觀格局演變的主要因素是土地利用和河流調控兩大因素。土地利用是最直接的因素，解放后由于淮河流域人口增長迅速，為了解決吃飯問題，增加了大量的耕地，圍湖造田，占用河灘地使?jié)竦孛娣e減少。另一重要因素就是各種河流調控措施會影響河流與流域中各種天然濕地之間、河流與地下水之間的水文連通性，河流調控措施還會影響天然濕地的水文過程，從而對濕地景觀格局產(chǎn)生影響。

[1]楊志峰,崔保山,黃國和.黃淮海地區(qū)濕地水生態(tài)過程、水環(huán)境效應及生態(tài)安全調控[J].地球科學進展,2006,11(21):1119-1125.

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An Analysis of the Driving Force of Change in Wetland Landscape Patterns in the Middle Reach of Huaihe River

Hu Weiwei1，Jiang Di2,Xu Xiaomei2
(1.Department of Tour Management,Hanshan Normal College,Chaozhou Guangzhou 521041;2.Chizhou Envionmental Protection Bureau,Chizhou Anhui 247000)

There is a great water spcae of rivers and lakes in the middle reach of Huaihe River.Fifty years since liberation,wetland in the middle reach of Huaihe River has been decreasing,lots of which has changed into paddy fields and non-wetland.Natural wetlands develops into artificial wetlands and nonwetlands,among which river and lake wetland suffer a lot,and there exists the process of river and lake wetland-bottomland-nonwetland.Land use and river regulation are the two factors which influence the change in the wetland landscape patterns in the middle reach of Huaihe River.

MiddleReachofHuaiheRiver;WetlandLandscapePattern;DrivingForce;RiverRegulation;LandUse

K 903

A

1674-1102(2011)03-0045-04

2011-03-23

韓山師范學院博士啟動項目“淮河流域中游濕地景觀格局演變研究”。

胡巍巍（1970-），男，安徽懷寧人，韓山師范學院旅游管理系副教授，博士，主要從事資源環(huán)境、景觀生態(tài)方面的研究。

[責任編輯：陳曉華]