新疆則克臺堰塞湖地區生態環境質量變化分析

宋茜茜 鄭藝 李通

摘 ?要：利用遙感影像，結合地形、氣象及土壤質量等數據，基于綜合指數法，分析了2000—2014年則克臺堰塞湖地區生態環境質量及其變化情況。結果表明：①近15年，則克臺堰塞湖地區生態環境質量一般，總體呈下降趨勢，生態環境質量下降區域隨時間由研究區東北部向西南部遷移;②滑坡泥石流等地質災害為該地區生態環境質量變差的主要原因;③該地區生態環境在遭到破壞后，通過自我調節或可在3年內得到明顯改善。本文依據則克臺堰塞湖地區生態環境背景建立了適用于當地的生態環境質量評價指標體系，為生態環境修復及防災救災提供理論依據。

關鍵詞：則克臺堰塞湖;遙感;生態環境質量;綜合指數法;滑坡泥石流

生態環境是人類生存發展的物質基礎，生態環境質量直接影響區域經濟及可持續發展能力[1]。快速、有效地評估區域生態環境質量及其變化已成為目前研究熱點[2]。結合遙感影像的長時序和GIS的空間可視化特征分析區域生態環境質量變化規律，可為該地區可持續發展及建立生態保護政策提供重要依據。堰塞湖主要成因為滑坡泥石流等災害生成的滑坡體堵塞河道[3]，其形成過程中會破壞大量植被，威脅周圍生態環境質量。近年來，國內對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]，對新疆則克臺堰塞湖的研究較少，且側重于堰塞湖的穩定性及滑坡機理[7，8]。

本文集成多源、多尺度遙感數據，基于綜合指數法，建立適用于則克臺堰塞湖地區的生態環境質量評價體系，對2000年至2014年15年間則克臺堰塞湖地區生態環境質量進行綜合評估，分析其變化規律，以期揭示生態環境變化主要驅動因素，為則克臺堰塞湖地區生態修復提供科學依據。

1 ?數據與研究方法

1.1 ?研究區概況

2002年5月新疆則克臺鎮發生了大型黃土滑坡地質災害，形成了則克臺堰塞湖[9]。其位于新疆維吾爾自治區伊犁河谷東部新源縣內，則克臺鎮北約15 km，東側為S316省道，最大庫容46.4×104 m3[8]。該區域海拔高1 270～1 900 m，北高南低，東西高中間低，屬北溫帶大陸性氣候，主要植被類型為草地。

新源縣是全疆最濕潤地區之一，年降水量270～880 mm，豐富的降水為伊犁地區滑坡泥石流地質災害的主要誘因之一（圖1）[10]。經過實地調研，2009—2014年間則克臺堰塞湖周圍共發生20余起滑坡泥石流災害，多集中于堰塞湖西南方向。利用2009年、2014年RapidEye影像解譯出其空間位置。

1.2 ?數據來源

本文所用數據有2009年、2014年兩期RapidEye影像，2000年、2003年、2006年、2009年和2014年共5期Landsat OLI/TM影像，DEM高程數據，2000年至2014年年降水統計數據和土壤數據（表1）。

1.3 ?研究方法

為分析則克臺堰塞湖地區生態環境變化規律，此次研究采用綜合指數法評價該地區生態環境質量[11]。首先建立評價指標體系，然后通過層次分析法計算出各指標權重，最后通過對各項指標的標準化、加權求和得到生態環境質量值。

1.3.1 ?生態環境質量綜合評價指標體系

研究區內土地覆被主要為草地，地質災害頻繁且地廣人稀。根據該生態環境特征，本文建立指標體系（表2）。該體系中選取3方面共8個指標，包括反映植被生長程度和分布的土地覆被數據，對滑坡泥石流災害影響較大的氣象和地形數據，以及影響草地生長的土壤數據。

1.3.2 ?指標權重的確定

層次分析法是一種綜合性決策分析方法，分析結果客觀科學[12]。根據專家意見建立各層次比較矩陣，計算出各指標權重，并將結果進行一致性檢驗 ? （表2）[13]。

1.3.3 ?生態環境質量的計算

對各指標順序標準化，即對實際數據順序自然間斷，并賦值（范圍為0～10）。標準化后利用式（1），得到生態環境質量值[14]。

2 ?結果與分析

2.1 ?生態環境質量

生態環境質量是對生態環境現狀的一種評估。將經過疊加計算后得到的生態環境質量值，分為極好（9～10），較好（7～9），一般（5～7），較差（3～5），極差（小于3）五個等級（圖2）。由圖2可知，2000年到2014年以堰塞湖為中心，向南北兩端沿S316省道延伸區域，生態環境質量一直以‘較差’等級為主。S316省道周圍人口密集，植被覆蓋度一般較低[15]，導致生態環境質量較差，說明人類活動對生態環境質量有一定影響。進一步對不同等級生態環境質量的面積進行統計（表3）。五個時期生態環境質量一般的面積占比始終最高，說明2000～2014年則克臺堰塞湖地區生態環境質量總體一般。

對比分析生態環境質量差與生態環境質量好的面積。2002年與2009～2014年間則克臺堰塞湖地區發生了滑坡泥石流等地質災害，但其它3個時期地質災害發生較少，導致2003年和2014年生態環境質量相對其余3個時期較差。說明滑坡泥石流等地質災害對當地生態環境質量有一定影響，且為生態環境質量相對較差的主要影響因素。

2.2 ?生態環境質量變化

為進一步分析生態環境質量變化趨勢及空間分布規律，對生態環境質量數據疊加處理，得到則克臺堰塞湖地區生態環境質量變化度，將其分為嚴重變差（小于-2）、中度變差（-2～-1）、輕微變差（-1～0）、無明顯變化（0～1）、一般改良（1～2）、改良（大于2） 6個等級，并統計各等級面積百分比（圖3，表4）。從時間上，則克臺堰塞湖地區生態環境質量輕微變差的面積占比較大（表4中第五時段），說明15年來整體生態環境質量有下降趨勢。表4中前四個時段生態環境質量變差的面積占比整體先下降后上升，改良的面積占比整體先上升后下降，說明生態環境質量整體呈先上升后下降趨勢。其中2002年的大型滑坡地質災害使得2000—2003年生態環境質量變差面積較高，改良面積較低，生態環境質量下降;2003—2006年發生災害較少，生態環境質量變差面積最低，改良面積最高，生態環境質量得到明顯改善。則克臺堰塞湖地區距城鎮較遠，人口密度低，同時政府對生態環境的關注度較低，總體對該地區生態環境的正向影響較小，因此，該地區的生態環境改善可能主要依靠自我恢復。綜上所述，或可說明災后3年左右生態環境質量通過自我調節可得到明顯改善。

在空間分布上，近15年則克臺堰塞湖地區生態環境質量變化隨時間存在遷移（圖3-（a），（d）），生態環境質量中度變差和嚴重變差區域，由2000～2003年 ?（圖3-（a））主要分布的東北部，遷移至2006～2014年 ? （圖3-（c），（d））主要分布的西南部，這與實際情況相符（圖1）。政府及相關機構可重點關注則克臺堰塞湖西南部生態環境，增強對其重視程度，加大人為正向影響，以縮短生態環境恢復周期。

3 ?結論與討論

（1） 近15年，則克臺堰塞湖地區生態環境質量一般，總體呈現下降趨勢。生態環境質量嚴重變差的區域隨時間由研究區東北部向西南部遷移，相關決策人員可將防災救災重點、生態恢復工作放在研究區西南部。

（2） 2000～2014年則克臺堰塞湖地區生態環境質量出現兩次“低谷”，分別為2003年與2014年，主要由于2002年與2009～2014年滑坡泥石流災害的頻發，說明滑坡泥石流等地質災害為生態環境質量下降的主要驅動因素。

（3） 大型滑坡災害使得2000～2003年生態環境質量下降，但2003～2006年，在人為正向影響較小的情況下生態環境質量得到明顯改善，說明生態環境質量或可通過自我調節在3年時間內得到改善。

2000年周華榮等建立了新疆生態環境質量現狀綜合評價指標體系[16]，其指標多考慮人為因素。2006年國家環境保護部發布，并于2015年修訂了《生態環境狀況評價技術規范》，但其適用評價單元為縣（省）域。研究區范圍較小，評價單元低于縣級，且則克臺堰塞湖地區植被覆蓋度較高，相對城鎮，人口密度低，依此建立了適用于則克臺堰塞湖地區的生態環境質量評價指標體系。該體系中多考慮影響植被生長的指標及滑坡泥石流等地質災害的致災因子，能較好地反映出則克臺堰塞湖地區生態環境質量的主要驅動因素及變化規律，該指標體系或可同樣適用于高綠度、少人口、小范圍的其它堰塞湖地區。利用高分辨率數據，提高小尺度區域生態環境質量評價的精度也將成為后續研究的內容。

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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