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排水工程對三江平原濕地流域的影響分析

來源:原創論文網 添加時間:2013-08-19
   摘 要:在三江平原別拉洪河流域地形圖、土地利用圖和排水工程建設資料的基礎上,利用地理信息系統進行流域景觀制圖,并根據排水工程建設量將該流域劃分出4個排水分區。利用景觀結構分析軟件FRAGSTATS分別計算了各分區2個時期(1967年和2005年)的多種景觀結構指標。結果表明:排水工程之前,除了旱地無排區的其它3個排水區域,自然濕地覆蓋率均達到90%以上,且呈大塊連續狀分布,結構比較簡單,自然狀態保存完好;排水渠大量修建之后,沼澤地因排水基本消失,草甸及其它沼澤類型也大片被排干,取而代之的是以大面積的旱地和水田為基質,濕地以小的斑塊體鑲嵌其中的流域景觀,景觀結構破碎化嚴重并趨于復雜化。最后提出下一步的研究工作。
  關 鍵 詞:景觀變化;排水工程;濕地;流域中圖
    1 別拉洪河流域概況別拉洪河流域屬于平原型流域,河流數量較少,大小河流10多條,別拉洪河是流域的主流,發源于平原,上游沒有明顯的河床,僅是一條寬淺的線性洼地,中游河道彎曲,并有沼澤阻滯,流速較緩,下游有明顯河槽,河流坡降稍大,河堤縱比降多在1/10000左右,河槽彎曲系數大,枯水期河槽狹窄,河漫灘寬廣,流域承泄量小,排水不暢,容易泛濫。汛期受烏蘇里江頂托,回水距離一般25~30 km,最長可達70 km。
  別拉洪河流域經過排水工程的建設開發后,流域的水文格局發生很大變化,由一個流域變為3個小的流域,上游原無主河道,在1977年修建排水工程時開挖了一條新河,經創業、前進、紅衛3個農場,在萊嘴子水文站以下匯入撓力河;中游1978年的排水工程建設亦挖新河,經洪河、勝利、八五九3個農場在瓦盆窯匯入烏蘇里江;下游目前仍為天然流域。表1是別拉洪河流域排水工程建設的概況。
 2 研究方法利用20世紀60年代1∶20萬地形圖(根據1967年和1968年1∶10萬地形圖,1971年第一版)2005年6~7月ETM遙感數據資料和20世紀80年代地形圖,并根據影像以及水利工程建設有關資料進行更新,再結合較詳實的野外考察數據。以此獲得別拉洪河流域2個時期的景觀類型圖,在此基礎上利用GIS(Arc-view3.2軟件)的空間分析功能,輔助FRAGSTATS生態學軟件對濕地景觀圖進行計算和分析,以此獲取了相應的空間屬性信息,根據這些信息對別拉洪河流域濕地景觀結構格局進行景觀生態分析。對流域土地利用/覆被類型進行景觀分類,包括開闊水域、沼澤濕地、草甸濕地、灌叢濕地、島狀林濕地、水田等濕地景觀和旱地、林地、居民用地和工礦用地等非濕地景觀類型,如表2。
  別拉洪河流域土地利用/濕地景觀分類系統二級分類分類說明開闊水域包括湖泊、泡沼和大型河流沼澤濕地常年積水的苔草為優勢群落的各類型沼澤蘆葦沼澤常年積水的蘆葦為又是群落的沼澤類型草甸濕地各類型季節性積水的禾草型濕草甸灌叢濕地平原各類型季節性積水的灌木林島狀林濕地平原各類型季節性積水的喬木林水  田耕作稻田旱  地各類型耕作旱地山區林地高地常年不積水的喬木林地其它用地居民用地和工礦用地在地理信息系統Arcview3.2軟件系統的支持下,以該流域地形圖為基礎,并結合排水工程密集程度(量化為排水溝渠的密度),及其影響下形成的流域的水文格局特征,在流域景觀圖上將該研究區域劃分為上游強排區、中游強排區、下游弱排區以及旱地無排區4個研究區域,其中,強排區是指排水工程量大,排水溝渠密集,排水強度大,開發之前全部或99%以上的面積為濕地景觀的上中游區域;弱排區是指排水工程量小,溝渠少,排水強度小的下游區域;無排區是指幾乎無排水工程建設,開發前以旱地為主的區域。劃分原則是:①保證流域溝渠系統的連續性和完整性;②保證分界線不切斷完整的溝渠。最后輔助以FRAGSTATS生態學軟件,分別對4個類型的研究區域進行以下6個景觀格局指標的計算和分析:景觀多樣性指數,景觀優勢度指數,分離度指數,斑塊密度指數,景觀形狀指數,景觀破碎度指數。
  3 結果與分析別拉洪河流域4個排水強度不同的研究分區內各種斑塊類型的景觀指標計算結果見表3,在景觀級別上,不同研究分區的結構指標計算結果見表4。
  1)上游強排區根據表1中的排水工程統計表,上游強排區占整個流域的面積的14.62%,排水溝渠有511條,總長度為766082.28 m,溝渠密度達到1208.781 m/km2,排水控制面積633.76 km2,工程排水強度最大。排水工程建設之前,該分區的主要景觀類型為沼澤和草甸濕地,面積分別為325.72 km2、292.89 km2,各占到該區域的51.4%和46.2%,斑塊數分別為5個和3個,呈大面積連續分布,形成該區的基質景觀,島狀林濕地及開闊水域等小的斑塊體鑲嵌其中。由于20世紀70、80年代排水工程的建設,到2005年,常年積水的沼澤濕地基本消失,同時季節性積水的草甸濕地也被排水開發而大量減少,并向旱地轉化,致使旱地面積急劇擴張到388.97 km2,占該區域的61.4%,成為該區的基質景觀;水田作為新的斑塊類型出現,成為該區的第二大斑塊類型。此外,大量開闊水域類型斑塊被排干,數量明顯減少;灌叢濕地和其它用地(居民地、工礦用地)等新的斑塊類型出現,但作為鑲嵌體,規模很小。
  通過分析表3的數據:上游強排區的景觀優勢度和多樣性指數均呈上升趨勢,但上升幅度不大。該區域的景觀破碎化程度加大且趨于復雜化,總的斑塊數量增加,斑塊平均面積減小,景觀破碎度指數增加,斑塊密度、斑塊分離度指數和形狀指數也都有較大幅度的增加,說明景觀結構趨于復雜化。
  2)中游強排區中游強排區面積占整個流域面積的28.66%,排水工程建設量最大,溝渠條數為648條,總長度為1211346.2 m,溝渠密度為976.76 m/km2,排水強度僅次于上游強排區,控制面積達到1240.13 km2。1967年,該區域斑塊類型以沼澤和草甸濕地為主,有小塊的島狀林濕地和開闊水域等斑塊類型分散其中。到2005年,由于上述大規模的排水工程建設,沼澤濕地基本消失,并向季節性積水的草甸濕地和旱地轉104化;同時草甸濕地由于排水也呈現旱化趨勢;旱地成為該區的基質景觀;水田成為第二大優勢景觀。此外,在人類排水活動中出現灌叢濕地、蘆葦沼澤、山區林地和居民工礦等鑲嵌斑塊類型;開闊水域,大量被排干,斑塊數顯著減少。
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