基于地理信息系统的抚仙湖流域生态敏感性分析

摘要：抚仙湖位于云南省玉溪市，流域生态资源丰富，但存在潜在环境风险。地理信息系统（Geographic Information System，GIS）具有强大的空间分析能力，常用于分析流域生态敏感性。为了保护抚仙湖，有必要建立评价因子指标体系，采用ArcGIS软件分析抚仙湖流域生态敏感性，得到生态敏感性分区的面积比例，确定抚仙湖流域的生态保护区域。分析结果显示，极敏感区占流域面积的26.79%，属于重点保护区；高敏感区占比仅为2.01%，应限制人类活动对该区域的干扰；中敏感区占比为13.26%，开发前应专门进行可行性论证；低敏感区占比为27.48%，可进行适度开发；不敏感区占比为30.46%，可进行多用途开发。

关键词：抚仙湖；流域；生态敏感性分析；地理信息系统（GIS）

中图分类号：X826 文献标识码：A 文章编号：1008-9500（2024）08-0-05

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.08.049

Ecological Sensitivity Analysis of Fuxian Lake Basin Based on Geographic Information System

LIU Luyang1， WANG Jun1， LIU Yang2

（1. AECOM （Tianjin） Engineering Consultants Co.， Ltd.， Tianjin 300074， China;

2. CNOOC Tianjin Chemical Research and Design Institute Co.， Ltd.， Tianjin 300131， China）

Abstract： Fuxian Lake is located in Yuxi city， Yunnan province， with abundant ecological resources in the basin， but there are potential environmental risks. Geographic Information System （GIS） has powerful spatial analysis capabilities and is commonly used to analyze watershed ecological sensitivity. In order to protect Fuxian Lake， it is necessary to establish an evaluation factor index system， use ArcGIS software to analyze the ecological sensitivity of the Fuxian Lake basin， obtain the area ratio of ecological sensitivity zones， and determine the ecological protection area of the Fuxian Lake basin. The analysis results show that the extremely sensitive area accounts for 26.79% of the watershed area and belongs to the key protected area; the proportion of highly sensitive areas is only 2.01%， and human interference in this area should be limited; the proportion of medium sensitive areas is 13.26%， and a feasibility study should be conducted before development; the proportion of low sensitivity areas is 27.48%， which can be moderately developed; the proportion of insensitive areas is 30.46%， which can be used for multi-purpose development.

Keywords： Fuxian Lake; basin; ecological sensitivity analysis; Geographic Information System （GIS）

随着“绿水青山就是金山银山”理念的深入人心，如何平衡自然资源的保护与经济社会的发展，实现流域的可持续发展，成为区域规划面临的关键难题。开展流域生态敏感性分析，制定生态环境保护规划，指导区域社会经济建设是目前世界各国普遍采用的策略[1]。为协调保护与开发的关系，在区域规划与开发建设前，以生态保护为目标，评估区域生态环境，确定流域生态敏感区，尽量减少对生态敏感区的干扰，构建充满自然气息的区域环境。

1 研究区概况

抚仙湖流域属滇中高原盆地，地貌以高原为主，地势周边高、中间低，相对高差大。它是云贵高原抬升形成的断陷型湖泊，湖面海拔为1 722 m，群山环抱，周围湖积平原狭窄。年平均气温为15.6 ℃，年降水量为800～1 100 mm，降水集中在5—10月，年蒸发量为1 200～1 900 mm，日照时数为2 000～2 400 h。

抚仙湖属南盘江水系，是我国最大的深水型淡水湖泊，也是我国最大的Ⅰ类淡水生态大湖。抚仙湖流域面积为674.69 km2，湖面面积为216.6 km2，湖水平均深度为87 m，最深处有157.8 m，蓄水量为206亿m3，其水资源量占云南省九大高原湖泊的68.3%，占全国湖泊淡水资源量的9.16%，占全国重点湖泊Ⅰ类水资源量的91.4%，是滇池的13倍、洱海的7倍、太湖的4倍，它是国家战略储备水源地。

抚仙湖有103条入湖河流，普遍短小。其中，非农业灌溉河流有60多条，集水面积大于30 km2的有3条，集水面积介于10～30 km2的有6条。河床比降为10‰～100‰，以坡面漫流和细小沟溪汇入湖泊，导致河水暴涨暴落，枯季断流，河川径流的调节性极差。抚仙湖主要靠降雨补给，陆域多年入湖径流量为16 218万m3，多年平均出流水量为9 572万m3。

如表1所示，抚仙湖流域现状城镇建设用地（含村庄）面积约为23.26 km2，占流域面积的3.45%，占流域陆地面积的5.08%；流域内连片林地面积约为152.88 km2，占流域面积的22.66%，占流域陆地面积的33.37%；流域内裸地面积约为111.04 km2，占流域面积的16.46%，占流域陆地面积的24.24%。裸地面积占比较大，植被稀少，基本为石漠化和水土流失较为严重的区域，流域生态较为脆弱，急需治理。

2 研究方法

作为一种信息技术，地理信息系统（Geographic Information System，GIS）将地理学、地图学以及遥感和计算机科学相结合，用于输入、存储、查询、分析和显示地理数据。抚仙湖四面环山，环境优良，流域生态资源丰富，但依然存在潜在环境风险。为避免流域环境恶化，平衡生态保护与城市发展的关系，实现流域生态系统及其功能的稳定、人与自然的和谐共生，有必要基于ArcGIS软件对抚仙湖流域进行生态敏感性分析。根据相关因子划定生态敏感性分区，可以为流域保护与开发提供指引，保护生态敏感区，提高流域生态环境承载力和生物多样性。

2.1 分析方法的选择

生态敏感性是指生态系统对区域内自然因素和人类活动干扰的敏感程度，它反映区域生态系统遇到干扰时发生生态环境问题的难易程度，用来表征外界干扰可能造成的后果[2]。结合抚仙湖流域的生态保护要求，综合分析流域内的生态敏感因子，以获得生态敏感性评价结果。生态敏感性分析指导抚仙湖流域的保护与开发活动，实现生态保护和经济发展的双赢。

2.2 生态因子的选取

生态因子的选取是区域生态敏感性分析的关键环节。参考相关研究成果[3-7]，结合抚仙湖流域特点，梳理流域生态环境的影响因子，按照各因子对生态敏感性的影响程度，采用层次分析法对各因子进行合理分类。从流域生态保护的角度出发，筛选出5个大类指标（细分为11个小类），综合分析抚仙湖流域的生态敏感性。

2.2.1 地形地貌

地形是区域的骨架和背景，在区域生态环境中，地形有着重要的影响[8]。高程、坡度、坡向和地形起伏度对流域生态敏感性影响较大。高程是气候变化、生态环境的重要影响因素。高程的不同会引起气候的变化，流域内海拔1 900 m以上的区域生态环境良好，现状森林资源禀赋优良，生态系统易遭到破坏，不易恢复。坡度主要用于表征流域地势的陡峭程度，坡度越大，水土流失、地质灾害的发生率越高，生态承载力越差。坡度在25°以上的区域不宜开发，极易引起水土流失。坡向是小气候的重要影响因子，抚仙湖流域四面环山，地形起伏较大，山体以东西走向为主，多形成南北坡。北坡对植物生长、生态稳定性有重要影响。地形起伏度是指特定区域最高点与最低点的海拔差值，地形起伏度过大对生态环境产生不利影响。抚仙湖流域的部分区域处于地震断裂带，地形起伏度是致灾因素之一。

2.2.2 林地及农田

林地及农田是抚仙湖流域生态环境的重要影响因子。植被对抚仙湖流域生物多样性保护、气候调节和生态环境维持起到重要的作用，由此可见林地及农田影响流域的生态敏感性。

2.2.3 河湖水系

河湖水系是生态敏感性评价的重要影响因子，极易受到人为活动的影响，从而对生态系统产生严重的破坏。抚仙湖流域河道密布，周边农业面源污染、人类无序开发建设影响河道水质，河水均汇入抚仙湖，但河道纵坡大、流程短，易造成抚仙湖水质恶化。

2.2.4 生态保护

自然生态保护区是指针对有代表性的自然生态系统、珍稀濒危野生动植物物种的天然集中分布、有特殊意义的自然遗迹等保护对象所在的陆地和水域，依法划出一定面积予以特殊保护和管理的区域。抚仙湖流域有水源地保护区、森林保护区和地质公园等，该区域严禁开发。

2.2.5 人为干扰

随着城市的开发建设，抚仙湖流域内已有部分区域被开发，人为活动影响较大。该区域是抚仙湖流域主要的污染来源，严重威胁流域生态环境。

3 生态敏感性分析

3.1 生态敏感性指标分级

对抚仙湖流域生态敏感性因子进行筛选，将11个指标划分为5个等级，如表2所示。然后，借助ArcGIS软件获得生态敏感性分区，即极敏感区、高敏感区、中敏感区、低敏感区和不敏感区。抚仙湖流域为典型的湖盆地貌，最高点为流域西北部的梁王山山顶，海拔约为2 820 m。海拔1 900 m以上的土地面积约为262.31 km2，占流域面积的38.88%，占陆域面积的57.26%。此部分用地与林地分布重合度较高，位于流域较远处。抚仙湖流域陆地区域的山地（坡度大于8°）比例为72%，平地（坡度不大于8°）比例为28%，呈现出“山多平地少”的基本特征，土地利用受坡度制约较大。

3.2 生态因子的空间分布

按照各生态因子指标分级标准，利用ArcGIS软件对各因子进行数据整理分类，利用空间分析功能、栅格叠加分析功能，提取各因子栅格图。在空间分析模块生成数字高程模型，分析抚仙湖流域的地形高程、场地坡度、场地坡向、河流缓冲区、生态保护区、公益林和农田等因子的分级栅格数据。抚仙湖流域生态敏感性因子的空间分布如图1所示。

根据各因子的量化标准值，利用空间分析模块的数据重分类函数，将各评价因子图进行重分类，然后利用重分类结果对各因子进行标准化处理。对整理好的数据进行权重计算后，在ArcGIS软件中进行空间分析的叠加计算。

3.3 分析结果

抚仙湖流域生态敏感性分析结果如图2所示，生态敏感性分区的面积比例如表3所示。抚仙湖流域极敏感区占流域面积的26.79%，主要分布在生态保护区、公益林及植被分布丰富区域、抚仙湖湖面、入湖河道、海拔较高的陡峭区域及生态价值高的地区，对开发活动极为敏感，生态系统极难恢复，可能会给流域生态系统带来严重破坏，属于重点保护地段。高敏感区占比较低，仅为2.01%，一般为极敏感区周边的延伸区域，抚仙湖流域高敏感区占比低，说明抚仙湖流域生态环境已经遭到一定的破坏，同时高敏感区对周边生态环境起到重要作用且生态系统难恢复，应限制人类活动对该区域的干扰。

中敏感区占比为13.26%，一般为公益林、自然保护区和河流周边的缓冲区，抚仙湖流域中敏感区对流域开发活动有一定的敏感性，该区域对维持抚仙湖流域良好的生态环境功能起到重要作用，开发前应专门进行可行性论证。低敏感区占比为27.48%，抚仙湖流域低敏感区主要分布在建成区、人类活动影响较大的区域，该区域已经受到人类活动的干扰，可进行适度开发。不敏感区占比最大，为30.46%，主要为已开发区域和人类活动比较密集的区域，可承受一定强度的开发，土地可进行多用途开发。

4 结论

抚仙湖四面环山，流域生态资源丰富，但是潜在环境风险不容忽视。在对抚仙湖流域进行生态敏感性分析时，筛选地形地貌、林地及农田、河湖水系、生态保护和人为干扰作为评价因子，通过ArcGIS软件得到生态敏感性分级结果。为了保护抚仙湖流域优良的生态环境，避免流域环境恶化，应结合生态敏感性分级结果，因地制宜，合理保护流域的各类敏感区。

参考文献

1 尹海伟，徐建刚，陈昌勇，等.基于GIS的吴江东部地区生态敏感性分析[J].地理科学，2006（2）：64-69.

2 杨志峰，徐 俏，何梦常，等.城市生态敏感性分析[J].中国环境科学，2002（4）：360-364.

3 熊善高，秦昌波，于 雷，等.基于生态系统服务功能和生态敏感性的生态空间划定研究：以南宁市为例[J].生态学报，2018（22）：7899-7911.

4 陈艳红，于 婧，于兴修，等.山岳型风光旅游地生态敏感性研究：以武陵源区为例[J].湖北大学学报（自然科学版），2019（4）：356-363.

5 褚艳玲，陈 义，杨道运，等.河源市生态敏感性评价[J].安徽农业科学，2017（11）：67-71.

6 曹建军，刘永娟.GIS支持下上海城市生态敏感性分析[J].应用生态学报，2010（7）：1805-1812.

7 闵 捷.基于GIS技术与AHP研究生态环境敏感度分区[J].重庆师范大学学报，2006（12）：76-80.

8 王昭娜，赵 军.宁夏永宁县城市生态规划方法初探[J].农业与生态环境，2016（8）：76-77.