基于3S技術(shù)研究滇池周邊土地利用對水環(huán)境的影響及治理對策

董茸茸 張晶香

（曲靖師范學(xué)院城市學(xué)院，云南 曲靖 650011）

近年來，國家對水體污染治理問題高度重視，滇池治理一直是一個熱點話題，滇池水環(huán)境的惡化已經(jīng)嚴(yán)重影響和制約了云南省的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?！独ッ魇谐鞘薪诮ㄔO(shè)規(guī)劃（2016—2020年）成果》顯示，昆明市將向滇池東南部的呈貢區(qū)和滇中新區(qū)空港片區(qū)拓展，滇池東南部地區(qū)面臨著人口增長和房地產(chǎn)迅速發(fā)展的狀況，在此形勢下如何使滇池水質(zhì)不受發(fā)展中土地利用的影響，成為重點問題。為此，研究滇池土地利用變化對滇池水質(zhì)的影響，并提出治理建議，為解決與治理滇池水環(huán)境問題提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

1.1 地理位置

滇池位于昆明市南端，處于長江、珠江、紅河三大水系分水嶺地帶。本研究區(qū)流域總面積1 814.12 km2，東西較窄，約為8 km，最寬處約為12 km，形成狹長的“弓”形湖泊。滇池北高南低，周邊20條支流流經(jīng)滇池周邊的森林、農(nóng)田、生活建筑區(qū)，并向心狀注入滇池，使滇池成為昆明市主要的納污水體。

1.2 氣候狀況

滇池處于低緯度地區(qū)的云貴高原中部，受東亞季風(fēng)環(huán)流、海拔以及太陽輻射等因素的影響，形成亞熱帶—高原山地季風(fēng)氣候，夏季降水多，冬季降水少，有明顯的干濕兩季。

1.3 社會經(jīng)濟(jì)狀況

自改革開放以來，滇池周邊的農(nóng)業(yè)持續(xù)、穩(wěn)定、協(xié)調(diào)發(fā)展；工業(yè)高速發(fā)展，以煙草制品業(yè)、石油加工、煉焦、核燃料和建筑業(yè)為主，其中建筑業(yè)發(fā)展較快；第三產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，旅游業(yè)發(fā)展占主導(dǎo)，全年旅游總收入持續(xù)較快增長。

2 研究過程

水質(zhì)的污染與下降與滇池周邊土地利用類型密不可分。土地利用通過影響水循環(huán)中的下滲、地表徑流、地下徑流等環(huán)節(jié)，影響入滇河流的水質(zhì)和水量。通過獲取滇池周邊1988、2001、2010、2018年4期TM遙感影像數(shù)據(jù)，得出近30年來滇池周邊土地利用動態(tài)變化對滇池水質(zhì)的影響。

2.1 數(shù)據(jù)獲取

本研究使用的TM遙感影像數(shù)據(jù)來自地理空間數(shù)據(jù)云官方網(wǎng)站，分別為1988年1月26日、2001年3月2日、2010年2月7日，2018年3月1日。4期TM遙感影像均選自冬、春季，此時研究區(qū)處于干季，植被覆蓋率相對較低，云量較少，可減少云量產(chǎn)生的誤差。

2.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理

對4期TM遙感影像進(jìn)行圖像配準(zhǔn)，以2018年的TM遙感影像為基準(zhǔn)，選取清晰的地物點為地面控制點，對其他3期TM遙感影像進(jìn)行圖像配準(zhǔn)、輻射定標(biāo)、大氣校正及影像剪裁，以提高TM遙感影像在提取滇池周邊信息

表2 2001—2010滇池周邊年土地類型轉(zhuǎn)移矩陣 %

表3 2010—2018年滇池周邊土地類型轉(zhuǎn)移矩陣 %

2.3 遙感影像分類

根據(jù)2017年《土地利用現(xiàn)狀分類》（GB/T 2010—2017），結(jié)合滇池周邊實際用地類型和影像分辨率，將滇池周邊土地利用類型分為耕地、林地、水體、建設(shè)用地及未利用地5種類型。再根據(jù)TM遙感影像特征和紋理，結(jié)合Google Earth軟件中對應(yīng)年份的遙感影像，部分難以分類地區(qū)的野外實地考察，運用ENVI遙感影像進(jìn)行監(jiān)督分類。

3 土地利用變化分析

3.1 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣分析

土地利用轉(zhuǎn)移矩陣是指一種土地利用類型在兩個不同時期從該地類轉(zhuǎn)換為另一種地類的面積差值，其優(yōu)勢在于可以定量表明土地類型的轉(zhuǎn)移關(guān)系［1］。

將監(jiān)督分類導(dǎo)入ArcMap軟件，分別對4期分類處理后的TM遙感影像進(jìn)行相交、融合，得出表1、2、3的1988年—2001年、2001年—2010年、2010年—2018年的滇池

3.1.1 1988年—2001年滇池周邊土地類型轉(zhuǎn)移分析。從表1可知，1988—2001年耕地減少了9.59%，轉(zhuǎn)移為其他類型的土地，其中5.74%的耕地轉(zhuǎn)移為建設(shè)用地，轉(zhuǎn)移量最多，其他類型的土地轉(zhuǎn)移為耕地，使耕地增加3.29%，耕地的凈變化是減少了6.30%，1988—2001年耕地減少且大部分轉(zhuǎn)移為建設(shè)用地，與該時期滇池周邊的經(jīng)濟(jì)發(fā)展息息相關(guān)，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶動了城市的建設(shè)，使建設(shè)用地增加；建設(shè)用地減少了3.59%，轉(zhuǎn)移為其他類型的土地，建設(shè)用地轉(zhuǎn)移為林地的比例較大，8.22%的其他類型土地轉(zhuǎn)移為建設(shè)用地，使建設(shè)用地增加了8.22%，這期間建設(shè)用地主要沿主城區(qū)向外拓展，其凈變化是增加了4.63%，建設(shè)用地的增加趨勢與滇池周邊的經(jīng)濟(jì)發(fā)展密不可分；林地有4.29%轉(zhuǎn)移為其他類型的土地，轉(zhuǎn)移為建設(shè)用地的比例較大，有9.04%由其他類型轉(zhuǎn)移為林地，林地的凈變化是增加了4.75%；水體的變化較小，減少和增加的比例小于1%，凈變化是增加了0.38%；未利用地有4.19%轉(zhuǎn)移為其他類型的土地，其中大部分轉(zhuǎn)移為林地，未利用地凈變化是減少了3.48%。

3.1.2 2001—2010年滇池周邊土地類型轉(zhuǎn)移分析。據(jù)表2可知，2001年—2010年7.65%的耕地轉(zhuǎn)移為其他類型的土地，其中轉(zhuǎn)移為建設(shè)用地和林地的比例較大，6.50%的其他類型土地轉(zhuǎn)移為耕地，耕地凈變化是減少了1.15%；建設(shè)用地有4.86%轉(zhuǎn)移為其他類型的土地，轉(zhuǎn)移為耕地的比例較大，在建設(shè)用地減少的同時也增加了5.48%，這期間建設(shè)用地主要向主城區(qū)北部和東南部拓展，建設(shè)用地凈變化是增加了0.62%；6.51%的林地轉(zhuǎn)移為其他類型，大部分林地轉(zhuǎn)移為耕地，6.16%的其他類型土地轉(zhuǎn)移為林地，林地在這期間凈變化為減少了0.35%；水體在這期間的變化較小，有0.26%的水體轉(zhuǎn)移為其他類型的土地，0.69%的其他類型土地轉(zhuǎn)移為水體，水體的凈變化為增加了0.43%；1.07%的未利用地轉(zhuǎn)移為其他類型土地，1.52%的其他類型土地轉(zhuǎn)移為未利用地，使未利用地增加1.52%，未利用地的凈變化為增加0.45%。

3.1.3 2010—2018年滇池周邊土地類型轉(zhuǎn)移分析。從表3可知，2010—2018年耕地減少了10.50%轉(zhuǎn)移為其他類型的土地，其中接近80%的耕地轉(zhuǎn)移為建設(shè)用地，耕地同時增加了5.70%，耕地在這期間的凈變化為減少了4.80%；建設(shè)用地減少了1.70%轉(zhuǎn)移為其他類型的土地，其中轉(zhuǎn)移為耕地的比例較大，建設(shè)用地同時增加了11.16%，這期間建設(shè)用地主要向主城區(qū)的東南部拓展，這與昆明市城市規(guī)劃要求城市向滇池東南部的呈貢區(qū)拓展相關(guān)，建設(shè)用地的凈變化為增加了9.46%，建設(shè)用地增加顯著；7.39%的林地轉(zhuǎn)移為其他類型的土地，轉(zhuǎn)移為耕地和建設(shè)用地的比例較大，4.58%的其他類型土地轉(zhuǎn)移為林地，使林地增加，由耕地和未利用地轉(zhuǎn)化為林地的比例較大，此期間林地的凈變化為減少了2.81%；水體的增加和減少比例都較小，水體的變化趨于穩(wěn)定；未利用地減少了2.11%，大部分轉(zhuǎn)移為林地，這與提倡環(huán)保和植樹造林有關(guān)，未利用地增加較少，凈變化為減少了2.10%。

4 影響土地利用變化的因素

4.1 自然因素

自然驅(qū)動因素是影響土地利用結(jié)構(gòu)和變化的基礎(chǔ)因素，決定土地利用的空間格局［2］。滇池處于亞熱帶地區(qū)，受東亞季風(fēng)的影響，形成了冬冷夏熱的氣候，降水集中在夏季，氣溫和濕度均適宜植物生長，日照時間較長，使滇池周邊形成了以耕地和林地為主的用地類型。大部分建設(shè)用地沿河流和湖區(qū)發(fā)展，在河流和湖泊周圍形成了城市聚居區(qū)。

4.2 社會驅(qū)動因素

社會驅(qū)動是土地利用變化的主要驅(qū)動力，大致分為人口、經(jīng)濟(jì)以及國家政策等內(nèi)容。1988—2018年，滇池周邊人口快速增長，對居住、交通、購物及飲食等建筑用地的需求提高，造成了部分林地和大量耕地轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地。

1988—2018年，昆明市GDP值大體呈上升趨勢，經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶動了昆明市的工業(yè)化、城市化，推動了建設(shè)用地的增加。

1998—2014年，由城市土地政策主導(dǎo)的改革促成了滇池周邊土地城市化的格局［3］。2014年后城市化進(jìn)程不斷加快，2010—2018年建設(shè)用地大幅擴(kuò)張，人口城市化開始，流動人口進(jìn)城落戶成為人口流動的大趨勢，促進(jìn)了耕地的減少，建設(shè)用地的快速增加。

5 滇池治理現(xiàn)狀及保護(hù)建議

5.1 滇池治理現(xiàn)狀

20世紀(jì)70年代以前，滇池周邊的水質(zhì)為Ⅱ類水，到20世紀(jì)70年代時下降為Ⅲ類水，90年代后跌為劣Ⅴ類水，滇池成為污染最嚴(yán)重的湖泊之一。

昆明市采取多種措施治理水體污染，1991年建成昆明市第一污水處理廠處理工業(yè)、生活污水。近年來，昆明市全面實施與深化河長制，滇池周邊25位市級河長簽訂了《2018年滇池流域河長目標(biāo)責(zé)任書》，定期開展巡河工作，對巡查中發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行及時整理、通報、積極協(xié)調(diào)，解決河道治理中的問題。滇池治理逐漸邁向流域系統(tǒng)治理階段，促進(jìn)了滇池周邊水環(huán)境質(zhì)量持續(xù)改善，水質(zhì)趨穩(wěn)向好。

河道生態(tài)補償機(jī)制在滇池周邊也建立起來，滇池周邊水質(zhì)治理不力的區(qū)縣需要給予相鄰區(qū)縣經(jīng)濟(jì)補償，相關(guān)負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)要等比例扣減個人年度目標(biāo)管理績效考核獎勵。滇池流域34條生態(tài)補償河道的63個水質(zhì)自動檢測站已全部建成，實現(xiàn)了滇池周邊河道生態(tài)補償水質(zhì)自動檢測設(shè)施全覆蓋，在2018年4月的考核中，滇池周邊26條河道49個斷面中，已經(jīng)有39個實現(xiàn)了水質(zhì)達(dá)標(biāo)。

5.2 滇池保護(hù)建議

5.2.1 加大治理力度，堅持入湖河道治理。由于地勢地形等因素的影響，滇池成為昆明市主要的納污水體，大、小河流經(jīng)過建筑區(qū)、工廠、農(nóng)田收納一些廢水后流入滇池。因此，需要加大滇池周邊20多條入湖河道的整治與管理，從根源上減少滇池水質(zhì)被污染的可能。

5.2.2 堅持實施河段長責(zé)任制與河道生態(tài)補償機(jī)制。在河段長責(zé)任制的實施下，滇池水質(zhì)的治理初見成效。滇池周邊各轄區(qū)各條河道需要進(jìn)一步完善河長制，達(dá)到全民參與滇池治理的效果。

近年來，滇池周邊推進(jìn)河道生態(tài)補償機(jī)制，對水質(zhì)達(dá)標(biāo)且提高一個及以上水質(zhì)類別的縣區(qū)給予適當(dāng)補償，以達(dá)到“誰污染、誰買單、誰治理、誰受益”的目的，該機(jī)制實施后滇池的水質(zhì)逐漸好轉(zhuǎn)，可見河道生態(tài)補償機(jī)制對滇池的治理起到了促進(jìn)作用。

5.2.3 優(yōu)化滇池周邊土地利用，減輕滇池污染。滇池周邊環(huán)境承載力有限，所以滇池周邊的建設(shè)規(guī)劃要符合滇池周邊人口、資源現(xiàn)狀?！独ッ魇谐鞘薪诮ㄔO(shè)規(guī)劃（2016—2020年）成果》提出優(yōu)化滇池北部主城區(qū)的功能，外延拓展滇池東南部呈貢區(qū)的建設(shè)規(guī)劃，在規(guī)劃實施時應(yīng)充分發(fā)揮主城區(qū)的輻射作用，吸引部分人口向滇池東南部的城市轉(zhuǎn)移，減緩滇池周邊人口太過集中的現(xiàn)狀，同時減輕滇池周邊的生態(tài)壓力。

6 結(jié)語

政府及相關(guān)部門一直在進(jìn)行滇池水體污染的治理，投入了大量的人力與資金，使滇池水質(zhì)得到改善，但滇池的治理是一個長久的過程，其中優(yōu)化滇池周邊的土地利用成為關(guān)鍵。土地利用類型的分布應(yīng)契合滇池周邊的特點和滇池的承載力，在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時重視水體污染治理，爭取讓滇池流域內(nèi)的土地利用適應(yīng)其環(huán)境承載力，使滇池土地利用和水質(zhì)之間有良好的共生、共贏關(guān)系。