架空輸電線路對(duì)自然保護(hù)區(qū)土地利用轉(zhuǎn)移的影響研究

陳 濤，張小慶，蔡 勇，王 晟，陳 曦

(1.國(guó)網(wǎng)湖北省電力有限公司，湖北 武漢 430077；2.中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)華東電力設(shè)計(jì)院有限公司，上海 200001)

0 引言

般來(lái)說(shuō)，架空輸電線路線性走線的具體走向和位置受城市規(guī)劃區(qū)、居民集中區(qū)、生態(tài)敏感區(qū)等多種因素制約，因此常有因無(wú)法避讓而進(jìn)入自然保護(hù)區(qū)實(shí)驗(yàn)區(qū)的情形[1-2]。由于架空輸電線路點(diǎn)式占地、空中走線、不砍伐通道的特點(diǎn)，其對(duì)所涉及自然保護(hù)區(qū)生態(tài)環(huán)境的影響途徑主要是塔基(桿塔基礎(chǔ))永久占地。塔基永久占地導(dǎo)致原有土地利用功能喪失，土地利用類型發(fā)生轉(zhuǎn)移[3-5]，不同土地利用類型的變化首先反映在面積變化上。因此，本研究選取涉及自然保護(hù)區(qū)的典型500 kV交流架空輸電線路，從塔基占地面積和類型切入，定量研究土地利用動(dòng)態(tài)變化，分析自然保護(hù)區(qū)受架空輸電線路影響的程度。

1 研究對(duì)象選取

湖北省十堰～臥龍500 kV單回交流架空輸電線路工程途徑湖北省十堰市和襄陽(yáng)市，線路路徑全長(zhǎng)約225 km，沿線自然生態(tài)環(huán)境良好。由于受城市規(guī)劃、地形條件等限制無(wú)法完全避讓而穿越沿線多個(gè)自然保護(hù)區(qū)的實(shí)驗(yàn)區(qū)，典型性和代表性強(qiáng)。本研究選取該工程穿越大西溝省級(jí)自然保護(hù)區(qū)實(shí)驗(yàn)區(qū)、賽武當(dāng)國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)實(shí)驗(yàn)區(qū)及丹江口庫(kù)區(qū)省級(jí)濕地自然保護(hù)區(qū)實(shí)驗(yàn)區(qū)段計(jì)算土地利用面積變化、構(gòu)建土地利用轉(zhuǎn)移矩陣。研究對(duì)象基本概況見(jiàn)表1。

表1 研究對(duì)象基本概況

注1：評(píng)價(jià)區(qū)總面積指輸電線路兩側(cè)邊相導(dǎo)線外各1 km范圍內(nèi)的帶狀區(qū)域。

2 土地利用類型的解譯與計(jì)算

2.1 土地利用類型的解譯

采集工程沿線SPOT5高分辨率影像作為源數(shù)據(jù)，基于ArcGIS平臺(tái)對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)、拼接、切割等預(yù)處理，將原始影像重采樣成5 m分辨率，借助面向?qū)ο蟮倪b感解譯軟件eCogniton 8.0，采用人機(jī)交互式解譯方法提取工程評(píng)價(jià)范圍內(nèi)的土地利用數(shù)據(jù)。土地利用遙感信息提取及解譯過(guò)程見(jiàn)圖1。

2.2 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣計(jì)算與構(gòu)建

首先將已解譯獲得的評(píng)價(jià)范圍內(nèi)工程前后的土地利用類型數(shù)據(jù)載入到ArcGIS中，然后對(duì)兩圖層數(shù)據(jù)進(jìn)行空間疊置分析，通過(guò)獲取屬性表值即可匯總各土地利用類型的相互轉(zhuǎn)移面積，形成土地利用面積轉(zhuǎn)移關(guān)系的初步矩陣。再根據(jù)初步矩陣的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)的計(jì)算分析(轉(zhuǎn)出、轉(zhuǎn)入率，KT值、RT值)，構(gòu)建完整的土地利用轉(zhuǎn)移矩陣[6-8]。

土地利用轉(zhuǎn)移的相關(guān)指標(biāo)計(jì)算公式如下：

KT=(Ub-Ua)/Ua×1/T×100%

(1)

式中，KT表示單一土地利用動(dòng)態(tài)度；Ua、Ub分別為研究期初和期末某類用地面積；T為研究時(shí)段長(zhǎng)。當(dāng)T的時(shí)段設(shè)定為年時(shí)，K值就是該研究區(qū)某種土地利用類型的年變化率。

RT=(ΔLUi/LUi)/(ΔLU0/LU0)

(2)

式中，RT為土地利用轉(zhuǎn)出強(qiáng)度；ΔLUi為研究期內(nèi)i類用地轉(zhuǎn)出面積；LUi為初始期i類用地面積；ΔLU0為評(píng)價(jià)區(qū)總轉(zhuǎn)出面積；LU0為初始期評(píng)價(jià)區(qū)總面積。

其中，KT——單一土地利用類型動(dòng)態(tài)度，表示研究區(qū)域一定時(shí)間范圍內(nèi)某種土地利用類型的數(shù)量變化情況，可定量描述區(qū)域一定時(shí)限內(nèi)的土地利用變化速度，比較土地利用變化的區(qū)域差異和預(yù)測(cè)未來(lái)土地利用變化趨勢(shì)。

RT——土地利用轉(zhuǎn)出強(qiáng)度，可定量描述某種土地類型轉(zhuǎn)出率與整體土地轉(zhuǎn)出率的倍數(shù)關(guān)系，比較土地利用變化的區(qū)域差異和分析、預(yù)測(cè)區(qū)域一定時(shí)限內(nèi)的土地利用轉(zhuǎn)移的動(dòng)力結(jié)構(gòu)。RT>1表示該類型用地轉(zhuǎn)出強(qiáng)度大于全評(píng)價(jià)區(qū)轉(zhuǎn)出強(qiáng)度，反之則小于整體轉(zhuǎn)出強(qiáng)度；當(dāng)RT>5時(shí)，認(rèn)為該類型用地轉(zhuǎn)出強(qiáng)度顯著大于全評(píng)價(jià)區(qū)轉(zhuǎn)出強(qiáng)度[9-12]。

3 自然保護(hù)區(qū)內(nèi)土地利用轉(zhuǎn)移

3.1 大西溝省級(jí)自然保護(hù)區(qū)段

從表2土地利用現(xiàn)狀來(lái)看，該段工程沿線區(qū)域土地利用類型主要為林地，其面積占評(píng)價(jià)區(qū)面積的89.19%，加上灌草地面積合計(jì)占評(píng)價(jià)區(qū)面積的93.6%，說(shuō)明該段工程沿線區(qū)域植被覆蓋度高，生態(tài)環(huán)境良好。工程永久占地全部占用林地和灌草地，面積分別為0.107 2 hm2和0.005 3 hm2，該部分占地類型全部轉(zhuǎn)移為建設(shè)用地，建設(shè)用地面積合計(jì)增加0.112 5 hm2。

根據(jù)表2土地利用轉(zhuǎn)移矩陣，評(píng)價(jià)區(qū)林地和灌草地轉(zhuǎn)出強(qiáng)度RT值分別為1.068和1.067與整體轉(zhuǎn)出強(qiáng)度基本相當(dāng)，林地雖然轉(zhuǎn)出面積較大，但面積占比也較大；灌草地的轉(zhuǎn)出面積小，但總面積也較小，因此二者轉(zhuǎn)出強(qiáng)度基本一致。從KT看，林地和灌草地動(dòng)態(tài)變化不大，差值僅為-0.03，建設(shè)用地動(dòng)態(tài)變化較大，達(dá)到了+8.15，這是由于工程所在評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)的建設(shè)用初始地面積很小，新增轉(zhuǎn)移的土地類型又全部為建設(shè)用地，因此變化較大，但土地轉(zhuǎn)移后評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)的建設(shè)用地面積占比仍較小，僅從初始階段的0.35%增加至0.385%。

表2 大西溝自然保護(hù)區(qū)段土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 hm2

注：*表示該類型用地轉(zhuǎn)出強(qiáng)度大于總土地利用轉(zhuǎn)出強(qiáng)度。

3.2 賽武當(dāng)國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)段

從表3土地利用現(xiàn)狀來(lái)看，該段工程沿線區(qū)域土地利用類型主要為林地和灌草地，分別占評(píng)價(jià)區(qū)面積的54.89%和42.31%，說(shuō)明該段工程沿線區(qū)域植被覆蓋度高，生態(tài)環(huán)境良好。工程全部占用林地和灌草地，面積分別為0.109 hm2和0.051 hm2，該部分占地類型全部轉(zhuǎn)移為建設(shè)用地，建設(shè)用地面積合計(jì)增加0.16 hm2。

根據(jù)表3土地利用轉(zhuǎn)移矩陣，評(píng)價(jià)區(qū)林地和灌草地轉(zhuǎn)出強(qiáng)度RT值分別為1.24和0.75，林地轉(zhuǎn)出強(qiáng)度略高于整體轉(zhuǎn)出強(qiáng)度，但不顯著；灌草地土地轉(zhuǎn)出強(qiáng)度略低于整體轉(zhuǎn)出強(qiáng)度。從KT看，林地和灌草地動(dòng)態(tài)變化不大，差值僅為-0.05和-0.01，建設(shè)用地動(dòng)態(tài)變化相對(duì)較大，達(dá)到+7.2，原因同樣是工程所在評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)建設(shè)用地初始面積小，新增轉(zhuǎn)移的土地類型全部為建設(shè)用地，但土地利用轉(zhuǎn)移后評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)的建設(shè)用地面積占比仍很小，僅從初始階段的0.32%增加至0.34%。

表3 賽武當(dāng)自然保護(hù)區(qū)段土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 hm2

注：*表示該類型用地轉(zhuǎn)出強(qiáng)度大于總土地利用轉(zhuǎn)出強(qiáng)度。

3.3 丹江口水庫(kù)國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)段

從表4土地利用現(xiàn)狀來(lái)看，該段工程沿線區(qū)域主要為林地和灌草地，其面積合計(jì)占評(píng)價(jià)區(qū)面積的75.58%，說(shuō)明該段工程沿線生態(tài)環(huán)境良好。工程永久占地類型為林地、灌草地和耕地，面積分別為0.09 hm2、0.094 5 hm2和0.063 hm2，并全部轉(zhuǎn)移為建設(shè)用地，建設(shè)用地面積合計(jì)增加0.247 5 hm2。

根據(jù)表4土地利用轉(zhuǎn)移矩陣，林地、灌草地和耕地的RT值分別為1.023、0.954和2.593，其中林地、灌草地轉(zhuǎn)出強(qiáng)度與整體轉(zhuǎn)出強(qiáng)度基本相當(dāng)；耕地轉(zhuǎn)出強(qiáng)度高于整體轉(zhuǎn)出強(qiáng)度，但不顯著。從KT看，由于該段工程評(píng)價(jià)區(qū)面積范圍相對(duì)較大，初始面積遠(yuǎn)大于其他段工程，因此林地、灌草地和耕地動(dòng)態(tài)變化較小，差值僅為-0.09、-0.094 5和-0.063；新增轉(zhuǎn)移的土地類型均為建設(shè)用地，由于評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)建設(shè)用地初始面積也較大，因此增加也不明顯，僅為+0.72，土地利用轉(zhuǎn)移后評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)的建設(shè)用地面積占比仍很小，僅從初始階段的3.36%增加至3.39%。

表4 丹江口水庫(kù)國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)段土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 hm2

3.4 總體評(píng)價(jià)

綜上所述，架空輸電線路穿越自然保護(hù)區(qū)實(shí)驗(yàn)區(qū)通常生態(tài)環(huán)境良好，植被覆蓋度高，導(dǎo)致林地、灌草地占比較高，建設(shè)用地的占比較低。單一土地利用類型的轉(zhuǎn)出強(qiáng)度RT由架空輸電線路塔基占用該類型土地的面積大小決定，占用面積越大RT值就越大；同時(shí)RT又與整個(gè)評(píng)價(jià)區(qū)的面積相關(guān)，評(píng)價(jià)區(qū)面積越大，RT就越小；對(duì)于架空輸電線路而言，由于占地面積相對(duì)較小的特點(diǎn)，單一土地利用類型的轉(zhuǎn)出強(qiáng)度和整體土地利用轉(zhuǎn)出強(qiáng)度變化均不顯著，對(duì)評(píng)價(jià)區(qū)土地利用格局影響輕微，對(duì)整個(gè)自然保護(hù)區(qū)的土地利用格局影響更小。

架空輸電線路塔基占地類型會(huì)全部轉(zhuǎn)移為建設(shè)用地，因此在建設(shè)用地面積初始占比越小的評(píng)價(jià)區(qū)，建設(shè)用地動(dòng)態(tài)度KT在工程建設(shè)前后的變化就越大，且全部為轉(zhuǎn)入；同樣由于架空輸電線路塔基占地面積相對(duì)較小的特點(diǎn)，建設(shè)用地面積增加量占評(píng)價(jià)區(qū)面積的比例很小；其他土地利用類型由于全部為轉(zhuǎn)出且初始面積較大，因此KT均為負(fù)值或零，并變化不顯著，不會(huì)改變?cè)u(píng)價(jià)區(qū)土地利用原有格局。

因此，架空輸電線路穿越自然保護(hù)區(qū)實(shí)驗(yàn)區(qū)時(shí)，應(yīng)避免占用生態(tài)價(jià)值相對(duì)較高的林地和灌草地，盡可能占用建設(shè)或其他用地類型，減弱林地、灌草地的轉(zhuǎn)出強(qiáng)度，減輕生態(tài)環(huán)境影響程度；架空輸電線路塔基占地類型雖全部轉(zhuǎn)移為建設(shè)用地，但由于塔基除四個(gè)塔腿處水泥硬化區(qū)域外，其他區(qū)域均可恢復(fù)成灌草地或耕地功能，降低對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。

4 結(jié)論與討論

(1)研究架空輸電線路對(duì)自然保護(hù)區(qū)的生態(tài)影響，首先應(yīng)基于架空輸電線路一般僅可能涉及自然保護(hù)區(qū)實(shí)驗(yàn)區(qū)(核心區(qū)、緩沖區(qū)為法律禁止進(jìn)入?yún)^(qū)域)，以及架空輸電線路塔基點(diǎn)式占地、線路空中走線的基本特征，本文對(duì)土地利用轉(zhuǎn)移的研究亦是基于此前提。

(2)架空輸電線路穿越自然保護(hù)區(qū)實(shí)驗(yàn)區(qū)的3個(gè)具體實(shí)例中，林地和灌草地轉(zhuǎn)出強(qiáng)度RT值分別為1.068和1.067、1.24和0.75、1.023和0.954，單一土地利用類型的轉(zhuǎn)出強(qiáng)度和整體土地利用轉(zhuǎn)出強(qiáng)度均較弱。

(3)由于自然保護(hù)區(qū)內(nèi)土地利用類型中建設(shè)用地初始面積占比一般較小，而輸電線路塔基占地全部轉(zhuǎn)移為建設(shè)用地，因此建設(shè)用地動(dòng)態(tài)變化值較大，3個(gè)具體實(shí)例中建設(shè)用地動(dòng)態(tài)度KT值分別為+8.15、+7.2和+0.72。又由于架空輸電線路塔基點(diǎn)式占地、面積相對(duì)較小的特征，就評(píng)價(jià)區(qū)而言，建設(shè)用地增加量很小，各土地利用類型占比不會(huì)發(fā)生較大變化，3個(gè)具體實(shí)例中土地轉(zhuǎn)移后，評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)的建設(shè)用地面積分別從初始階段的0.35%增加至0.385%、0.32%增加至0.34%、3.36%增加至3.39%，占比仍很小，對(duì)評(píng)價(jià)區(qū)土地利用格局影響輕微，對(duì)整個(gè)自然保護(hù)區(qū)的土地利用格局影響亦更為輕微。

(4)工程占地改變?cè)型恋乩妙愋秃凸δ苁羌芸蛰旊娋€路生態(tài)環(huán)境影響的主要途徑，通過(guò)土地利用轉(zhuǎn)移矩陣實(shí)例分析表明架空輸電線路穿越自然保護(hù)區(qū)實(shí)驗(yàn)區(qū)時(shí)對(duì)評(píng)價(jià)區(qū)及整個(gè)自然保護(hù)區(qū)土地利用的格局和功能影響輕微，不會(huì)影響評(píng)價(jià)區(qū)及自然保護(hù)區(qū)整體生態(tài)功能和結(jié)構(gòu)。