云南九大高原湖泊水域面積時空演變及影響因素分析

雯雯

(云南工程職業學院，云南 昆明 650300)

云南省水資源總量在全國排名第三，但云南省卻是我國一個水資源“窮省”，這是由于云南省的水資源時空分布極為不均勻，具有總量多、可利用量少、利用難度大、開發利用率低的特點[1]，所以水資源的保護格外重要。云南省水域面積大于30km2的湖泊共有9個，俗稱云南省九大高原湖泊，但九大高原湖泊的健康狀況各異，生態環境惡化情勢日趨嚴重，其中程海、星云湖、異龍湖水質已處于劣Ⅴ類，杞麓湖屬于Ⅴ類水質，對高原湖泊的保護刻不容緩[2]。研究湖泊演變的影響因素，有助于促進湖泊保護和合理利用，同時對湖泊演變規律的研究具有重大意義[3]。

1 研究區概況及數據源

1.1 研究區概況

云南省九大高原湖泊包括撫仙湖、星云湖、陽宗海、滇池、洱海、杞麓湖、瀘沽湖、異龍湖和程海，其位置分布見圖1。九大高原湖泊的總面積約為1042km2，其流域總面積達到了8110km2，湖容量達302億m3。流域人口約為384.45萬，占全省總人口的9.3%，國內生產總值525.1億元，占同期全省國內生產總值的29.4%。

圖1 云南九大高原湖泊位置分布

1.2 數據源及處理

1.2.1 數據源

九大高原湖泊水域面積演變分析的遙感數據源均來自Landsat系列衛星。Landsat系列衛星的空間分辨率為30m，時間分辨率為16天拍攝1次，本次研究共選取1988—2018年間的7幅遙感影像，影像的年份間隔為5～6年。

1.2.2 數據預處理

遙感影像預處理是遙感技術應用的第一步，也是極為重要的一步，其處理的主要目的是提高遙感影像的質量，使影像的分析精度更高。本次實驗主要對獲取的影像進行輻射校正與幾何校正，其目的是為了削弱大氣、地形及周邊環境對影像的影響[4]。對預處理過的Landsat影像進行假彩色RGB 4/5/3波段組合，其目的是為了更好地突出水體部分[5]。

2 湖泊提取及其演變分析

2.1 湖泊提取

在眾多遙感影像分類方法中，目視解譯是公認提取精度最高的方法，所以本次湖泊水域面積提取采用目視解譯方法。通過對云南九大高原湖泊影像的目視解譯，可得到1988—2018年間各湖泊的水域面積。統計結果見表1。

表1 云南九大高原湖泊1988—2018年水域面積統計 單位：km2

2.2 演變分析

通過把不同年份遙感影像目視解譯后的湖泊水域面積進行統計，可以得到高原湖泊的水域面積變化趨勢圖，見圖2。

圖2 高原湖泊水域面積變化趨勢

由于九大高原湖泊水域面積大小不一，最大的是滇池，其水域面積為299km2，最小的是陽宗海，水域面積僅30 km2，為了更客觀地分析各湖泊的水域面積演變，本次研究將九大高原湖泊分為兩個梯度進行分析，分別是水域面積大于200km2和小于200km2。不同梯度湖泊水域面積變化趨勢見圖3。

圖3 不同梯度湖泊水域面積變化趨勢

由圖3可知，九大高原湖泊水域面積整體變化不大，在近30年的演變中，大部分湖泊的水域面積變化趨勢趨于一條直線，說明湖泊狀況比較穩定。但異龍湖、杞麓湖、滇池、洱海的水域面積出現過起伏，所以主要對以上4個湖泊進行影響因素分析研究。

3 湖泊演變影響因素分析

3.1 滇池演變影響因素分析

從表1及圖2(a)中可以看出，滇池在1988—2018年間，水域面積并不是一直處于減少的狀態，在不同的時期呈現出不同的狀態，經過31年間的演變最后面積趨于略微減少的狀態，2018年比1988年水域面積共減少0.49km2，年均減少僅0.02km2，出現這樣的變化趨勢主要是受到氣候和人為因素的影響[6]。滇池水域面積變化分為5個階段。

第一階段：1988—1994年，滇池水域面積略有減少，共減少0.44km2，年均減少0.07km2。主要是由于該階段云南省工業開始迅速發展，導致省內的工業用水量增加，而增加的工業用水則主要來源于滇池，因此使滇池水域面積減少。

第二階段：1994—1999年，滇池水域面積開始有所增長，基本回到1988年的水平，水域面積增加了0.34km2，年均增加0.07km2。主要是由于該階段政府對滇池流域破壞的生態環境進行了綜合治理。治理的重點區域為草海，主要是對草海區域湖底淤泥進行疏浚，疏浚效果較好，僅1998年就疏浚草海底泥面積2.83km2，底泥424萬m3，草海增容400多萬m3，草海湖底淤泥的疏浚使滇池水域面積增加明顯，特別是在草海區域。

第三階段：1999—2004年，滇池水域面積處于平穩期，水域面積變化不大，面積增加了0.11km2，年均增加0.02km2。主要是由于2000年開始政府更加注重滇池流域的生態建設，通過對滇池流域內的生態濕地進行恢復，使滇池水體得到了一定的凈化。

第四階段：2004—2014年，滇池水域面積又開始出現緩慢的減少，共減少了4.13km2，年均減少0.41km2。主要是由于2005年以后年降水不斷減少，氣候對湖泊水域面積造成了一定的影響。

第五階段：2014—2018年，滇池水域面積開始增長，共增加了3.63km2，年均增加0.97km2。主要是由于昆明市用水不再僅依靠滇池，政府部門啟動了引水工程向昆明市調水，主要包括掌鳩河、清水海、牛欄江三大引水工程，年調水量9.43億m3。引水工程的實施使該階段的滇池水域面積得以擴張。

3.2 杞麓湖演變影響因素分析

從圖2(e)中可以看出，杞麓湖水域面積變化分為3個階段。

第一階段：1988—2009年，杞麓湖湖泊水域面積緩慢減少，21年間，水域面積共減少1.49km2，年均減少量僅0.07km2，屬于湖泊的自然萎縮，與遙感影像數字化偏差也有一定關系。

第二階段：2009—2014年，杞麓湖水域面積急劇減少，水域面積共減少6.45km2。這與氣候有著極大的關系，其間降雨量的減少，加上人們生活用水的需要，導致杞麓湖水域面積大幅度減少，再加上湖泊水質情況也不容樂觀，為劣Ⅴ類水質，導致杞麓湖湖底部分裸露。

第三階段：2014—2018年，杞麓湖水域面積大幅提升，基本恢復到原有水平。主要是由于2014年后，云南省降雨量明顯增加，使湖泊蓄水量有所增加，大部分由于水量減少裸露在外的湖底部分被水重新覆蓋，杞麓湖水域面積得到大幅度提升。除此之外，2008年3月1日開始實施的《杞麓湖保護條例》，在2014年后對杞麓湖水質的提升也開始顯現成效，對杞麓湖水域面積的提升也起到一定的促進作用。

3.3 洱海演變影響因素分析

從圖2(f)中可以看出，洱海水域面積變化分為3個階段。

第一階段：1988—2004年，洱海水域面積變化平緩，波動不大。16年間，水域面積增增減減，最后基本回到1988年原有水平，其變化量僅為0.01km2。1988—2004年間，2004年水域面積最大，為243.38km2,1999年水域面積最小，為242.53km2，兩者相差僅0.85km2。

第二階段：2004—2009年，洱海水域面積大幅度增加，5年間湖泊水域面積增加了3.68km2,年均增加量為0.73km2。這是由于洱海環境問題開始被政府高度重視，在2004年，政府進一步修訂了《洱海管理條例》，條例中著重強調了洱海發展需以保護與治理優先為基本原則，在開發過程中應謹防過度的旅游開發，應遵循合理開發的基本原則。并在管理條例中將防洪的承受力、人工調節的可行性也考慮入內，將洱海的最低水位線由原來的1971.00m提升至現行的1972.61m，最低水位線共提升1.61m；最高水位線變化不大，由原來的1974.00m提升至現行的1974.31m，提升了0.31m。除此之外，政府還加強了對洱海流域內工業污水及生活污水排放的管控；一方面，在洱海管理與保護過程中加強洱海的生態建設，通過在流域內大量的植樹造林以及湖泊濕地的保護，使湖泊的自凈能力得到提升；另一方面，對洱海流域內人口數量進行嚴格控制，并提高人口素質，通過立法等途徑提高居民的環境保護意識，這些措施共同作用，使洱海水域面積大幅增加。

第三階段：2009—2018年，洱海水域面積小幅度提升。2018年為研究期間洱海水域面積的最大值，其水域面積為247.86km2。根據洱海水質數據統計，2003年為Ⅳ類水質，2017—2019年洱海水域的水質實現20個月水質監測為Ⅱ類、16個月水質監測為Ⅲ類，并未出現水質監測結果為Ⅳ類的情況，相比洱海之前的水質狀況有了較大幅度的提升，并在近3年未發生規模化藍藻水華現象，現洱海的水質狀況整體較好。

3.4 異龍湖演變影響因素分析

圖2(i)中可以看出，異龍湖水域面積變化分為兩個階段。

第一階段：1988—2014年，異龍湖水域面積除在1988—1994年有少量增加外，其余時間段均成湖泊萎縮的趨勢，特別是在2009—2014年期間，異龍湖的湖泊水域面積共減少11.53km2，減少的水域面積占異龍湖總水域面積近1/3。異龍湖水域面積的減少與眾多因素有關，主要是由于工業、農業、生活用水量的增加以及異龍湖濕地的圍湖造田和多年干旱造成的。

首先，異龍湖流域內具有豐富的水資源和耕地資源，致使流域內人口不斷增加，人口數量的增加，使流域內城鎮化速度也隨之加快，工業、農業、生活用水量也隨之增加，這就造成異龍湖流域內水資源供需矛盾更為突出。其次，異龍湖周邊的濕地具有較好的地熱條件，適合種植農作物，使異龍湖周邊出現大量的圍湖造田現象，在異龍湖南岸最為突出，僅南岸圍湖造田就達14.27km2，用于種植水稻等經濟作物。此外，在異龍湖的西部及北部地區，周圍住戶通過圍墾灘地建造魚塘，縮小了湖盆面積和容積，減小了湖灘濕地面積，對異龍湖的水域面積產生了顯著影響。另外，2009—2012年云南省降雨量較往年平均水平明顯減少，出現了4年的連續干旱。而異龍湖是一個較為封閉的湖泊，其湖水補給主要源自入湖河流的匯入，常年的干旱使湖泊入湖河流的補給量減少，使湖泊水量也隨之持續降低，再加上異龍湖流域蒸發量大，工業、農業、生活用水量的增加，從而加劇了異龍湖水域面積的減少。

第二階段：2014—2018年，異龍湖水域面積有所回升，基本回到1988年的水平，僅萎縮0.42km2，年均萎縮0.01km2。異龍湖保護治理林草生態修復成效顯現，在異龍湖保護綜合治理中，采取了一系列有效的林草生態修復措施，不斷筑牢環湖面山生態修復根基，提升了環湖道路景觀綠化質量，為“美麗湖泊”建設夯實了生態文明基礎。

針對北岸面山石漠化嚴重、灌木居多的實際問題，在實施珠江防護林工程、整合資金建設示范林的工作中，破除林業造林模式及制約因素，嘗試運用爆破擴塘，解決人工開挖難，種植塘過小問題；運用客土移栽，解決面山缺土問題；堅持袋苗大苗上山，解決多年來林業造林不見林問題；推行降水提水并重，解決造林靠天吃飯、聽天由命問題；選用黃連木、清香、合歡等耐旱喬木，解決苗木成活率低的問題。綠化流域面山1936.9hm2。

針對南岸面山開發強度大、面源污染風險高、極易造成水土流失的實際問題，對臨水面1800畝楊梅進行休耕，休耕區杜絕修枝、割灌、除草及擅自施肥施藥行為；楊梅園休耕區節點打造6.7km2，實施項目運維和區域封禁管理，對10km休耕區域進行界樁設置及鐵絲網、綠籬植物隔離界定，拆除生產性管護房44戶77間8400m2，組織工作人員加強日常巡查、森林公安嚴格查處違法行為。

針對環湖面山裸露剖面極易造成水土流失的實際問題，坡陡坎高質硬的剖面采用立體綠化客土噴混播種法，輔之鋼筋固土、掛網助爬；剖面不高的直接建種植地，選用攀爬能力強的藤木植物綠化。道路邊坡綠化主要采用客土噴播、植生袋、藤蔓植物、噴播植草(灌木)等；路側平臺空地綠化以清理整形并回填種植土，進行植草并適當栽植喬木為主；采石廠綠化采用開挖分級、設置擋墻，坡腳、坡頂栽植藤本植物，坡面噴播、撒播灌木籽等。多種方法混合使用綠化面積達31.8hm2。

針對環湖道路沿線植被覆蓋高低不同的實際問題，異龍湖環湖濕地管護通道區分為村莊與道路銜接處綠化、路側平面綠化、與湖面連接邊坡綠化、臨水面綠化、與排水溝連接邊坡綠化、景觀平臺節點綠化六大類型，按照不同現狀條件及功能要求，制定出不同的設計方案，綠化提升改造37km。“美麗湖泊”建設小港線道路11.5km，綠化實行分段栽種，與異龍湖環湖濕地管護通道已栽種景觀綠化樹進行合理搭配，每1個路段種植1種主栽景觀樹種。

針對南岸高速路、國道路域桉樹種植影響生態景觀效果，破壞林地生態環境的實際問題，堅持突出重點、適地適樹、生態優先的原則，采取喬、灌、草相結合的方式，選擇抗逆性強，耐干旱、耐低溫、生長快、成活高、病蟲害少、易管理、生態景觀效果好，具有觀花、觀葉特點的藍花楹、黃連木、云南松3個樹種替換壩寶段路域桉樹，采伐復綠1009畝。

4 結 語

本次研究利用Landsat系列遙感數據，采用目視解譯的遙感成圖方法，分別對云南省九大高原湖泊水域面積進行動態監測，并根據監測結果進行湖泊的時空演變驅動力分析。分析結果表明，近30年間云南九大高原湖泊水域面積變化不大，湖泊水域面積總減少量僅0.04km2。雖然湖泊在不同時期的演變規律不盡相同，但最終都回到最初水平，這與近年來云南省政府對高原湖泊的治理保護政策密不可分。針對云南九大湖泊開展動態監測，有助于研究九大湖泊的演變規律，為湖泊保護治理提供理論支撐。在以后的湖泊保護中應更加注重湖泊的生態保護。