南水北調中線水源區土地利用_土地覆被的空間格局

1、第61卷第6期2006年6月地理學報ACTAGEOGRAPHICASINICAVol.61No.6June2006南水北調中線水源區土地利用土地覆被的空間格局沈澤昊1張全發2岳超1趙俊1胡志偉1呂楠1唐園園1(1.北京大學環境學院生態學系北京大學地表過程分析與模擬教育部重點實驗室北京1008712.中國科學院武漢植物園武漢430074)摘要:土地利用土地覆被(簡稱LULC)變化對流域水資源動態具有深刻的影響。這對于我國大規?？缌饔虻哪纤?/p>

2、北調工程規劃尤為重要。本文制定了該工程中線水源區約95000km2面積的LULC分類系統利用2000年前后的TM影像完成LULC分布現狀圖并結合DEM分析了其土地利用土地覆被的空間格局特征。結果表明:①研究區域森林覆蓋率為50.97%灌叢25.58%農田約占15%其中旱地與水田的比例約10:3石礫裸地等強烈退化類型合占5.66%水域約占1%。②區內秦嶺南坡、漢—丹平原丘陵、巴山北坡三部分的LULC結構存在顯著差異強度土地利用類型和退化土

3、地類型主要分布在漢—丹平原丘陵地區秦嶺南坡耕地的水分條件較巴山北坡好但局部土地退化現象也更嚴重。③地形對LULC具有明顯影響。海拔高度控制著自然植被的垂直分異和各種土地利用類型及利用強度的分布各土地覆被類型的分布顯示了坡度對土地開發強度的限制作用坡向對局部LULC格局的影響并不顯著但在區域尺度上可能對秦嶺南坡與巴山北坡的LULC結構差異具有貢獻。南水北調中線工程水源區當前的LULC結構和空間格局顯示總體上植被狀況良好高強度的土地利用類型

4、主要集中于海拔1000m以下的平緩地區而退化土地類型也主要存在于這一區域是流域水質保護和環境治理的關鍵區域。關鍵詞:南水北調中線工程水源區LULC空間格局漢江中上游地區1引言南水北調中線工程是我國超大規模的跨流域調水工程———南水北調工程的一部分。其目標是在不降低丹江口庫區、漢江中下游地區生態環境質量不降低漢江中下游干流供水區供水保證程度的原則下從水資源相對盈余的長江中游地區調出部分水量以供應政治經濟地位重要、水量消耗巨大、水資源嚴重匱

5、乏的華北平原。從根本上緩解北方大面積地區水資源過度緊缺狀況保持或恢復其生態環境和社會經濟持續發展的動力[1]。氣候和LULC變化是全球環境變化研究的重點領域。LULC與流域水文動態的相互作用、LULC及其變化對地表水資源數量與質量動態變化、環境污染、水土流失與洪水災害等方面的影響是一系列國際性研究計劃的目標[23]。流域水文過程不僅與自然地理要素的時空分布密切相關而且對農業開發、城市化過程有高度的敏感性[45]。不同土地覆蓋類型通過影響

6、地表水的蒸發蒸散速率和地下水的補充過程而對流域水文過程產生顯著影響另一方面地表覆蓋和土地利用導致的表土干擾強度與速率、水文過程、地形因素等共同決定了坡地產沙和沉積物輸送過程的強度和動態特征[69]。在較長時間尺度上氣候變化對水資源的影響更明顯而在中、短期內LULC變化則是區域水文變化的主要驅動要素[9]。南水北調工程規模宏大將產生巨大的社會、經濟和環境效益。其對區域環境和生收稿日期:20051228修訂日期:20060319基金項目:中

7、國科學院“百人計劃”項目[Foundation:HundredTalentsProgramoftheChineseAcademyofSciences]作者簡介:沈澤昊，博士，副教授，中國地理學會會員，主要研究植被生態學、景觀生態學。Email:zehao.shen@633644頁表1遙感影像解譯所用TM及ETM影像獲取時間Tab.1TMETMimagesusedfinterpretationtheobtainedtimeofdatafl

8、‰Rownumbers1251261271280362000.05.212000.05.192002.08.290372000.04.122000.06.151999.09.242000.05.122002.09.232001.05.220382001.05.011999.09.011999.09.241998.06.046期沈澤昊等:南水北調中線水源區土地利用土地覆被的空間格局635區內行政單元包括陜、豫、鄂50個縣(含縣級市)的全部

9、或部分行政區。根據2004年三省統計年鑒對屬于流域內的面積占全縣域面積50%以上的30個縣進行統計表明經濟發展水平普遍不高86.7%的縣人均GDP低于全國平均水平(6000元人民幣)是《國家八七扶貧攻堅計劃》中的貧困縣工業化水平落后50%的縣第一產業產值占整個GDP的比例超過30%。其中白河、山陽、紫陽、平利諸縣超過50%人口仍以農業人口為主83.3%的縣農村人口占總人口的比例超過80%總體上山大人稀除漢中和十堰兩市之外其余縣市的人口密

10、度均小于300人km2。經濟水平落后的狀況決定政府在環境、生態保護方面的投入力度不可能很大。但在人口集中分布區域環境破壞的現象卻比較嚴重。野外調查過程中時有所見。中線工程起點丹江口水庫是漢江上游與中下游的分界點漢江發源于秦嶺南麓干流流經陜西、湖北在武漢市匯入長江全長約為1570km流域面積15.9萬km2丹江口水庫以上集水面積為9.5萬km2。漢江流域降水豐沛地表水資源總量為5.911010m3超過黃河水量。年降水主要集中在6~9月份(

11、占全年的60%~65%)年際差異很大。1956~1990年期間丹江口水庫水量最大值為最小值的2.75倍。漢江流域內工農業、生活用水量雖大但目前消耗水量僅占徑流量的6%因此具有向其他流域調水的盈余水量[12]。3研究數據及方法3.1研究數據及來源(1)遙感影像數據本研究采用2000年前后的LsatTM影像但因區域范圍大無法完全統一時相?？紤]到研究區域位于亞熱帶向暖溫帶過渡區域地貌垂直分異顯著自然和人工植被類型復雜多樣故盡量選擇植被外貌差別

12、較大的春、秋時相以便于影像的識別和解譯。影像數據軌道號和時間見表1。(2)數字高程模型(DEM)數據本研究所用DEM數據為利用1:10萬地形圖進行掃描數字化獲得的ERDASIMGINGimg柵格數據經重采樣得到的空間分辨率為100m。(3)地面訓練區資料根據研究區域的“U”型地貌特征、植被分布和土地利用的變化梯度為保證樣點的代表性和空間均衡性設置了“三縱一橫”的考察線路包括分別在漢中盆地、安康盆地和鄖縣盆地與漢江干流大致垂直的考察線路和

13、一條從漢中上游到安康的線路。采樣路線還穿過丹江流域內河南西峽、淅川一帶。樣點地理坐標采用GPS定位空間誤差小于10m記錄包括土地覆蓋類型地貌特征人為活動特征等。共采集了1024個樣點其中624點用于影像解譯的參考點400點用于分類完成后的精度檢驗。(4)其他輔助解譯數據包括研究區域比例尺1:10萬的地形圖1:50萬的區域土地利用分類圖相關區域的農業區劃數據、自然地理和社會經濟統計數據等。3.2流域土地分類系統建立本文采用的LULC分類系