南水北調(diào)中線水源區(qū)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(xué)報ACTAGEOGRAPHICASINICAVol.61No.6June2006南水北調(diào)中線水源區(qū)土地利用土地覆被的空間格局沈澤昊1張全發(fā)2岳超1趙俊1胡志偉1呂楠1唐園園1(1.北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院生態(tài)學(xué)系北京大學(xué)地表過程分析與模擬教育部重點實驗室北京1008712.中國科學(xué)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(tài)具有深刻的影響。這對于我國大規(guī)?？缌饔虻哪纤?/p>

2、北調(diào)工程規(guī)劃尤為重要。本文制定了該工程中線水源區(qū)約95000km2面積的LULC分類系統(tǒng)利用2000年前后的TM影像完成LULC分布現(xiàn)狀圖并結(jié)合DEM分析了其土地利用土地覆被的空間格局特征。結(jié)果表明:①研究區(qū)域森林覆蓋率為50.97%灌叢25.58%農(nóng)田約占15%其中旱地與水田的比例約10:3石礫裸地等強(qiáng)烈退化類型合占5.66%水域約占1%。②區(qū)內(nèi)秦嶺南坡、漢—丹平原丘陵、巴山北坡三部分的LULC結(jié)構(gòu)存在顯著差異強(qiáng)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(qū)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(xiàn)象也更嚴(yán)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(qiáng)度的分布各土地覆被類型的分布顯示了坡度對土地開發(fā)強(qiáng)度的限制作用坡向?qū)植縇ULC格局的影響并不顯著但在區(qū)域尺度上可能對秦嶺南坡與巴山北坡的LULC結(jié)構(gòu)差異具有貢獻(xiàn)。南水北調(diào)中線工程水源區(qū)當(dāng)前的LULC結(jié)構(gòu)和空間格局顯示總體上植被狀況良好高強(qiáng)度的土地利用類型

4、主要集中于海拔1000m以下的平緩地區(qū)而退化土地類型也主要存在于這一區(qū)域是流域水質(zhì)保護(hù)和環(huán)境治理的關(guān)鍵區(qū)域。關(guān)鍵詞:南水北調(diào)中線工程水源區(qū)LULC空間格局漢江中上游地區(qū)1引言南水北調(diào)中線工程是我國超大規(guī)模的跨流域調(diào)水工程———南水北調(diào)工程的一部分。其目標(biāo)是在不降低丹江口庫區(qū)、漢江中下游地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量不降低漢江中下游干流供水區(qū)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(qū)調(diào)出部分水量以供應(yīng)政治經(jīng)濟(jì)地位重要、水量消耗巨大、水資源嚴(yán)重匱

5、乏的華北平原。從根本上緩解北方大面積地區(qū)水資源過度緊缺狀況保持或恢復(fù)其生態(tài)環(huán)境和社會經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的動力[1]。氣候和LULC變化是全球環(huán)境變化研究的重點領(lǐng)域。LULC與流域水文動態(tài)的相互作用、LULC及其變化對地表水資源數(shù)量與質(zhì)量動態(tài)變化、環(huán)境污染、水土流失與洪水災(zāi)害等方面的影響是一系列國際性研究計劃的目標(biāo)[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(guān)而且對農(nóng)業(yè)開發(fā)、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(fā)蒸散速率和地下水的補(bǔ)充過程而對流域水文過程產(chǎn)生顯著影響另一方面地表覆蓋和土地利用導(dǎo)致的表土干擾強(qiáng)度與速率、水文過程、地形因素等共同決定了坡地產(chǎn)沙和沉積物輸送過程的強(qiáng)度和動態(tài)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(nèi)LULC變化則是區(qū)域水文變化的主要驅(qū)動要素[9]。南水北調(diào)工程規(guī)模宏大將產(chǎn)生巨大的社會、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。其對區(qū)域環(huán)境和生收稿日期:20051228修訂日期:20060319基金項目:中

7、國科學(xué)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(xué)會會員，主要研究植被生態(tài)學(xué)、景觀生態(tài)學(xué)。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(diào)中線水源區(qū)土地利用土地覆被的空間格局635區(qū)內(nèi)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(qū)。根據(jù)2004年三省統(tǒng)計年鑒對屬于流域內(nèi)的面積占全縣域面積50%以上的30個縣進(jìn)行統(tǒng)計表明經(jīng)濟(jì)發(fā)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(yè)化水平落后50%的縣第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)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(nóng)業(yè)人口為主83.3%的縣農(nóng)村人口占總?cè)丝诘谋壤^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(jīng)濟(jì)水平落后的狀況決定政府在環(huán)境、生態(tài)保護(hù)方面的投入力度不可能很大。但在人口集中分布區(qū)域環(huán)境破壞的現(xiàn)象卻比較嚴(yán)重。野外調(diào)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(fā)源于秦嶺南麓干流流經(jīng)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(nèi)工農(nóng)業(yè)、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(diào)水的盈余水量[12]。3研究數(shù)據(jù)及方法3.1研究數(shù)據(jù)及來源(1)遙感影像數(shù)據(jù)本研究采用2000年前后的LsatTM影像但因區(qū)域范圍大無法完全統(tǒng)一時相?？紤]到研究區(qū)域位于亞熱帶向暖溫帶過渡區(qū)域地貌垂直分異顯著自然和人工植被類型復(fù)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(shù)據(jù)軌道號和時間見表1。(2)數(shù)字高程模型(DEM)數(shù)據(jù)本研究所用DEM數(shù)據(jù)為利用1:10萬地形圖進(jìn)行掃描數(shù)字化獲得的ERDASIMGINGimg柵格數(shù)據(jù)經(jīng)重采樣得到的空間分辨率為100m。(3)地面訓(xùn)練區(qū)資料根據(jù)研究區(qū)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(shè)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(nèi)河南西峽、淅川一帶。樣點地理坐標(biāo)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(shù)據(jù)包括研究區(qū)域比例尺1:10萬的地形圖1:50萬的區(qū)域土地利用分類圖相關(guān)區(qū)域的農(nóng)業(yè)區(qū)劃數(shù)據(jù)、自然地理和社會經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計數(shù)據(jù)等。3.2流域土地分類系統(tǒng)建立本文采用的LULC分類系