郭夢迪+韓繼沖

摘 要：本研究基于RS和GIS技術(shù)，利用遙感影像數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)等資料，以年平均氣溫、年降水量、坡度、坡向和植被覆蓋度五個評價因素來研究若爾蓋地區(qū)的凍融侵蝕狀況。在GIS技術(shù)支持下借助層次分析法和分級權(quán)重法等一系列過程完成了凍融侵蝕的研究。結(jié)果：獲得若爾蓋縣凍融侵蝕強度分級評價圖，掌握若爾蓋凍融侵蝕強度的時空變化規(guī)律。該研究成果對若爾蓋水土保持規(guī)劃和生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供了科學的決策依據(jù)。

關(guān)鍵詞：凍融侵蝕；分級權(quán)重評價模型；RS和GIS；層次分析法；若爾蓋

引言

凍融侵蝕是高寒地區(qū)由于溫度變化，導致土體或巖石中的水分發(fā)生相變，體積發(fā)生變化，以及由于土壤或巖石不同礦物的差異脹縮，造成土體或巖石的機械破壞并在重力等作用下被搬運、遷移、堆積的整個過程。由于自然環(huán)境多樣，所面臨的生態(tài)問題復雜，對凍融地區(qū)的草原生態(tài)環(huán)境凍融侵蝕強度進行分析并制定可靠的保護措施是當務(wù)之急。我國的凍融侵蝕主要發(fā)生在高海拔的青藏高原地區(qū)，其遭受了大范圍的凍融侵蝕。若爾蓋地區(qū)位于我國青藏高原東部，橫斷山區(qū)高山峽谷向高原過渡地帶，該地區(qū)正在發(fā)生著凍融侵蝕，環(huán)境脆弱?；谏鲜霰尘?，本研究選取若爾蓋為研究實例區(qū)，集成GIS與RS技術(shù)，構(gòu)建若爾蓋凍融侵蝕強度評價模型，對若爾蓋凍融侵蝕強度進行綜合評價分析，揭示了若爾蓋凍融侵蝕強度的分布狀況，對于制定若爾蓋草原地區(qū)防治和保護措施具有重要意義。

1 研究區(qū)概況

若爾蓋縣地處青藏高原東北邊緣，地理坐標范圍為102°08′E-103°39′E、32°56′N-34°19′N。由于該地區(qū)草量充足，適合食草類動物如牛羊等生存，畜牧業(yè)成為主要產(chǎn)業(yè)。當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境對經(jīng)濟發(fā)展和人民的生活水平具有重要作用。高海拔導致該地區(qū)氣溫低，再加上該地區(qū)是重要的水源區(qū)，地形起伏大使得凍融侵蝕不斷加大，同時長期的草地過度放牧，使得原本就脆弱的環(huán)境遭受到嚴重破壞。因此選擇該區(qū)作為研究實例區(qū)對開展典型凍融侵蝕強度綜合評估具有代表性和示范性。

2 凍融侵蝕區(qū)范圍界定

本研究對若爾蓋凍融侵蝕研究是在前人研究理論的基礎(chǔ)上，依照張建國等人的界定凍融區(qū)界限的方法為基礎(chǔ)，認為凍土區(qū)的下界范圍相比于冰緣區(qū)的下界范圍高出200米，而把冰原區(qū)下界范圍作為凍融侵蝕區(qū)的下界范圍，取年均溫-2.5℃作為凍土區(qū)的下界范圍，根據(jù)若爾蓋地區(qū)及周圍氣象站點近40年年平均氣溫（T）、緯度（Y）、經(jīng)度（X）及海拔（H）數(shù)據(jù)進行多元線性回歸分析，進而推出若爾蓋凍融侵蝕區(qū)下界海拔的計算公式（通過P=0.05的顯著性檢驗）：

此時再利用若爾蓋的土地利用數(shù)據(jù)去掉冰川和沙漠的分布，最后得出若爾蓋地區(qū)的凍融侵蝕范圍。

3 侵蝕強度評價

3.1 侵蝕指標體系構(gòu)建

凍融侵蝕是一個復雜的過程，其影響因子很多。在已有研究基礎(chǔ)上，本研究遵循代表性、整體性、科學性和可操作性的原則，并綜合考慮若爾蓋地區(qū)生態(tài)環(huán)境存在的各種實際問題，選取年平均氣溫、年降水量、坡度、坡向和植被覆蓋度五個影響因素研究。

（1）氣溫年較差

青藏高原及其周圍山區(qū)的氣溫與低溫呈現(xiàn)出密切的相關(guān)性，因此本研究利用研究區(qū)站點氣溫數(shù)據(jù)的變化模擬土壤溫度的變化。本研究利用若爾蓋及其周圍的氣象站點近40年的氣象觀測數(shù)據(jù)對研究區(qū)域的氣溫年較差（T）與經(jīng)度（X）、緯度（Y）及海拔（H）進行多元線性回歸分析，得出的氣溫年較差的回歸方程（通過P=0.05的顯著性檢驗）為：

基于ArcGIS平臺，利用該線性回歸方程模擬研究區(qū)氣溫年較差。

（2）坡度與坡向

隨著坡度變大，使得凍融侵蝕運輸轉(zhuǎn)移的物質(zhì)變多，移動的距離也越遠，侵蝕程度越劇烈。坡向由于陽坡太陽輻射相對陰坡較大，故土溫晝夜溫差大，侵蝕強度相對劇烈。

（3）植被覆蓋度

植被覆蓋度的大小對凍融侵蝕的影響主要表現(xiàn)在植被可以固定土壤，防止土壤流失。同時，植被還可以降低土壤因外界環(huán)境變化而引起的溫度差異。

（4）年降水量

降水是土壤中水分的主要來源。在外界環(huán)境變化時，凍融侵蝕區(qū)土壤中水分含量的多少會引起體積的變化，從而造成土壤結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，加重凍融侵蝕的發(fā)生。

3.2 評價指標分級賦值標準及權(quán)重計算

本文中以氣溫年較差、坡度、坡向、植被覆蓋度、年降水量5個影響因子作為若爾蓋凍融侵蝕強度評價指標，研究區(qū)域不同位置的凍融影響因子的分布情況不同，在此基礎(chǔ)上確立各評價因子的分級賦值標準，然后運用AHP（層次分析法）計算出各影響因子的權(quán)重。

3.3 凍融侵蝕強度評價方法

對凍融侵蝕強度的評價就是將多項強度評價指標進行綜合，使之成為單一的強度指數(shù)。本研究采取分級賦權(quán)重的方法計算凍融侵蝕強度指數(shù)，其計算式為

式中：S為凍融侵蝕強度指數(shù)；Wi為第i個評價因子的權(quán)重；Ii為第i個評價因子的等級賦值；n為評價因子總數(shù)。借助ArcGIS將強度指數(shù)重分類，按自然間隔方法進行分級，凍融侵蝕強度劃分為5個等級：極強烈侵蝕、強烈侵蝕、中度侵蝕、輕度侵蝕和微度侵蝕。

4 結(jié)果與分析

（1）若爾蓋地區(qū)凍融侵蝕區(qū)分布面積較小，若爾蓋南部和東北部地區(qū)由于海拔相對較高、氣溫年較差較大、坡度高等因素凍融侵蝕嚴重；南部地區(qū)雖然氣溫年較差較低，但由于其海拔高、植被覆蓋度較小、坡向大等因素的影響也使得凍融侵蝕嚴重。

（2）若爾蓋凍融侵蝕強度以中輕度為主，中輕度侵蝕主要分布在若爾蓋中南部地區(qū)。而在若爾蓋的東北部地區(qū)主要發(fā)生的是強烈和極強烈侵蝕；呈現(xiàn)出自西向東輕中度向強烈、極強度侵蝕過度的帶狀分布特征。此外，由于地形起伏因素的影響，坡度低的區(qū)域凍融侵蝕較弱，而像山地這種坡度大的地區(qū)則發(fā)生的凍融侵蝕程度大。

（3）本文基于RS和GIS技術(shù)，運用層次分析法、分級權(quán)重法構(gòu)建若爾蓋凍融侵蝕強度評價模型，及其變化趨勢。本研究的凍融侵蝕結(jié)果，將為若爾蓋的生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供科學有效的依據(jù)，具有重要意義。

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