黃河羊曲水電站河岸緩沖帶生態安全評價與功能區劃

［關鍵詞］

生態敏感性；災害風險性；功能區劃；生態安全；河岸緩沖帶；羊曲水電站；黃河

［摘" 要］

以羊曲水電站河岸緩沖帶為研究對象，綜合利用RS、GIS技術和多源數據，從生態安全角度分析了研究對象的生態敏感性和災害風險性，建立了50、200、500和1 500 m共4種不同寬度的河岸緩沖帶，對庫區河岸緩沖帶的生態安全等級進行了分類劃分與功能區劃。結果表明：庫區河岸緩沖帶具有顯著的空間分布特征，高度敏感區面積較大，高災害和中災害風險區占據了研究區的大部分，這些區域的生態系統面臨較大的壓力和威脅。提出了針對性的生態管理與保護策略，比如加強生態恢復工程建設、提升植被覆蓋度和優化土地利用管理。同時，對庫區河岸緩沖帶的功能進行了劃分，包括重點生態功能區、農產品主產區和城市化地區。

［中圖分類號］ S157" ［文獻標識碼］ A" DOI：10.3969/j.issn.1000-0941.2024.11.004

［引用格式］ 雷生鑫，尹鑫，劉何靜，等.黃河羊曲水電站河岸緩沖帶生態安全評價與功能區劃［J］.中國水土保持，2024（11）：16-21.

隨著經濟發展和人口增長，水資源開發利用需求不斷增加。然而，大型水利工程的建設不僅帶來了巨大的社會經濟效益，而且對生態環境產生了深遠影響［1］。羊曲水電站作為黃河上游的重要水利樞紐工程，庫區范圍涉及青海省海南藏族自治州的同德縣、貴南縣和興海縣，周邊地形復雜，植被以高山草原為主，生態環境十分脆弱。庫區建設引發的環境變化，給該地區的生態系統穩定性及生物多樣性保護帶來了嚴峻挑戰［2］。河岸帶是水陸交界處直至河水影響消失為止的地帶，是重要的生態系統，也是維持河流生態系統健康和水質安全的重要生態屏障，在減緩水土流失、維護生物多樣性和凈化水質等方面發揮著不可替代的作用［3-4］。目前，相關研究主要集中在緩沖帶生態功能評價、土地利用變化對緩沖帶的影響，以及緩沖帶規劃與管理策略等方面［5-7］。針對不同區域的自然和社會條件，國內學者提出了多種河岸緩沖帶建設與管理模式［8-9］。然而，我國地域遼闊、自然地理條件復雜，各地區河岸緩沖帶的功能與敏感性存在顯著差異，因此針對特定區域河岸緩沖帶的生態安全評價研究顯得尤為重要。對于羊曲水電站庫區而言，庫區兩岸地形陡峻，降水集中，植被覆蓋度相對較低，使得河岸緩沖帶的生態安全面臨諸多威脅［10］，科學合理地規劃和管理河岸緩沖帶，對保護庫區生態環境、預防地質災害具有重要意義。

本研究旨在通過綜合分析羊曲水電站庫區河岸緩沖帶的生態敏感性和災害風險性，采用ArcGIS 10.6軟件構建不同寬度的緩沖區，并基于RS和GIS技術評估和分析緩沖帶的生態安全狀況與功能區劃，提出針對不同區域的保護對策與建議，以期為區域生態保護和管理措施制定提供科學依據。

1" 研究區概況

羊曲水電站位于青海省海南藏族自治州境內。庫區兩岸地形陡峻，河谷深切，具有高原氣候的特點，日照時間長，冬季寒冷、持續時間長，夏季涼爽、歷時較短，氣溫隨海拔升高而降低，不同地點多年平均氣溫為-3.8～4.0 ℃［11］，年降水量時空分布很不均勻，6—9月降水量約占全年降水量的75%。植被類型以高山草原類型為主，復雜多樣的生態環境為野生動物提供了生存空間，分布有山地動物、森林動物、草原動物和高原荒漠動物等，還棲息著許多青藏高原特有動物，有些屬于國家級珍稀瀕危野生動物物種［12］。土壤多為瘠薄土壤，有機質含量較少，保水能力差，加之地形陡峭、植被覆蓋不足，容易發生水土流失，尤其是在降水集中期。羊曲水電站的建設對周邊的環境、生態系統及社會經濟都有著深遠的影響。為了減輕工程對環境的影響，常用的做法是設置河岸緩沖帶。這些緩沖帶不僅可以減少水土流失，而且能保護水體質量和維持區域生態平衡。本研究以羊曲水電站河岸緩沖帶為研究對象，經過前期分析，河流岸邊到最近的山脊線的平均距離為1 500 m，因此選取距離河道1 500 m的緩沖帶作為研究區域，并將研究區分為上游、中游、下游3個部分（見圖1）。

2" 數據來源與研究方法

2.1" 數據來源

本研究基礎數據來源見表1。對降水量、人口密度、GDP數據通過ArcGIS軟件進行預處理，空間分辨率為30 m。所有數據統一采用WGS1984投影。

2.2" 研究方法

2.2.1" 河岸緩沖帶生態安全評價

河岸緩沖帶生態安全評價是基于生態敏感性和災害風險性兩方面的綜合評估，分析緩沖帶在水質保護、生物多樣性維護、水土保持及生態系統服務等方面的功能，同時評估人類活動對緩沖帶生態環境的影響。常采用綜合指數法、RS與GIS技術等［13］，

雷生鑫等：黃河羊曲水電站河岸緩沖帶生態安全評價與功能區劃

評價緩沖帶的生態健康和可持續性狀況。評價結果能夠識別潛在的生態問題和脆弱區域，為緩沖帶的管理和生態修復提供科學依據，從而制定有效的保護和恢復策略，以維持河流及其周邊環境的生態平衡與安全，促進區域可持續發展。

1）生態敏感性評價。生態敏感性評價主要用于評估區域生態系統對外界擾動的反應程度［14］。生態敏感性受到自然環境變化和人類活動干擾的影響［15］。羊曲水電站河岸緩沖帶作為維持生態平衡的重要區域，獨特的地理特點和生態功能使其在面對環境變化時具有高度的生態敏感性。本研究選取高程、人為干擾強度、植被覆蓋度、水土流失程度4個因子作為生態敏感性評價指標。評價指標之間相互聯系，評價體系權重通過專家賦權法與層次分析法確定［16］。將各個評價指標按照敏感性劃分為極高敏感、高敏感、中敏感、低敏感和極低敏感5個等級，分別賦值為1、2、3、4、5，見表2。

2）災害風險性評價。羊曲水電站河岸緩沖帶復雜的地形與地質特征，增加了滑坡、崩塌等地質災害的發生風險。雨季降水強度大，易引發山洪、泥石流等災害，進一步威脅河岸緩沖帶的穩定性。此外，高生物多樣性但生態系統脆弱，也會影響災害的風險程度。因此，本研究構建的災害風險性評價指標體系中目標層為羊曲水電站河岸緩沖帶災害風險性評價，準則層主要包含孕災環境、致災因子和承災體3個方面，指標層主要包括地形位置指數、土壤砂粒含量、多年平均降水量、月最大降水量、畜牧承載力、人口密度和單位GDP。對數據進行標準化，通過層次分析法確認指標權重，運用yaahp 10.3軟件，根據災害風險性評價指標體系，逐層分析判斷矩陣，最終得到各個因子的權重，見表3。

采用加權綜合評價法［17］，得到災害風險值。根據研究區現狀，將災害風險分為極高災害風險、高災害風險、中災害風險、低災害風險和極低災害風險5個等級。

3）生態安全等級劃分。在羊曲水電站生態安全評估中，河岸緩沖帶的寬度設計對于實現生態保護、防洪安全及水質凈化等多種功能至關重要。利用ArcGIS 10.6軟件的多環緩沖區功能，在研究區建立了50、200、500、1 500 m共4種寬度的緩沖區，在生態安全等級劃分時綜合考慮生態敏感性和災害風險性。通過ArcGIS 10.6對兩者進行疊加分析，基于疊加結果，將研究區劃分為不同的生態安全等級［18］：①極高風險區。生態系統極度敏感，災害風險很高，需要高度保護和嚴格管理。②高風險區。生態系統敏感，存在較高的災害風險，需要強化管理和保護措施。③中等風險區。生態系統有一定的敏感性，災害風險中等，可以進行適度開發和利用。④低風險區。生態系統相對穩定，災害風險較低，可以進行較大范圍的開發和利用。④極低風險區。生態系統穩定，幾乎沒有災害風險，可以進行無重大限制的開發。

2.2.2" 河岸緩沖帶功能區劃

根據研究區省級國土規劃并結合生態安全等級類型，將研究區分為9個分區：高風險城市化地區、高風險農產品主產區、高風險重點生態功能區、中風險城市化地區、中風險農產品主產區、中風險重點生態功能區、低風險城市化地區、低風險農產品主產區、低風險重點生態功能區。據此，可以更加全面地了解庫區河岸緩沖帶的生態功能，從而為羊曲水電站的生態保護和管理措施制定提供科學依據。

3" 結果與分析

3.1" 河岸緩沖帶的生態敏感性

根據生態敏感性評價結果，河岸緩沖帶的生態敏感性具有顯著的空間分布特征（見圖2）。高度敏感區（包含極高敏感區和高敏感區，下同）主要集中在研究區的中下游地區，該區域以草地為主，生物多樣性豐富，受畜牧活動影響較大，一旦遭到破壞較難恢復。因此，這些區域應當嚴格限制人類活動尤其是畜牧放養，并采取更加嚴格的保護措施，以減少生態風險。中度敏感區（包含中敏感區，下同）主要分布在中上游地區，具有大坡度、薄土層及密集的植被覆蓋等特點。該區域對外部干擾表現出較高的易損性。在這些區域，管理策略應側重于實施可持續的土地利用和生態恢復工程，以維持其生態功能。研究區生態敏感性各等級分值范圍、面積及占比見表4。由表4可知，大部分區域生態系統對環境擾動的響應較為敏感。

總體而言，河岸緩沖帶的生態敏感性與地形、植被類型及人類活動強度密切相關。對于高度和中度敏感區，應加強保護和管理，以減少生態系統的易損性。對于低度敏感區（包含低敏感區和極低敏感區），雖然其對干擾的耐受性較強，但也應保持合理開發，避免過度利用。通過合理規劃可以有效減少生態敏感區域的破壞風險，確保河岸緩沖帶的生態功能得到長期保護和發揮。

3.2" 河岸緩沖帶的災害風險性

羊曲水電站河岸緩沖帶災害風險性評估結果見圖3。由圖3可知，河岸緩沖帶災害風險性的空間分布特征整體不均勻，高災害風險區主要集中在研究區上游，該地區地勢比較高，地形比較陡峭，降水量比較大，極易誘發地質災害。中災害風險區主要集中在中下游，該區域受畜牧活動影響較大，雖然地勢相對平緩，但人類活動增加了災害發生的可能性。研究區災害風險性各等級分值范圍、面積及占比見表5。由表5可知，整個研究區域以高災害風險和中災害風險為主，這些區域在未來應被列為重點監測對象，并考慮采取工程措施以降低風險等級。

綜上所述，羊曲水電站河岸緩沖帶存在顯著的空間風險差異。高災害和中災害風險區域占據了研究區大部分，為有效降低災害發生的可能性，建議建立全面的監測體系，加強防護工程建設和生態修復，以確保整個庫區的生態安全和穩定性。

3.3" 河岸緩沖帶的生態安全等級

不同緩沖帶生態安全等級劃分結果見圖4、圖5。由圖4、圖5可知，極高風險區和高風險區主要集中在上游和下游，上游地勢比較高，降水劇烈，植被覆蓋度低，下游的水土流失嚴重，人為干擾強度大，這些區域的生態系統受到極大壓力。中風險區主要集中在中游部分，主要受畜牧活動影響。不同緩沖帶生態安全等級分類面積見表6。由表6可知，不同緩沖區內高風險區面積均最大，50、200、500、1 500 m緩沖區內高風險區面積分別為6.257、26.466、66.867、185.091 km2。在研究區最上游500～1 500 m緩沖區屬于極高風險區，該區域受人類活動影響比較大，下游0～200 m緩沖區也屬于極高風險區，該區域水土流失比較嚴重。整個研究區的低風險區和極低風險區面積較小。

綜上所述，研究區大部分區域面臨中高風險的生態安全問題，尤其是高風險區的面積較大，其中1 500 m緩沖區高風險面積占比為54.49%。為了改善整體生態安全狀況，需要采取針對性的措施來減少水土流失和人為干擾，增強植被覆蓋，特別是在極高風險和高風險區域。

3.4" 河岸緩沖帶功能分區

圖6為河岸緩沖帶功能分區結果。由圖6可知，

研究區的生態功能和生態風險具有明顯的空間分布差異。中上游部分屬于重點生態功能區，下游部分屬于農產品主產區和城市化地區。大部分區域為高、中風險重點生態功能區。具體分級情況和建議如下。

1）高風險城市化地區是人口密集和建設用地集中的區域，該區域人類活動頻繁，生態系統受到顯著干擾，生態風險性較高，加之植被稀少，生態系統的凈化能力、土壤保持功能和生物多樣性較低。建議增加城市綠化面積，恢復和加強河岸植被，通過建設濕地公園等措施提高生態功能，同時改進排水系統以減少水土流失風險。

2）高風險農產品主產區以農業生產為主，土壤中肥料和農藥的頻繁使用導致生態風險性較高。農田的廣泛分布對河岸緩沖帶的影響較大。建議推廣生態農業技術，如減少化肥和農藥使用，使用有機肥料，建設生態農田保護帶，提升河岸緩沖帶的生態功能，以減少農業污染。

3）高風險重點生態功能區災害風險主要是極端天氣引發的山洪、滑坡等自然災害，可能對生態功能區造成破壞。該區域水土流失嚴重，夏季降水頻繁，畜牧活動比較多。建議嚴格控制人類活動，防止過度開發，加強對自然災害的防范，如構建生物緩沖帶、加強水土保持，確保區域內生態功能持續發揮。

4）中風險城市化地區的城市化程度較高，但相比高風險城市化地區，人類干擾強度稍低，生態風險性處于中等水平。河岸緩沖帶的生態功能在該區域得到了一定程度的保留，但仍有部分區域因城市擴張而受到影響，生態服務功能有所下降。建議繼續優化城市規劃，保留更多的自然綠地和河岸緩沖區，加大河岸植被覆蓋度，降低對生態功能的影響。

5）中風險農產品主產區以農田為主，農業活動頻繁，但相對高風險區域，管理措施較為到位。河岸緩沖帶具備一定的生態緩沖能力，但管理不當仍會面臨農田污染物的威脅。建議進一步推廣生態友好型農業技術，建立農田與河岸之間的防護帶，加強水質監控，減少農業污染物對河流的影響。

6）中風險重點生態功能區在人類活動影響下，生態系統的穩定性存在一定風險。河岸緩沖帶的生態功能較好，但需要加強監測和保護，防止自然災害或人類活動對其造成負面影響。建議加強區域內的生態監測，防止過度開發，同時提升河岸植被恢復力度，確保其生態功能的穩定性。

7）低風險城市化地區的城市化程度相對較低，生態系統較為穩定，生態風險性較低，河岸緩沖帶的生態功能較為完善，植被覆蓋度較高，能有效減少水土流失和污染物的輸入。

8）低風險農產品主產區的農業活動對生態系統的影響較小，土地利用方式較為可持續，生態風險性較低。該區域的主要災害風險較低，土壤侵蝕和水體污染問題相對較輕。建議繼續推廣生態農業技術，保持農田與河岸之間的生態緩沖區，進一步降低農業活動對生態系統的影響。

9）低風險重點生態功能區生態環境較為良好，人類活動對其影響極小，生態風險性較低，河岸緩沖帶的生態功能表現突出，具有良好的污染物過濾能力和土壤保持能力，能夠為下游水體提供穩定的生態支持。建議繼續嚴格保護該區域的生態系統，防止任何可能的開發干擾，維持其現有的生態功能，確保區域的長期生態安全。

4" 結論

1）生態敏感性評價。庫區河岸緩沖帶的高度敏感區面積較大，占總面積的46.91%。這些區域主要分布在中下游地區，植被覆蓋度較高，生物多樣性豐富，但易受人類活動和外界環境變化的影響，生態系統脆弱。建議在這些區域采取嚴格的保護措施，限制人類活動，減少畜牧業對環境的干擾，以維持生態平衡。

2）災害風險性評價。研究區的災害風險性在空間上分布不均，高災害和中災害風險區占據了研究區的主要面積，其中極高災害風險區和高災害風險區面積占比分別為1.56%和25.01%。上游地勢高、降水量大，易引發地質災害；中下游人為活動頻繁，災害風險也較高。這些區域需加強監測和防護工程建設，降低潛在災害的發生概率。

3）生態安全等級與功能區劃。綜合生態敏感性和災害風險性分析，將研究區的河岸緩沖帶劃分為不同的生態安全等級，其中高風險區面積最大，在50、200、500和1 500 m的緩沖帶內，高風險區面積分別為6.257、26.466、66.867和185.091 km2。這些高風險區域應作為重點保護和管理對象，特別是在高風險城市化地區和高風險農產品主產區，需進一步優化土地利用方式，采取有效的生態恢復與保護措施，減少對環境的負面影響。

總體而言，羊曲水電站河岸緩沖帶的生態系統具有較高的生態敏感性和災害風險性，迫切需要采取科學的管理和保護措施，以減少人類活動對生態環境的負面影響。通過加強生態恢復工程建設、提升植被覆蓋度、優化土地利用管理，可以有效降低區域生態風險，維持河流及其周邊環境的生態平衡與安全，保障庫區可持續發展。

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收稿日期： 2024-09-01

基金項目： 黃河羊曲水電站招標科研項目子課題“青海黃河上游水電開發有限責任公司羊曲水電站工程陸生生態研究科研項目”（2004-014-HHS-SD-X）；黃河羊曲水電站工程對局地氣候影響及生物多樣性演變趨勢研究

第一作者： 雷生鑫（1997—），男，青海海東人，助理工程師，學士，主要從事水電開發建設與生態環保管理工作。

通信作者： 張新平（1981—），男，陜西柞水人，講師，博士，主要從事景觀生態、流域生態和城市林業的遙感監測與規劃設計，以及科學計量研究工作。

E-mail： zhang_xinping@xaut.edu.cn

（責任編輯" 李楊楊）