宋茜茜 鄭藝 李通

摘 ?要：利用遙感影像，結(jié)合地形、氣象及土壤質(zhì)量等數(shù)據(jù)，基于綜合指數(shù)法，分析了2000—2014年則克臺(tái)堰塞湖地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量及其變化情況。結(jié)果表明：①近15年，則克臺(tái)堰塞湖地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量一般，總體呈下降趨勢(shì)，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降區(qū)域隨時(shí)間由研究區(qū)東北部向西南部遷移;②滑坡泥石流等地質(zhì)災(zāi)害為該地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變差的主要原因;③該地區(qū)生態(tài)環(huán)境在遭到破壞后，通過自我調(diào)節(jié)或可在3年內(nèi)得到明顯改善。本文依據(jù)則克臺(tái)堰塞湖地區(qū)生態(tài)環(huán)境背景建立了適用于當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，為生態(tài)環(huán)境修復(fù)及防災(zāi)救災(zāi)提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：則克臺(tái)堰塞湖;遙感;生態(tài)環(huán)境質(zhì)量;綜合指數(shù)法;滑坡泥石流

生態(tài)環(huán)境是人類生存發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量直接影響區(qū)域經(jīng)濟(jì)及可持續(xù)發(fā)展能力[1]。快速、有效地評(píng)估區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量及其變化已成為目前研究熱點(diǎn)[2]。結(jié)合遙感影像的長(zhǎng)時(shí)序和GIS的空間可視化特征分析區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化規(guī)律，可為該地區(qū)可持續(xù)發(fā)展及建立生態(tài)保護(hù)政策提供重要依據(jù)。堰塞湖主要成因?yàn)榛履嗍鞯葹?zāi)害生成的滑坡體堵塞河道[3]，其形成過程中會(huì)破壞大量植被，威脅周圍生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)對(duì)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(duì)新疆則克臺(tái)堰塞湖的研究較少，且側(cè)重于堰塞湖的穩(wěn)定性及滑坡機(jī)理[7，8]。

本文集成多源、多尺度遙感數(shù)據(jù)，基于綜合指數(shù)法，建立適用于則克臺(tái)堰塞湖地區(qū)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)體系，對(duì)2000年至2014年15年間則克臺(tái)堰塞湖地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)估，分析其變化規(guī)律，以期揭示生態(tài)環(huán)境變化主要驅(qū)動(dòng)因素，為則克臺(tái)堰塞湖地區(qū)生態(tài)修復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 ?數(shù)據(jù)與研究方法

1.1 ?研究區(qū)概況

2002年5月新疆則克臺(tái)鎮(zhèn)發(fā)生了大型黃土滑坡地質(zhì)災(zāi)害，形成了則克臺(tái)堰塞湖[9]。其位于新疆維吾爾自治區(qū)伊犁河谷東部新源縣內(nèi)，則克臺(tái)鎮(zhèn)北約15 km，東側(cè)為S316省道，最大庫(kù)容46.4×104 m3[8]。該區(qū)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(rùn)地區(qū)之一，年降水量270～880 mm，豐富的降水為伊犁地區(qū)滑坡泥石流地質(zhì)災(zāi)害的主要誘因之一（圖1）[10]。經(jīng)過實(shí)地調(diào)研，2009—2014年間則克臺(tái)堰塞湖周圍共發(fā)生20余起滑坡泥石流災(zāi)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(shù)據(jù)來(lái)源

本文所用數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，2000年至2014年年降水統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和土壤數(shù)據(jù)（表1）。

1.3 ?研究方法

為分析則克臺(tái)堰塞湖地區(qū)生態(tài)環(huán)境變化規(guī)律，此次研究采用綜合指數(shù)法評(píng)價(jià)該地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量[11]。首先建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，然后通過層次分析法計(jì)算出各指標(biāo)權(quán)重，最后通過對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化、加權(quán)求和得到生態(tài)環(huán)境質(zhì)量值。

1.3.1 ?生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

研究區(qū)內(nèi)土地覆被主要為草地，地質(zhì)災(zāi)害頻繁且地廣人稀。根據(jù)該生態(tài)環(huán)境特征，本文建立指標(biāo)體系（表2）。該體系中選取3方面共8個(gè)指標(biāo)，包括反映植被生長(zhǎng)程度和分布的土地覆被數(shù)據(jù)，對(duì)滑坡泥石流災(zāi)害影響較大的氣象和地形數(shù)據(jù)，以及影響草地生長(zhǎng)的土壤數(shù)據(jù)。

1.3.2 ?指標(biāo)權(quán)重的確定

層次分析法是一種綜合性決策分析方法，分析結(jié)果客觀科學(xué)[12]。根據(jù)專家意見建立各層次比較矩陣，計(jì)算出各指標(biāo)權(quán)重，并將結(jié)果進(jìn)行一致性檢驗(yàn) ? （表2）[13]。

1.3.3 ?生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的計(jì)算

對(duì)各指標(biāo)順序標(biāo)準(zhǔn)化，即對(duì)實(shí)際數(shù)據(jù)順序自然間斷，并賦值（范圍為0～10）。標(biāo)準(zhǔn)化后利用式（1），得到生態(tài)環(huán)境質(zhì)量值[14]。

2 ?結(jié)果與分析

2.1 ?生態(tài)環(huán)境質(zhì)量

生態(tài)環(huán)境質(zhì)量是對(duì)生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀的一種評(píng)估。將經(jīng)過疊加計(jì)算后得到的生態(tài)環(huán)境質(zhì)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(gè)等級(jí)（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(qū)域，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量一直以‘較差’等級(jí)為主。S316省道周圍人口密集，植被覆蓋度一般較低[15]，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較差，說(shuō)明人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量有一定影響。進(jìn)一步對(duì)不同等級(jí)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（表3）。五個(gè)時(shí)期生態(tài)環(huán)境質(zhì)量一般的面積占比始終最高，說(shuō)明2000～2014年則克臺(tái)堰塞湖地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量總體一般。

對(duì)比分析生態(tài)環(huán)境質(zhì)量差與生態(tài)環(huán)境質(zhì)量好的面積。2002年與2009～2014年間則克臺(tái)堰塞湖地區(qū)發(fā)生了滑坡泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，但其它3個(gè)時(shí)期地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生較少，導(dǎo)致2003年和2014年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量相對(duì)其余3個(gè)時(shí)期較差。說(shuō)明滑坡泥石流等地質(zhì)災(zāi)害對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境質(zhì)量有一定影響，且為生態(tài)環(huán)境質(zhì)量相對(duì)較差的主要影響因素。

2.2 ?生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化

為進(jìn)一步分析生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化趨勢(shì)及空間分布規(guī)律，對(duì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)疊加處理，得到則克臺(tái)堰塞湖地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化度，將其分為嚴(yán)重變差（小于-2）、中度變差（-2～-1）、輕微變差（-1～0）、無(wú)明顯變化（0～1）、一般改良（1～2）、改良（大于2） 6個(gè)等級(jí)，并統(tǒng)計(jì)各等級(jí)面積百分比（圖3，表4）。從時(shí)間上，則克臺(tái)堰塞湖地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量輕微變差的面積占比較大（表4中第五時(shí)段），說(shuō)明15年來(lái)整體生態(tài)環(huán)境質(zhì)量有下降趨勢(shì)。表4中前四個(gè)時(shí)段生態(tài)環(huán)境質(zhì)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(shuō)明生態(tài)環(huán)境質(zhì)量整體呈先上升后下降趨勢(shì)。其中2002年的大型滑坡地質(zhì)災(zāi)害使得2000—2003年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變差面積較高，改良面積較低，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降;2003—2006年發(fā)生災(zāi)害較少，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變差面積最低，改良面積最高，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量得到明顯改善。則克臺(tái)堰塞湖地區(qū)距城鎮(zhèn)較遠(yuǎn)，人口密度低，同時(shí)政府對(duì)生態(tài)環(huán)境的關(guān)注度較低，總體對(duì)該地區(qū)生態(tài)環(huán)境的正向影響較小，因此，該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境改善可能主要依靠自我恢復(fù)。綜上所述，或可說(shuō)明災(zāi)后3年左右生態(tài)環(huán)境質(zhì)量通過自我調(diào)節(jié)可得到明顯改善。

在空間分布上，近15年則克臺(tái)堰塞湖地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化隨時(shí)間存在遷移（圖3-（a），（d）），生態(tài)環(huán)境質(zhì)量中度變差和嚴(yán)重變差區(qū)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(shí)際情況相符（圖1）。政府及相關(guān)機(jī)構(gòu)可重點(diǎn)關(guān)注則克臺(tái)堰塞湖西南部生態(tài)環(huán)境，增強(qiáng)對(duì)其重視程度，加大人為正向影響，以縮短生態(tài)環(huán)境恢復(fù)周期。

3 ?結(jié)論與討論

（1） 近15年，則克臺(tái)堰塞湖地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量一般，總體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。生態(tài)環(huán)境質(zhì)量嚴(yán)重變差的區(qū)域隨時(shí)間由研究區(qū)東北部向西南部遷移，相關(guān)決策人員可將防災(zāi)救災(zāi)重點(diǎn)、生態(tài)恢復(fù)工作放在研究區(qū)西南部。

（2） 2000～2014年則克臺(tái)堰塞湖地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量出現(xiàn)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(zāi)害的頻發(fā)，說(shuō)明滑坡泥石流等地質(zhì)災(zāi)害為生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降的主要驅(qū)動(dòng)因素。

（3） 大型滑坡災(zāi)害使得2000～2003年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降，但2003～2006年，在人為正向影響較小的情況下生態(tài)環(huán)境質(zhì)量得到明顯改善，說(shuō)明生態(tài)環(huán)境質(zhì)量或可通過自我調(diào)節(jié)在3年時(shí)間內(nèi)得到改善。

2000年周華榮等建立了新疆生態(tài)環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[16]，其指標(biāo)多考慮人為因素。2006年國(guó)家環(huán)境保護(hù)部發(fā)布，并于2015年修訂了《生態(tài)環(huán)境狀況評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》，但其適用評(píng)價(jià)單元為縣（省）域。研究區(qū)范圍較小，評(píng)價(jià)單元低于縣級(jí)，且則克臺(tái)堰塞湖地區(qū)植被覆蓋度較高，相對(duì)城鎮(zhèn)，人口密度低，依此建立了適用于則克臺(tái)堰塞湖地區(qū)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。該體系中多考慮影響植被生長(zhǎng)的指標(biāo)及滑坡泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的致災(zāi)因子，能較好地反映出則克臺(tái)堰塞湖地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的主要驅(qū)動(dòng)因素及變化規(guī)律，該指標(biāo)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(qū)。利用高分辨率數(shù)據(jù)，提高小尺度區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的精度也將成為后續(xù)研究的內(nèi)容。

參考文獻(xiàn)

[1] ? 常中兵，秦奮，韓志剛，等.基于RS和GIS的河南省生態(tài)環(huán)境質(zhì)量動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)[J].水土保持通報(bào)，2017，37（4）：132-137，345.

[2] ? 張曉東，劉湘南，趙志鵬，等.農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)——以寧夏鹽池為例[J].干旱區(qū)地理，2017，40（5）：1070-1078.

[3] ? 許亞平.從汶川地震看遙感技術(shù)在突發(fā)自然災(zāi)害中的應(yīng)用[J].貴州地質(zhì)，2008，25（4）：306-310.

[4] ? 王世新，周藝，魏成階，等.汶川地震重災(zāi)區(qū)堰塞湖次生災(zāi)害危險(xiǎn)性遙感評(píng)價(jià)[J].遙感學(xué)報(bào)，2008，12（6）：900-907.

[5] ? 陳曉清，崔鵬，程尊蘭，等.5.12汶川地震堰塞湖危險(xiǎn)性應(yīng)急評(píng)估[J].地學(xué)前緣，2008，15（4）：244-249.

[6] ?楊劍，彭勃. 北川縣唐家山堰塞湖區(qū)域生態(tài)質(zhì)量評(píng)價(jià)[J]. 人民長(zhǎng)江， 2017， 48（14）： 27-32.

[7] ?劉麗楠，李守定，姜越，等.新疆伊犁加朗普特黃土滑坡泥石流降雨誘發(fā)機(jī)理[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2017，25（5）：1230-1237.

[8] ? 劉毅，程建軍，茍忠民，等.新疆則克臺(tái)堰塞湖穩(wěn)定性分析[J].水利水電技術(shù)， 2015， 46（1）：122-125.

[9] ? 張策，揭文輝，付麗華，等.新疆新源縣滑坡災(zāi)害遙感影像特征及分布規(guī)律[J].國(guó)土資源遙感，2017，29（S1）：81-84.

[10] 常順利，張鐘月，孫志群，等.基于GIS的新源縣滑坡災(zāi)害分析與區(qū)劃[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2011，20（5）：216-221.

[11] 劉燕，劉康.陜北黃土高原生態(tài)質(zhì)量評(píng)價(jià)研究[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2010，24（6）：26-31.

[12] 宋靜，王會(huì)肖，王飛.生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)研究進(jìn)展及方法評(píng)述[J]. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2013，36（S2）：448-453.

[13] Ying X，Zeng G，Chen G， et al.Combining Ahp with Gis in Synthetic Evaluation of Eco-environment Quality—a Case Study of Hunan Province，China[J].Ecological Modelling，2007，209（2）：97-109.

[14] Lihe Chai，D Lha.A new approach of deriving indicators and comprehensive measure for ecological environmental quality assessment[J].Ecological Indicators，2018，85：716-728.

[15] 徐凱健，曾宏達(dá)，任婕，等.亞熱帶典型紅壤侵蝕區(qū)人類活動(dòng)對(duì)植被覆蓋度及景觀格局的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2016，36（21）：6960-6968.

[16] 周華榮.新疆生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2000，20（2）：150-153.

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