白眉水库流域土地利用和覆盖动态研究

福建省金皇环保科技有限公司 潘永钢

白眉水库流域土地利用和覆盖动态研究

福建省金皇环保科技有限公司 潘永钢

白眉水库作为马尾的饮用水源，同时为台湾马祖同胞供应饮用水，其保护意义十分巨大。该文基于“3S”技术，利用白眉水库流域1989年和2010年Landsat-TM遥感影像数据进行土地利用和覆盖动态研究，并分析区域内景观变化对生态环境的影响。最后对开展白眉水库流域生态环境保护提出相应的建议。

白眉水库 土地利用变化 景观分析

土地利用资源的数量、空间格局的变化及土地利用类型组合方式的改变，都会引起自然环境和生态过程的改变，从而形成土地利用的生态环境效应。通过分析流域内的土地利用类型，可以了解所研究流域的现状，进而对流域的水资源状况和水质、土壤条件、地貌特征、植被覆盖状况和生物组成、生物多样性以及流域的景观生态环境等建立较为充分的了解。因此，掌握流域的土地利用现状与土地利用变化的信息是达到流域可适性管理的必要条件。

1 研究区域概况

白眉水库位于福州经济技术开发区亭江镇白眉村，其库区处于东经119°25′-119°27′，北纬26°04′-26°06′之间，该工程1998年10月开工，2001年年初修建完工并蓄水投入使用。白眉水库集雨区域面积65km2，年平均径流量为4725m3，水库总库容为1825万m3，有效库容为1500万m3，正常水位水深约40m，供水规模为10万t/d。

2 研究方法

（1）应用美国环保局（USEPA）开发的BASINS软件对数字高程模型（DEM）进行分析，提取白眉水库流域的流域边界、水系及子流域。

（2）利用研究区域1989年和2010年Landsat-TM遥感影像数据，在Erdas Imagine8.4软件的支持下，结合野外实地考察，分析获得对应年份的土地利用类型图。

（3）利用Patch Analyst软件对白眉水库流域的空间数据和属性数据进行系统分析，结合景观生态学原理，选用景观格局分析指数对1989年和2010年研究区域景观类型的空间格局进行对比分析。

3 结果与讨论

3.1 土地利用分析结果

通过对1989年和2010年白眉水库汇水流域影像的分类和后处理，获得了该汇水流域两个时相的土地利用分类图（图1和图2）。表1为1989年和2010年白眉水库流域各地类的面积。

图1 白眉水库流域1989年土地利用类型图

图2 白眉水库流域2010年土地利用类型图

表1 1989年和2010年对白眉水库水质产生影响的各个地类的面积

从表1可以看出该地区的林地、水体、水田和草地的变化量超过30%，其中林地（乔木林、灌木林、疏林地）总量增加了30.2%，水体（河流、湖泊）减少了84.7%，水田减少了66.8%，草地减少了66.4%；居民地、旱地和裸地的变化量不是很大。14年间，该地区水体（河流、湖泊）的面积大大减少了，随着经济发展，人类活动对流域的围垦是造成水体面积减少的主要原因。

3.2 流域景观格局分析

在Arc View GIS软件的支持下，运用Patch Analyst软件，分析ERDAS处理所得到的白眉水库流域分类图片，计算景观指数。表2、表3及表4列出了景观指数计算结果。

表2 2010年斑块类型水平上的景观指数列表

表3 1989年斑块类型水平上的景观指数列表

表4 景观水平上的景观指数列表

1989—2010年，白眉水库流域景观格局的变化主要体现在以下几个方面：①斑块形状的变化。乔木林的形状指数和分维数值变化最大，变得更不规则；水体面积急剧减少，水面变得更加狭长，斑块更加偏离正方形。②生境破碎化的变化。从斑块数、边界密度以及破碎化指数上看，仅仅只有疏林地和水田破碎化更为加剧，乔木林和灌木丛的部分斑块团聚性加强，大斑块增多，总体来说，1989年水库流域的破碎化比较严重。③景观多样性的变化。1989—2010年，多样性有变化，但是变化不大。

4 结论与建议

本文在构建白眉流域水系与流域划分的基础上，采用两时相的TM卫星遥感影像，利用地理信息系统（GIS）和遥感影像处理软件ERDAS，对白眉水库流域的土地利用、覆盖变化进行了动态监测与分析，并应用景观生态学原理对白眉水库流域的景观格局进行了多角度分析，得出以下结论：

（1）从不同的时空尺度对白眉水库流域土地利用和植被覆盖的变化分析表明，白眉水库流域在1989—2010年间，土地利用发生了较大的变化，在量上的变化主要体现在林地（乔木林、灌木林、疏林地）的增加、水田的减少以及水体的减少。总结其变化的驱动力主要有：①林业发展和种植果园；②水库建设；③农田的衰退；④对河流、湖泊的围垦；⑤群落的自然演替。其中，群落的自然演替对植被覆盖的变化影响较大，人为干扰对白眉水库流域的土地利用程度也有很大影响。

（2）利用景观指数计算软件Patch Analyst对白眉水库流域景观指数分析发现，2010年白眉流域景观多样性水平对比1989年稍有减少，流域景观格局变化的驱动力主要是人为干扰（如河流湖泊的围垦、水库建造、植树造林和果园开发等）和自然演替（如先锋物种的出现或群落的演替）。

基于以上结论，对白眉水库生态环境保护提出以下建议：①在农田景观中，建立防护林、沟渠的人工网络系统，加大景观连通性；②可建立农田—树篱—农田的景观格局，改变单一的农田，以减少土壤侵蚀量，控制非点源污染；③对河流廊道的保护是保障流域生态系统稳定性和景观结构连通性的关键，也是流域生物多样性保护的重点。保护河流廊道的植被，可以控制水流和矿质养分流动，当河流两岸的高地植被郁闭时，可以减少径流与洪水泛滥。

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