新疆则克台堰塞湖地区生态环境质量变化分析

摘  要：利用遥感影像，结合地形、气象及土壤质量等数据，基于综合指数法，分析了2000—2014年则克台堰塞湖地区生态环境质量及其变化情况。结果表明：①近15年，则克台堰塞湖地区生态环境质量一般，总体呈下降趋势，生态环境质量下降区域随时间由研究区东北部向西南部迁移;②滑坡泥石流等地质灾害为该地区生态环境质量变差的主要原因;③该地区生态环境在遭到破坏后，通过自我调节或可在3年内得到明显改善。本文依据则克台堰塞湖地区生态环境背景建立了适用于当地的生态环境质量评价指标体系，为生态环境修复及防灾救灾提供理论依据。

关键词：则克台堰塞湖;遥感;生态环境质量;综合指数法;滑坡泥石流

生态环境是人类生存发展的物质基础，生态环境质量直接影响区域经济及可持续发展能力[1]。快速、有效地评估区域生态环境质量及其变化已成为目前研究热点[2]。结合遥感影像的长时序和GIS的空间可视化特征分析区域生态环境质量变化规律，可为该地区可持续发展及建立生态保护政策提供重要依据。堰塞湖主要成因为滑坡泥石流等灾害生成的滑坡体堵塞河道[3]，其形成过程中会破坏大量植被，威胁周围生态环境质量。近年来，国内对堰塞湖的研究多集中于5[∙]12汶川地震后形成的堰塞湖[4-6]，对新疆則克台堰塞湖的研究较少，且侧重于堰塞湖的稳定性及滑坡机理[7，8]。

本文集成多源、多尺度遥感数据，基于综合指数法，建立适用于则克台堰塞湖地区的生态环境质量评价体系，对2000年至2014年15年间则克台堰塞湖地区生态环境质量进行综合评估，分析其变化规律，以期揭示生态环境变化主要驱动因素，为则克台堰塞湖地区生态修复提供科学依据。

1  数据与研究方法

1.1  研究区概况

2002年5月新疆则克台镇发生了大型黄土滑坡地质灾害，形成了则克台堰塞湖[9]。其位于新疆维吾尔自治区伊犁河谷东部新源县内，则克台镇北约15 km，东侧为S316省道，最大库容46.4×104 m3[8]。该区域海拔高1 270～1 900 m，北高南低，东西高中间低，属北温带大陆性气候，主要植被类型为草地。

新源县是全疆最湿润地区之一，年降水量270～880 mm，丰富的降水为伊犁地区滑坡泥石流地质灾害的主要诱因之一（图1）[10]。经过实地调研，2009—2014年间则克台堰塞湖周围共发生20余起滑坡泥石流灾害，多集中于堰塞湖西南方向。利用2009年、2014年RapidEye影像解译出其空间位置。

1.2  数据来源

本文所用数据有2009年、2014年两期RapidEye影像，2000年、2003年、2006年、2009年和2014年共5期Landsat OLI/TM影像，DEM高程数据，2000年至2014年年降水统计数据和土壤数据（表1）。

1.3  研究方法

为分析则克台堰塞湖地区生态环境变化规律，此次研究采用综合指数法评价该地区生态环境质量[11]。首先建立评价指标体系，然后通过层次分析法计算出各指标权重，最后通过对各项指标的标准化、加权求和得到生态环境质量值。

1.3.1  生态环境质量综合评价指标体系

研究区内土地覆被主要为草地，地质灾害频繁且地广人稀。根据该生态环境特征，本文建立指标体系（表2）。该体系中选取3方面共8个指标，包括反映植被生长程度和分布的土地覆被数据，对滑坡泥石流灾害影响较大的气象和地形数据，以及影响草地生长的土壤数据。

1.3.2  指标权重的确定

层次分析法是一种综合性决策分析方法，分析结果客观科学[12]。根据专家意见建立各层次比较矩阵，计算出各指标权重，并将结果进行一致性检验   （表2）[13]。

1.3.3  生态环境质量的计算

对各指标顺序标准化，即对实际数据顺序自然间断，并赋值（范围为0～10）。标准化后利用式（1），得到生态环境质量值[14]。

2  结果与分析

2.1  生态环境质量

生态环境质量是对生态环境现状的一种评估。将经过叠加计算后得到的生态环境质量值，分为极好（9～10），较好（7～9），一般（5～7），较差（3～5），极差（小于3）五个等级（图2）。由图2可知，2000年到2014年以堰塞湖为中心，向南北两端沿S316省道延伸区域，生态环境质量一直以‘较差’等级为主。S316省道周围人口密集，植被覆盖度一般较低[15]，导致生态环境质量较差，说明人类活动对生态环境质量有一定影响。进一步对不同等级生态环境质量的面积进行统计（表3）。五个时期生态环境质量一般的面积占比始终最高，说明2000～2014年则克台堰塞湖地区生态环境质量总体一般。

对比分析生态环境质量差与生态环境质量好的面积。2002年与2009～2014年间则克台堰塞湖地区发生了滑坡泥石流等地质灾害，但其它3个时期地质灾害发生较少，导致2003年和2014年生态环境质量相对其余3个时期较差。说明滑坡泥石流等地质灾害对当地生态环境质量有一定影响，且为生态环境质量相对较差的主要影响因素。

2.2  生态环境质量变化

为进一步分析生态环境质量变化趋势及空间分布规律，对生态环境质量数据叠加处理，得到则克台堰塞湖地区生态环境质量变化度，将其分为严重变差（小于-2）、中度变差（-2～-1）、轻微变差（-1～0）、无明显变化（0～1）、一般改良（1～2）、改良（大于2） 6个等级，并统计各等级面积百分比（图3，表4）。从时间上，则克台堰塞湖地区生态环境质量轻微变差的面积占比较大（表4中第五时段），说明15年来整体生态环境质量有下降趋势。表4中前四个时段生态环境质量变差的面积占比整体先下降后上升，改良的面积占比整体先上升后下降，说明生态环境质量整体呈先上升后下降趋势。其中2002年的大型滑坡地质灾害使得2000—2003年生态环境质量变差面积较高，改良面积较低，生态环境质量下降;2003—2006年发生灾害较少，生态环境质量变差面积最低，改良面积最高，生态环境质量得到明显改善。则克台堰塞湖地区距城镇较远，人口密度低，同时政府对生态环境的关注度较低，总体对该地区生态环境的正向影响较小，因此，该地区的生态环境改善可能主要依靠自我恢复。综上所述，或可说明灾后3年左右生态环境质量通过自我调节可得到明显改善。

在空间分布上，近15年则克台堰塞湖地区生态环境质量变化随时间存在迁移（图3-（a），（d）），生态环境质量中度变差和严重变差区域，由2000～2003年  （图3-（a））主要分布的东北部，迁移至2006～2014年   （圖3-（c），（d））主要分布的西南部，这与实际情况相符（图1）。政府及相关机构可重点关注则克台堰塞湖西南部生态环境，增强对其重视程度，加大人为正向影响，以缩短生态环境恢复周期。

3  结论与讨论

（1） 近15年，则克台堰塞湖地区生态环境质量一般，总体呈现下降趋势。生态环境质量严重变差的区域随时间由研究区东北部向西南部迁移，相关决策人员可将防灾救灾重点、生态恢复工作放在研究区西南部。

（2） 2000～2014年则克台堰塞湖地区生态环境质量出现两次“低谷”，分别为2003年与2014年，主要由于2002年与2009～2014年滑坡泥石流灾害的频发，说明滑坡泥石流等地质灾害为生态环境质量下降的主要驱动因素。

（3） 大型滑坡灾害使得2000～2003年生态环境质量下降，但2003～2006年，在人为正向影响较小的情况下生态环境质量得到明显改善，说明生态环境质量或可通过自我调节在3年时间内得到改善。

2000年周华荣等建立了新疆生态环境质量现状综合评价指标体系[16]，其指标多考虑人为因素。2006年国家环境保护部发布，并于2015年修订了《生态环境状况评价技术规范》，但其适用评价单元为县（省）域。研究区范围较小，评价单元低于县级，且则克台堰塞湖地区植被覆盖度较高，相对城镇，人口密度低，依此建立了适用于则克台堰塞湖地区的生态环境质量评价指标体系。该体系中多考虑影响植被生长的指标及滑坡泥石流等地质灾害的致灾因子，能较好地反映出则克台堰塞湖地区生态环境质量的主要驱动因素及变化规律，该指标体系或可同样适用于高绿度、少人口、小范围的其它堰塞湖地区。利用高分辨率数据，提高小尺度区域生态环境质量评价的精度也将成为后续研究的内容。

参考文献

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Abstract：Based on the Remote Sensing images，combined with the data of topography，meteorology and soil quality，the ecological environment quality and its changes of Zeketai dammed lake area from 2000 to 2014 year were analyzed using the comprehensive index method.The results show：（1）In the last 15 years，the main type of ecological environment quality of Zeketai dammed lake area was “general”.But the ecological environment quality has showed a trend of reduction.The degeneration regions had shifted from the northeast to the southwest of the study area.（2）The landslide debris flow and other geological disasters were the main driving factors for the deterioration of the ecological environment quality in this area.（3）The ecological environment may has been greatly improved in 3 years after the destruction. Based on the ecological environment background of Zeketai dammed lake area， the ecological environment quality evaluation index system was established to provide the theoretical basis for the ecological environment restoration and disaster prevention and relief.

Key Words：Zeketai dammed lake;Remote sensing;Ecological environment quality;Comprehensive index method;                                 Landslide and debris flow

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