1980—2020年西遼河重要支流土地利用變化對比分析

［關(guān)鍵詞］ 土地利用；動態(tài)度；西遼河流域；西拉木倫河；老哈河;1980—2020年

［摘 要］ 以西遼河重要支流——西拉木倫河、老哈河中泓線兩側(cè)5 km范圍作為研究區(qū)，選擇1980年、2000年、2020年土地利用類型Landsat-TM衛(wèi)星影像等作為主要信息源，采用數(shù)據(jù)統(tǒng)計、ArcGIS 10.2繪圖、動態(tài)度計算對1980—2020年研究區(qū)土地利用類型分布和時空變化情況進行分析，結(jié)果表明：2020年老哈河耕地和建設(shè)用地面積占比大于西拉木倫河，人類活動影響更為明顯；1980—2020年西拉木倫河耕地、建設(shè)用地增長幅度高于老哈河；進一步控制耕地面積增長和地下水開采是恢復(fù)西遼河生態(tài)環(huán)境的重要途徑。

［中圖分類號］ S157 "［文獻標識碼］ A "DOI：10.3969/j.issn.1000-0941.2024.10.019

［引用格式］ 孟凡傲，吳計生，邵文彬，等.1980—2020年西遼河重要支流土地利用變化對比分析［J］.中國水土保持，2024（10）：71-74.

土地是人類生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)［1］。土地利用類型的變化會影響生態(tài)系統(tǒng)和物種多樣性，進而影響氣候環(huán)境和人類社會發(fā)展［2］。有研究顯示，河流周邊土地利用類型的變化會對河道關(guān)鍵水文要素產(chǎn)生較大影響［3-4］。因此，基于河流周邊長系列土地利用類型變化的研究有助于進一步了解河道徑流量變化更深層次的原因，為河道生態(tài)恢復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。

西遼河流域位于內(nèi)蒙古自治區(qū)東部，是我國水資源嚴重短缺地區(qū)之一［5］。西遼河平原區(qū)是我國北方農(nóng)牧交錯帶和黃金玉米帶的重要組成部分，地理位置重要，同時也是我國典型的生態(tài)脆弱區(qū)和重要的商品糧基地［6］。西遼河產(chǎn)流量最大的兩條支流為西拉木倫河和老哈河，西遼河流域濕地系統(tǒng)也主要分布于老哈河和西拉木倫河兩側(cè)。近幾十年來，受氣候變化和人類活動影響，西拉木倫河和老哈河流域生態(tài)環(huán)境發(fā)生了明顯變化。特別是1980年以來，老哈河和西拉木倫河流域人口明顯增加帶來的用水量增長，導(dǎo)致地下水開采嚴重、地下水襲奪地表水、河川基流量嚴重衰減，進而引發(fā)河道斷流加劇、湖泊濕地萎縮、草地沙化等一系列生態(tài)環(huán)境問題［7］。本研究以西拉木倫河和老哈河中泓線兩側(cè)5 km范圍作為研究區(qū)，對比分析1980—2020年西遼河流域重要支流兩側(cè)土地利用類型變化，以期為西遼河流域生態(tài)恢復(fù)研究提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

西拉木倫河和老哈河是西遼河最重要的兩條支流，兩者匯合后成為西遼河干流。西拉木倫河發(fā)源于赤峰市克什克騰旗面子山，自西向東流經(jīng)克什克騰旗、林西縣、翁牛特旗、巴林右旗、阿魯科爾沁旗，全長397 km，總落差1 515 m，平均比降2.4‰，流域面積2.86萬km2。老哈河發(fā)源于河北省七老圖山脈光頭山，向東北流入內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市境內(nèi)，全長425 km，總落差1 215 m，平均比降1.5‰，流域面積3.3萬km2。老哈河建有紅山水庫，20世紀80年代以來水庫水域面積逐漸減小，庫區(qū)周圍和河道兩側(cè)濕地也因河道徑流量減少而萎縮，進而影響到河道兩側(cè)生態(tài)系統(tǒng)。西拉木倫河建有東臺子水庫，20世紀80年代以來河道徑流量逐漸減少，河道兩側(cè)濕地逐漸萎縮，對周邊生態(tài)系統(tǒng)和地下水位均產(chǎn)生了一定影響。選擇西拉木倫河和老哈河中泓線兩側(cè)5 km范圍（以下分別簡稱“西拉木倫河兩側(cè)”和“老哈河兩側(cè)”）作為研究區(qū)，研究區(qū)范圍見圖1。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源與處理

收集研究區(qū)內(nèi)1980年、2000年、2020年土地利用類型數(shù)據(jù)。1980年、2000年兩期土地利用數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院東北百年土地利用變化數(shù)字重建項目成果，其中：2000年土地利用數(shù)據(jù)采用Landsat-TM衛(wèi)星影像作為主要信息源，通過人機交互解譯生成，最小圖斑控制為6個×6個像元，總體精度為93%，矢量數(shù)據(jù)尺度為1∶10萬；1980年土地利用數(shù)據(jù)采用Landsat-MSS作為遙感信息源，以2000年土地利用遙感解譯數(shù)據(jù)為本底，通過動態(tài)變化人工目視解譯生成。2020年土地利用數(shù)據(jù)采用Landsat 8遙感影像作為遙感信息源，在2000年土地利用遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過人工目視解譯生成。

2.2 土地利用動態(tài)度

土地利用動態(tài)度（K）反映了研究區(qū)一定時間范圍內(nèi)某種土地利用類型的面積變化情況。K值越大，表明該土地利用類型面積變化越劇烈、穩(wěn)定性越低；反之，表明該土地利用類型面積變化越輕微、穩(wěn)定性越高［8］。K值計算公式為

K=Ub－UaUa×1T×100%（1）

式中：Ua、Ub分別為研究初期及末期某種土地利用類型的面積，單位km2；T為研究時長，單位a。

3 結(jié)果與分析

3.1 土地利用現(xiàn)狀對比分析

以2020年作為現(xiàn)狀年，利用ArcGIS 10.2軟件繪制研究區(qū)西拉木倫河和老哈河兩側(cè)現(xiàn)狀年土地利用類型分布，見圖2、圖3。從空間分布來看，2020年西拉木倫河兩側(cè)源頭區(qū)以草地、林地為主，且人類活動影響較??；中部以草地、未利用地為主；河口地區(qū)土地利用類型比較復(fù)雜，主要為耕地、未利用地、建設(shè)用地。2020年老哈河兩側(cè)源頭區(qū)以林地、耕地、建設(shè)用地為主，人類活動影響較大；中部以耕地為主；河口地區(qū)以草地、未利用地、耕地為主。

2020年西拉木倫河和老哈河兩側(cè)土地利用類型面積和占比見表1。西拉木倫河兩側(cè)面積最大的土地利用類型為草地，占比為51.50%，主要分布于中部和源頭區(qū)；其次是耕地，占比為21.34%，主要分布在河口地區(qū)。老哈河兩側(cè)面積最大的土地利用類型為耕地，占比為47.69%，主要分布于中部；其次為林地，占比為21.62%，集中分布于源頭區(qū)。相比而言，老哈河兩側(cè)建設(shè)用地占比明顯高于西拉木倫河，說明老哈河兩側(cè)人類活動更頻繁。

3.2 土地利用變化及對比分析

利用ArcGIS 10.2繪制1980年、2000年西拉木倫河和老哈河兩側(cè)土地利用類型面積分布，見圖4、圖5。統(tǒng)計1980年、2000年、2020年西拉木倫河和老哈河兩側(cè)土地利用類型占比結(jié)果，見表2。1980—2020年，西拉木倫河和老哈河兩側(cè)耕地面積占比均呈增加趨勢，且西拉木倫河耕地面積變化動態(tài)度明顯高于老哈河；林地面積變化均較小，西拉木倫河林地面積變化動態(tài)度略大于老哈河；草地面積變化趨勢不一致，西拉木倫河草地面積占比先減后增，老哈河草地面積占比先增后減，中部和河口地區(qū)的主要轉(zhuǎn)化為耕地；水域面積占比均呈明顯減小趨勢，老哈河減小趨勢更明顯，且主要轉(zhuǎn)化為耕地；建設(shè)用地面積占比均呈現(xiàn)明顯的增加趨勢，尤其2000—2020年增幅明顯，這與2000年以后西遼河流域經(jīng)濟發(fā)展增速和人口增長較快有關(guān)；未利用地面積占比均呈現(xiàn)明顯減小趨勢，且2000—2020年減幅更大，西拉木倫河兩側(cè)的未利用地主要集中于河口地區(qū)，老哈河則主要集中于中部，兩者均主要轉(zhuǎn)化為耕地。

4 討論

作為西遼河最主要的兩條支流，西拉木倫河和老哈河水量是影響西遼河干流徑流量的主要因素，西拉木倫河和老哈河兩側(cè)土地利用類型變化不僅反映了河道兩側(cè)水資源利用情況，而且是整個西遼河流域經(jīng)濟社會發(fā)展的縮影。根據(jù)收集的1980—2020年西遼河流域降水量數(shù)據(jù)，1980—2000年年平均降水量為360 mm，對應(yīng)年地表水資源總量為22.3億m3，2001—2020年年平均降水量為310 mm，對應(yīng)年地表水資源總量為14.0億m3。近20 a西遼河流域水資源持續(xù)偏枯，地表水資源量較1980—2000年減少了37%，降水量減小是造成徑流量減小的直接原因，同時流域內(nèi)耕地面積大幅度增加，地下水開采量增大，襲奪河川徑流量是造成徑流量減小的重要原因［9］。長期以來，赤峰、通遼兩市圍繞西遼河上下游用水問題矛盾突出［10］。自《內(nèi)蒙古西遼河流域“量水而行”行動計劃》實施以來，流域水資源監(jiān)管、生態(tài)水量下泄、超采區(qū)治理取得了初步成效，西遼河生態(tài)復(fù)蘇取得一定進展［11］，但是水資源短缺問題仍然沒有徹底解決［12］。當前，西遼河流域“量水而行”、河湖生態(tài)環(huán)境復(fù)蘇工作正在有序推進，建議各級水利部門進一步加強與自然資源、農(nóng)業(yè)農(nóng)村、林業(yè)與草原、財政等部門的協(xié)調(diào)聯(lián)動，在農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與完善、農(nóng)業(yè)示范區(qū)建設(shè)、強化水資源監(jiān)管和監(jiān)測計量、加強科技支撐能力、鼓勵多部門協(xié)調(diào)和多主體參與、加大“量水而行”宣傳力度等方面加大力度，盡快改善西遼河生態(tài)環(huán)境，讓西遼河恢復(fù)生命，盡力實現(xiàn)西遼河河道夏天有水、冬天有冰的美麗景象。

5 結(jié)論

1）2020年西拉木倫河兩側(cè)草地面積占比最大，老哈河兩側(cè)以耕地為主，建設(shè)用地面積占比老哈河明顯高于西拉木倫河，說明老哈河人類活動強度明顯高于西拉木倫河。

2）1980—2020年西拉木倫河和老哈河的耕地、建設(shè)用地占比明顯增大，水域面積明顯減小，且2000—2020年變幅大于1980—2000年，說明2000—2020年人類活動對兩條河流周邊影響更大。

3）1980—2020年西拉木倫河耕地、建設(shè)用地增長幅度高于老哈河，但是老哈河水域面積減小程度大于西拉木倫河。

4）西遼河徑流量減小受到天然降水量減小和人類活動加劇的綜合影響，“量水而行”、河湖生態(tài)環(huán)境復(fù)蘇工作的治理思路對流域生態(tài)恢復(fù)具有積極的推動作用，當前需要重點做好控制耕地面積增加和地下水開采。

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收稿日期： 2024-05-20

第一作者： 孟凡傲（1990—），男，山東菏澤人，工程師，博士，主要研究方向為流域治理與水生態(tài)修復(fù)。

通信作者： 邵文彬（1983—），男，黑龍江大慶人，高級工程師，碩士，主要研究方向為流域治理。

E-mail： xcljlu@163.com

（責(zé)任編輯 李楊楊）