調(diào)水工程對(duì)漢江中下游流域生態(tài)環(huán)境的影響及補(bǔ)救措施研究

劉 營(yíng)

（東營(yíng)市水利局，山東 東營(yíng) 257091）

我國(guó)水資源總量豐富，但是由于我國(guó)人口基數(shù)極大且空間地域分布不均，我國(guó)人均占水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界平均水平。為緩解北方地區(qū)的用水緊張問(wèn)題，國(guó)家從上世紀(jì)末開始啟動(dòng)南水北調(diào)工程，在一定程度上解決了缺水地區(qū)的水資源需求問(wèn)題[1]。但由于南水北調(diào)工程本身修建難度較大，且系統(tǒng)性較強(qiáng)，因此無(wú)論是在建設(shè)過(guò)程中還是在后續(xù)的投用中都會(huì)影響周圍的生態(tài)環(huán)境。為了降低這種影響，必須做好相關(guān)的評(píng)價(jià)工作，并采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施。

1 研究區(qū)域概況

漢江，又名漢水或者漢江河，是長(zhǎng)江流域內(nèi)最大的支流，全長(zhǎng)1577 km，流域面積高達(dá)15.9 km2。漢江流域概況如圖1所示。丹江口是上中游之間的分界線，上游全長(zhǎng)925 km；鐘祥河段是中下游分界線，中游全長(zhǎng)270 km；鐘祥到漢口的龍王廟是下游，全長(zhǎng)382 km。丹江口水庫(kù)的中下游河段地區(qū)的氣候類型是亞熱帶季風(fēng)氣候，夏季高溫多雨，冬季溫和少雨。該地區(qū)地勢(shì)呈現(xiàn)出東南低、西北高的狀況，海拔高度自西向東逐漸下降。該流域內(nèi)的植被類型為亞熱帶常綠闊葉林，土質(zhì)狀況良好，是我國(guó)重要的商品糧生產(chǎn)基地，且流域內(nèi)的水產(chǎn)品種類繁多且產(chǎn)量較大。

2 研究方法及評(píng)價(jià)指標(biāo)

2.1 遙感數(shù)據(jù)的選取與預(yù)處理

圖1 漢江流域概況圖

2.1.1 數(shù)據(jù)選取

遙感技術(shù)具有大范圍、快速和多譜段等優(yōu)勢(shì)，可獲取大量地物信息，現(xiàn)已成為環(huán)境監(jiān)測(cè)重要的技術(shù)手段。由于Landsat TM影像、HJ-1A/BCCD及IRS影像地面分辨率極高，可用于漢江中下游區(qū)域內(nèi)部土地利用變化趨勢(shì)分析。此外，在單一環(huán)境要素分析的過(guò)程中，可選擇TERRA/AQUA MODIS影像進(jìn)行遙感分析。由于夏季的植被覆蓋率高于冬季，且夏季實(shí)驗(yàn)條件比較優(yōu)越，區(qū)分性較強(qiáng)，因此我們將研究的時(shí)間選定為4月。

2.1.2 影像的預(yù)處理

（1）對(duì)于圖像在成像過(guò)程中產(chǎn)生的幾何畸變問(wèn)題，可使用地面控制單GCP進(jìn)行校正。然后利用ENV1遙感處理軟件進(jìn)行各個(gè)波段進(jìn)行重組，再根據(jù)波段組合的結(jié)果去提取流域內(nèi)道路、河流、山峰等地物目標(biāo)。本次實(shí)驗(yàn)在每個(gè)影像處選擇至少50個(gè)GCP，主要位于河流的交匯處、山脊線的拐彎處等等。為保障圖像的準(zhǔn)確性，之后選擇最鄰近的內(nèi)插法進(jìn)行影像變換；

（2）由于大氣環(huán)境的影響，還應(yīng)該采用FLAASH大氣校正方法對(duì)影像進(jìn)行輻射校正，將地表反射率引入其中，將數(shù)字信號(hào)DN值轉(zhuǎn)換為輻射亮度值，從而解決影像校正問(wèn)題；

（3）利用ENVI獲取波段融合影像，然后可對(duì)該區(qū)域內(nèi)的全部影像資料進(jìn)行剪裁，精簡(jiǎn)影像數(shù)據(jù)資料。

2.2 生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)方法

生態(tài)系統(tǒng)是衡量生態(tài)環(huán)境的主要指標(biāo)，也是評(píng)價(jià)生態(tài)環(huán)境影響的主要對(duì)象，評(píng)價(jià)的主要維度有生態(tài)系統(tǒng)的整體性、生物的多樣性、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，生物物理量的度量及指標(biāo)[2]。現(xiàn)階段，生態(tài)環(huán)境的評(píng)價(jià)方法包括定性分析法、多目標(biāo)定量分析法等等。定性分析法的意義是發(fā)掘出事物之間的內(nèi)在規(guī)律，但僅停留定性的層面，而未做深入探討。多目標(biāo)定量分析法根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)建立起一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的數(shù)學(xué)模型，然后在模型之中計(jì)算出各個(gè)分析對(duì)象不同指標(biāo)和具體數(shù)值，主要有矩陣法、模糊綜合評(píng)價(jià)法和層次分析法等。矩陣法應(yīng)用在其中能夠以比較直觀的方式向非專業(yè)人員提供比較明確的信息，但這種方式用在評(píng)價(jià)環(huán)境影響的時(shí)候會(huì)表現(xiàn)出十分強(qiáng)烈的主觀性，因此，評(píng)價(jià)的結(jié)果會(huì)受到評(píng)價(jià)者的主觀干擾。為保障了結(jié)果的客觀性，本文將以層次分析法和模糊評(píng)價(jià)法相結(jié)合的方式對(duì)該流域環(huán)境進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3 調(diào)水工程對(duì)生態(tài)環(huán)境影響的評(píng)價(jià)

3.1 土地利用變化趨勢(shì)分析

根據(jù)土地的用途可將其分成農(nóng)業(yè)用地、林業(yè)用地、城市用地以及裸土和水體[3]。在漢江中下游區(qū)域?qū)嵤┱{(diào)水工程之后，調(diào)查結(jié)果表明，該區(qū)域內(nèi)的城鎮(zhèn)面積不斷增加，且部分林地逐漸轉(zhuǎn)化為農(nóng)業(yè)用地，但某些農(nóng)業(yè)用地面積逐漸減少，土地功能之間的轉(zhuǎn)化速度逐漸加快。由此可見，調(diào)水工程開啟之后，對(duì)該地區(qū)土地利用影響較大，尤其是土地利用類型的轉(zhuǎn)化速度在不斷加快，并且該區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)大量的移民現(xiàn)象，在一定程度上影響著該地區(qū)內(nèi)的生態(tài)環(huán)境。

3.2 生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)結(jié)果

3.2.1 水域面積

水域面積是衡量生態(tài)環(huán)境的重要指標(biāo)，也是河流中重要的水文特征。水域面積的變化在一定程度上反應(yīng)了該區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境的變化趨勢(shì)，因此必須要對(duì)水域面積的變化引起足夠的重視。根據(jù)調(diào)水工程施工的進(jìn)度，調(diào)查該流域內(nèi)的水域面積的變化情況，并將其作為研究區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境變化的依據(jù)。表1所示為利用遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)得到的流域內(nèi)水域面積的變化趨勢(shì)。

表1 水域面積統(tǒng)計(jì)表

排除旱澇等自然災(zāi)害的影響。研究結(jié)果顯示，該區(qū)域內(nèi)水面積在2006～2012年間發(fā)生了很大的波動(dòng)，漢水中游的水域面積變化幅度較大，水域面積的平均值呈現(xiàn)出不斷上升的趨勢(shì)。也就是說(shuō)，南水北調(diào)工程的影響下，該流域內(nèi)的年降水量逐年攀升，原先夏季多發(fā)的旱災(zāi)逐漸轉(zhuǎn)為洪澇氣候，這也與某些氣象學(xué)家對(duì)該流域生態(tài)環(huán)境變化的預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)相吻合。

3.2.2 植被指數(shù)

影響植被指數(shù)的因素有很多，比如氣候、地貌、土壤類型等。因此，植被指數(shù)是衡量生態(tài)環(huán)境時(shí)重要的指標(biāo)，該流域內(nèi)NDVI變化曲線如圖2所示。

圖2 NDVI變化曲線

圖2 表明，峰值的走向的年際變化比較一致，二者的波動(dòng)幅度分別是0.2與0.1。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，該曲線的波動(dòng)值較大。在2005年期間，峰值的波動(dòng)頻率達(dá)到最小，這是因?yàn)?005年丹江口水庫(kù)的大壩為了增加壩高而處于施工狀態(tài)，下游的水流量明顯減少，因此該流域內(nèi)的植被在這個(gè)階段處于良好的生存環(huán)境，尤其是植被根系在此期間發(fā)展較為成熟。在2005年之前，丹江口水庫(kù)一直處于建設(shè)的狀態(tài)，因此植被指數(shù)一直處于較高的狀態(tài)。而在2005年～2007年這一階段，丹江口水庫(kù)的大壩增高工作完工，因此，植被指數(shù)在這個(gè)時(shí)期逐漸達(dá)到峰值，之后隨著水流量逐漸恢復(fù)正常植被指數(shù)也不斷降低。由此可知，植被指數(shù)的變化在某種程度上指示了該南水北調(diào)工程對(duì)漢江中下游地區(qū)的生態(tài)環(huán)境造成一定影響。

除了上述評(píng)價(jià)指標(biāo)之外，還會(huì)對(duì)流域內(nèi)造成以下幾種影響。首先，調(diào)水工程的建設(shè)過(guò)程中會(huì)淹沒大面積的農(nóng)田和土地，使得野生生物的生長(zhǎng)環(huán)境受到破壞，嚴(yán)重的話還可能會(huì)摧毀當(dāng)?shù)鼐用竦姆课荨⑼恋睾拓?cái)產(chǎn)，使其不得不搬離出原來(lái)的生存環(huán)境，并且改變自己的職業(yè)。與此同時(shí)，居民遷入地的壓力會(huì)隨之上漲，比如土地負(fù)擔(dān)會(huì)不斷加重，如果處理有誤的話還會(huì)造成毀林、水土流失等現(xiàn)象，給當(dāng)?shù)厝嗣駧?lái)巨額經(jīng)濟(jì)損失的同時(shí)還會(huì)影響到社會(huì)穩(wěn)定發(fā)展[4]。

3.3 補(bǔ)救措施與建議

國(guó)家必須要對(duì)水源區(qū)的居民予以一定的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償，并且在調(diào)水過(guò)程中要嚴(yán)格控制調(diào)水水量，在保證當(dāng)?shù)厮Y源充足的情況之下考慮外調(diào)，否則會(huì)造成嚴(yán)重的水資源浪費(fèi)。尤其是要充分考慮到流域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境用水，必須要滿足植被、造林、綠化等用水需求。還要遵循以供定需的原則，有效地提升水資源的利用效率。

對(duì)于水資源的調(diào)入?yún)^(qū)來(lái)說(shuō)，必須要對(duì)城鄉(xiāng)的防洪、水源、供水、用水、排水和節(jié)水以及污水進(jìn)行處理和回用，實(shí)行統(tǒng)一的水資源保護(hù)政策，加強(qiáng)水資源的承載能力。其次就是要調(diào)整該區(qū)域的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，使其逐漸走向科學(xué)化的發(fā)展道路，避免建設(shè)耗水較大的工業(yè)類型，做到量水而行。通過(guò)有效的措施，增加本區(qū)域內(nèi)的水資源利用效率，逐步將調(diào)水規(guī)模不斷縮小，減輕調(diào)出區(qū)的供水壓力。

4 結(jié)束語(yǔ)

基于遙感技術(shù)結(jié)果表明，南水北調(diào)工程中段實(shí)施之后給漢江中下游地區(qū)的生態(tài)環(huán)境帶來(lái)了嚴(yán)重的負(fù)擔(dān)，尤其是植被指數(shù)和流域面積的波動(dòng)很大，漢江中下游流域內(nèi)的年降水量逐年攀升，原先夏季多發(fā)的旱災(zāi)逐漸轉(zhuǎn)為洪澇氣候，而植被指數(shù)也隨著調(diào)水工程的實(shí)施過(guò)程劇烈變化。針對(duì)該影響必須要加強(qiáng)對(duì)該區(qū)域的防災(zāi)減災(zāi)工作，采取針對(duì)性措施降低將調(diào)水工程對(duì)流域的影響。