呼蘭河干流河岸帶狀況評(píng)估

張明月,王立權(quán),李鐵男,張 檸,趙文超

(1.黑龍江大學(xué) 水利電力學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150080；2.黑龍江省水利科學(xué)研究院，黑龍江 哈爾濱 150080)

河岸帶處于水生生態(tài)系統(tǒng)和陸生生態(tài)系統(tǒng)之間處于逐漸發(fā)展的地帶[1]。河岸帶具有隔絕部分污染物、保護(hù)水資源、維護(hù)生態(tài)環(huán)境等作用[2]。但由于人類(lèi)社會(huì)的不斷發(fā)展，河岸帶遭到開(kāi)發(fā)，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境遭到破壞，不利于社會(huì)發(fā)展[3]。近些年隨著人們對(duì)河岸帶的研究越來(lái)越深入，河岸帶的健康受到了越來(lái)越多的關(guān)注[4]。為了合理開(kāi)發(fā)利用河岸帶，減少人類(lèi)活動(dòng)對(duì)河岸帶的影響實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，就迫切需要對(duì)河岸帶狀況進(jìn)行評(píng)估[5-6]。呼蘭河是松花江的重要支流，隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，呼蘭河河岸帶退化嚴(yán)重。本文通過(guò)調(diào)查呼蘭河干流河岸帶植被覆蓋率和河岸帶人工干擾程度，明確呼蘭河河岸帶狀況，這對(duì)呼蘭河健康具有重要意義。

1 研究區(qū)域概況

呼蘭河屬于松花江的支流。太平嶺是呼蘭河的發(fā)源地。流經(jīng)鐵力市、慶安縣等縣市從北岸注入松花江，呼蘭河右岸接納通肯河、克音河等，左岸接納安邦河、泥河等。全長(zhǎng)438 km，所占面積為3.72萬(wàn)km2。

2 評(píng)價(jià)方法

河岸帶植被覆蓋率以植被垂直投影面積占河岸帶面積比例來(lái)評(píng)價(jià)[7]。河岸帶人工干擾程度以河岸帶及其鄰近陸域典型人類(lèi)活動(dòng)來(lái)進(jìn)行評(píng)估[8]。

3 評(píng)價(jià)過(guò)程

3.1 評(píng)估河段的劃分

為了利用現(xiàn)有環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、水文數(shù)據(jù)以及考慮到河岸帶狀況評(píng)估結(jié)果的可操作性，根據(jù)河流水文等特征，結(jié)合呼蘭河實(shí)際情況，將呼蘭河分成6段，見(jiàn)表1。

表1 河流分段及相應(yīng)數(shù)據(jù)情況

3.2 河岸帶狀況評(píng)估

呼蘭河河岸帶狀況從河岸帶植被覆蓋率和河岸帶人工干擾程度兩個(gè)方面進(jìn)行評(píng)估。

3.2.1 河岸帶植被覆蓋率

重點(diǎn)評(píng)估區(qū)域內(nèi)植物的覆蓋狀況。植被覆蓋度指標(biāo)評(píng)估賦分見(jiàn)表2。

表2 河湖岸植被覆蓋度指標(biāo)直接評(píng)估賦分標(biāo)準(zhǔn)表

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)采樣的方法計(jì)算植被覆蓋度具有很大的局限性，易受人的主觀影響。而遙感影像法能夠準(zhǔn)確地獲取大范圍、精確度高的資料，限制因素相對(duì)較少。故本次采用遙感影像精確計(jì)算呼蘭河干流植被覆蓋度。

本次采用landsat8衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)分辨率為30 m×30 m，遙感影像選擇6—9月，該時(shí)間段植物生長(zhǎng)狀況好。計(jì)算植被覆蓋度的操作步驟主要包括遙感影像幾何、輻射、大氣校正、去除異常值、計(jì)算NDVI并獲取閾值、植被覆蓋度計(jì)算等步驟。呼蘭河干流沿線遙感影像見(jiàn)圖1。呼蘭河干流沿線植被覆蓋度見(jiàn)圖2。

圖1 呼蘭河干流沿線遙感影像

圖2 呼蘭河干流沿線植被覆蓋度

通過(guò)圖1可知，耕地大部分分布于呼蘭河干流及其支流兩岸。河流沿線濕地被侵占成耕地。通過(guò)圖2可知，地勢(shì)比較高的山地，植被受到破壞較少，因而植被覆蓋度高。呼蘭河沿岸等地勢(shì)較低的區(qū)域因?yàn)檗r(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城鎮(zhèn)發(fā)展等人為干擾較大，農(nóng)作物生長(zhǎng)期僅在5—9月待農(nóng)作物成熟收割后成為裸地，植被覆蓋度變化大，9月以后植被覆蓋度較低，因而發(fā)生水體流失的可能性增加。

評(píng)估河段1～河段6植被覆蓋度信息及賦分見(jiàn)表3。

表3 各評(píng)估河段植被覆蓋度信息及賦分

3.2.2 河岸帶人工干擾程度

河岸硬質(zhì)性砌護(hù)、采砂、沿岸建筑物(房屋)等15項(xiàng)人類(lèi)活動(dòng)可能在河岸帶周?chē)嬖?。本文認(rèn)為河流兩岸沿線合理開(kāi)發(fā)利用河流資源、符合相關(guān)規(guī)劃的人類(lèi)活動(dòng)不屬于人為干擾程度內(nèi)容。

本次呼蘭河人工干擾程度評(píng)估范圍為河流水體、河岸帶、河岸帶向陸域延伸30 m范圍。通過(guò)與呼蘭河沿線各縣市河道管理部門(mén)溝通、反饋，調(diào)查各評(píng)估河段的水邊線內(nèi)、河岸帶及其鄰近陸域30 m范圍內(nèi)是否存在上述所說(shuō)的15項(xiàng)非法活動(dòng)。

河段1范圍內(nèi)存在沿岸建筑物(房屋)、農(nóng)業(yè)耕種、垃圾堆放等非法活動(dòng)，賦分50.0分。河段2存在非法采砂、農(nóng)業(yè)耕種等活動(dòng)，賦分65.0分。河段3存在農(nóng)業(yè)耕種、畜牧養(yǎng)殖、葬墳等活動(dòng)，賦分65.0分。河段4存在非法采砂、農(nóng)業(yè)耕種，賦分65.0分。河段5存在非法采砂、農(nóng)業(yè)耕種，賦分95.0分。河段6存在沿岸建筑物(房屋)、農(nóng)業(yè)耕種、畜牧養(yǎng)殖、葬墳，賦分55.0分。呼蘭河人工干擾程度得分58.6分。

通過(guò)上述分析呼蘭河主要存在的人為干擾有農(nóng)業(yè)耕種、沿岸建筑物(房屋)、垃圾堆放、非法采砂、畜牧養(yǎng)殖、葬墳等非法活動(dòng)。其中以農(nóng)業(yè)耕種最甚。根據(jù)黑龍江省測(cè)繪局對(duì)呼蘭河干流進(jìn)行遙感解譯，結(jié)果顯示，呼蘭河干流共存在農(nóng)田侵占河岸線4 357 061.79 m2，其中水田2 106 443.87 m2、旱田2 250 617.92 m2。

由此說(shuō)明呼蘭河沿線農(nóng)田侵占河岸線較為嚴(yán)重，河段1～河段6農(nóng)田侵占河岸線總面積4 357 061.79 m2，呼蘭河中上游開(kāi)墾河道土地后以發(fā)展水田為主，下游以發(fā)展旱田為主。

3.3 河岸帶狀況賦分

河岸帶狀況賦分(RSr)采用式(1)計(jì)算：

RSr=BVCr×BVCw+RDr×RDw

(1)

式中：RSr為河岸帶狀況賦分；BVCr為河岸植被覆蓋率，賦分范圍為0～100；RDr為河岸人工干擾程度，賦分范圍為0～100；BVCw為河岸植被覆蓋率權(quán)重，取0.5；RDw為河岸人工干擾程度權(quán)重，取0.5。

經(jīng)計(jì)算，各評(píng)估河段河岸帶狀況賦分見(jiàn)表4。

表4 各河段河岸帶狀況賦分表

呼蘭河河岸帶狀況賦分66.8分，處于健康狀態(tài)。從數(shù)據(jù)上看，呼蘭河植被覆蓋度整體較好，各河段均處于中度、重度覆蓋狀態(tài)，但是呼蘭河沿岸等地勢(shì)較低的區(qū)域因?yàn)檗r(nóng)田侵占河道、城鎮(zhèn)發(fā)展等人為干擾較大，導(dǎo)致水土流失與植被覆蓋度低。呼蘭河沿線主要存在的人為干擾只有農(nóng)業(yè)耕種、沿岸建筑物(房屋)、垃圾堆放、非法采砂、畜牧養(yǎng)殖、葬墳等6項(xiàng)非法活動(dòng)。其中以農(nóng)業(yè)耕種最甚。呼蘭河干流沿線農(nóng)田侵占河岸線涉及沿線7縣市共36個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，農(nóng)田侵占河道總面積4 357 061.79 m2。圍墾河道一方面破壞沿線濕地生態(tài)系統(tǒng)，減少濕地對(duì)入河總氮、總磷去除量分別為2307.00 kg、107.00 kg。同時(shí)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中直接引起總氮、總磷等面源污染物直接入河，其中總氮入河1446.70 kg，氨氮366.52 kg，總磷入河58.17 kg。

4 結(jié) 論

本文結(jié)合當(dāng)前河岸帶的研究現(xiàn)狀，從河岸帶植被覆蓋率和河岸帶人工干擾程度兩個(gè)方面對(duì)呼蘭河河岸帶進(jìn)行評(píng)估。呼蘭河植被覆蓋度賦分為75.0分，植被覆蓋度較高；呼蘭河人工干擾程度賦分為58.6分，人工干擾程度較大，其中農(nóng)業(yè)耕種干擾最大。綜合計(jì)算得到呼蘭河河岸帶賦分為66.8分，結(jié)果顯示呼蘭河河岸帶狀況處于健康狀態(tài)，狀況較好，符合呼蘭河河岸帶實(shí)際情況。