衡水湖景观面积演变过程分析.pdf

34水环境与水生态水科学与工程技术衡水湖景观面积演变过程分析2023年第5期刘修水（河北昊禹工程技术咨询有限公司，天津3 0 0 2 50）摘要：研究景观格局演变，首先需探究各类型面积的变化，了解研究区的类型构成及面积在空间中的流转变化。为探求衡水湖历年的面积转移过程及迁移变化幅度，了解变化驱动因子，对衡水湖3 个不同时期的景观格局进行对比分析，分析整体的变化趋势及引黄等措施的实施效果。关键词：景观面积；格局；演变过程；实施效果中图分类号：TV213.3D01:10.19733/ki.1672-9900.2023.05.11Analysis on the evolution process of Hengshui Lake landscape areaAbstract:In the evolution of landscape pattern,it is first necessary to explore the changes of various types of area,tounderstand the type composition of the study area and the changes of area circulation in space.Therefore,in order to explorethe area transfer process and migration change amplitude of Hengshui Lake over the years,and further understand thedriving factors of change,this study conducted a comparative analysis of the landscape pattern of Hengshui Lake in threedifferent periods to understand the overall change trend and the implementation effect of measures such as yellow diversion.Key words:landscape area;pattern;evolution process;implementation effect湿地、森林与海洋并称为三大生态系统,其特点为独特性和多元性，具有调节当地生态环境、带动周边经济社会发展的作用。其中，湿地是服务功能最复杂且综合性最强的生态系统。在2 0 世纪大量的湿地被改造成农田，同时水资源的过度开发利用以及环境污染加剧，也导致湿地生态系统多样性被严重破坏。因此,需要采取措施,将需要进行特殊保护及管理的地区划分为自然保护区进行统一管理。这也逐渐成为重要课题研究方向。景观格局演变过程研究通过景观格局斑块来分析区域发展的变化规律,其成果对水文过程和生态多样性等多方面的研究均起到重要作用，并逐渐成为全球生态学的研究热点。1概况衡水湖湿地位于河北省衡水市境内，与滏阳河相连，面积1 8 7 8 7 km,海拔最低点为1 7 m左右。衡水湖湿地属暖温带大陆季风气候，四季分明，雨热同季。其独特的地理位置和气候条件孕育了草甸、沼收稿日期 2 0 2 3-0 8-2 2基金项目 河北省水利科研与推广计划项目(2 0 2 1-48）【作者简介 刘修水（1 9 8 0 一），男（汉族），河北邢台人，正高级工程师，主要从事科技咨询工作，Tel:[phone]。文献标识码：BLIU Xiushui(Hebei Haoyu Engineering Consulting Co.Ltd,Tianjin 300250,China)泽、滩涂、水域等多种不同类型的湿地生境，具有生物多样性、物种稀缺性、生态脆弱性和湿地生态系统。2 0 0 0 年7 月，被批准为河北省衡水湖湿地和鸟类省级自然保护区，成为华北平原上唯一保持沼泽、水域、滩涂、草甸和森林等完整湿地生态系统的自然保护区。2 0 0 3 年6 月被国务院批准晋升为国家级自然保护区。2 0 0 4年被水利部批准为国家水利风景区。本文对衡水湖3 个不同时期的景观格局进行对比分析研究，以促进衡水湖湿地的可持续发展。2衡水湖景观面积变化特征2.1衡水湖引黄前各景观类型面积变化以衡水湖1 9 8 4,1 9 8 9,1 9 9 4的土地利用分布为基础，对3 年的面积信息进行提取，利用ENVI15.3及GIS进行转移阵面积计算，分析在引黄前衡水湖自然保护区的年际动态变化。1985年后,衡水湖引黄前的水体才开始退耕还湖蓄水供给周围农工业，作为重要的景观基质发展文章编号：1 6 7 2-9 9 0 0(2 0 2 3)0 5-0 0 3 4-0 42023 年第5期但并不稳定，面积呈现先上升后下降的趋势。农田与未利用地在3 年中的变化较大，农田作为主要景观面积占比一直居高，但在1 9 9 4年最低时达到6 2.9 9 km，较1 9 8 4年、1 9 8 9 年相比下降到2 8.6 4%，而未利用地1984、1 9 9 4年较高，并在1 9 9 4年达到了7 0.9 1 km，占比为各景观类型中最大，占到3 2.2 4%，成为主要景观基质。说明衡水西湖区域干凋但盐碱化程度较高，未能大量种植作物。居民点用地随着城镇化的不断加深一直处于增长状态，从1 9 8 4年的1 5.2 6 km、1989年的1 6.9 6 km到1 9 9 4年的1 7.8 1 km，占比逐渐增加。林地面积则处于逐年下降的趋势，1 9 9 4年下降到最低2 5.4km,可见在引黄前衡水湖国家级自然保护区的各景观类型面积波动较为明显，如表1。表1 1 9 8 41 9 9 4景观类型面积变化百分比/景观1984年农田91.37水体21.67居民点15.26未利用地55.23芦苇沼泽0.00林地36.4根据1 0 年间的面积流转情况，在1 9 8 41 9 8 9 年间农田主要转换为6.8 4km未利用地及3.9 2 km的林地。未利用地总面积为55.2 3 km由于1 9 8 4年衡水湖湖区处于干凋的状态，仅有冀州小湖留存部分水体,因此1 9 8 41 9 8 9 年有2 1.51 km的未利用地转换为水体，占总面积的3 8.9 5%，2 3.3 2%的未利用地转换为农田、居民点及林地。（1）林地大部分转换为8.1 9 km的农田、6.7 km的水体及5.8 8 km的未利用地,由于衡水湖围湖造田，水量的不足导致未利用地及林地向水体流转较多。(2)农田1 9 8 9 1 9 9 4年这5年间转变由9 2.3 6 km下降了6 2.9 9 km,且有3 0.8 7 km的农田转换为未利用地，占1 9 8 9 年农田面积的3 3.42%，说明湖区周围土地流转仍较大。(3)未利用地的转换面积则变化减小，主要转换为4.54km的林地及少量农田、居民点，说明5年间未利用地一直保持在原有的基础上，转换量不大。(4)芦苇等水生植物还未大量种植，由于水量不稳定，因此造成沼泽等湖区浅水区面积较小，有6.56km的水体转换为了沼泽。由于农田面积多为干凋后的湖区，受土地盐碱刘修水：衡水湖景观面积演变过程分析化及前期围湖造田的影响较大，湖区水量也在1 9 8 5年卫运河引水后开始上涨但水量不稳定，1 9 9 4年仍有干凋情况，沼泽等天然湿地在蓄水后面积才逐渐增长。因此1 9 8 4一1 9 9 4年这1 0 年间变化的未利用地是转换最频繁的,其中农田、水体、林地的流转面积较大,影响景观湿地格局稳定的因素较多。2.2衡水湖引黄初期各景观类型面积变化2.2.1衡水湖景观面积变化情况根据表2 分析1 9 9 42 0 0 9 年的景观面积变化情况得出，1 9 9 4年开始施行引黄人冀后农田的面积呈现持续增加趋势，从6 2.9 9 km增长到8 2.1 2 km，最后2 0 0 4年达到1 1 4.50 km，总体占比在2 0 0 4年达到52.0 5%。由于农田利用率变高，未利用地的面积百分比/百分比/1989年1994年%41.5592.369.8546.666.9416.9625.1132.530.004.0816.5527.3235逐渐减小，到2 0 0 4年仅剩余7.6 6 km的面积，占比%最低，仅占总面积的3.48%。水体则处于上下波动状42.0062.9921.2231.397.7117.8114.7970.911.8611.4712.4225.4景观1994年百分比/%11999年百分比/%2 0 0 4年农田62.99水体31.39居民点17.81未利用地70.91芦苇沼泽11.47林地25.428.6414.278.1032.245.2111.55态，在1 9 9 9 年下降到2 3.0 2 km，到2 0 0 4年达到了32.13km。即使引黄调水，水量在1 0 年间的变化中仍存在着波动，但引黄的措施使衡水湖杜绝干凋的现象，芦苇沼泽在引黄初期的1 0 年中稳步上升，从11.47km上升到1 5.47 km,再升到1 9.0 4km，占比达到8.6 5%，为鸟类生境及其他生物的栖息地提供了良好的保证。表2 1 9 9 42 0 0 9 年景观类型面积变化28.6482.1214.2723.028.1019.2932.2457.125.2115.4711.5522.882.2.2衡水湖生态好转情况衡水湖在2 0 0 0 年正式开始建立衡水湖湿地及鸟类自然保护区，随着经济社会发展，居民点的面积从1 7.8 1 km增加到1 9.2 9 km最后扩到2 2.3 9 km。随着农田及居民点的扩张，林地也在发生变化，1 9 9 9 年林地减少到2 2.8 8 km,到2 0 0 4年增加到2 4.2 7 km,由此可见，实施退耕还林政策取得一定成效，作为鸟类除芦苇沼泽外的重要栖息地，林地的恢复更增加了衡水湖的生态活力。2.2.3衡水湖景观面积转换情况1994一1 9 9 9 年面积流转最明显的是未利用地与农田，共计2 6.9 9 km,占流转面积的6 4%。(1)农田的增加大多来自未利用地与林地的转换，流转到未利用地7.6 2 km及林地5.55km。(2)林地的转换主要集中于农田与未利用地,其4.52km转换为农田,9.6 5km转换为未利用地。(3由于1 9 9 4年衡水湖水量不足，造成大量的单位:km百分比/%2 0 0 9 年百分比/%37.34114.510.4732.138.7722.3925.987.667.0419.0410.4024.2752.0514.6110.183.488.6511.03116.1432.1221.33.7616.8329.6952.8314.619.691.717.6613.5136土地裸露，因此未利用地在这5年中大多流转到7.9km的水体中,说明引黄前期水量仍不稳定,各类型转换较为频繁。2.2.4未利用地、林地转换情况在1 9 9 9 一2 0 0 4年这5年变化中未利用地、林地的转换主要表现在1 0.7 6 km的林地及3 0.6 8 km的未利用地转换为农田；未利用地的转换不仅集中于农田，还有6.56 km的土地转换为水体及7.1 3 km的土地转换为林地，仅有4.3 6 km的未利用地没有变化，占1 9 9 9 年未利用地总面积的7.6%，其余类型的相互转换占比较小。说明5年中大多为未利用地转出，景观格局正逐步稳定。2.2.5木林地与农田转换情况根据表3 分析得出，种植结构的改变及1 9 9 6 年撤地建市进行退耕还林,加大林地的种植的作用下，未利用地与农田、林地的相互转换为最主要的部分，水体在1 9 9 4一1 9 9 9 年间变化较为频繁,因此引黄初期各类型变化不稳定。1 9 9 9 年后成立鸟类自然保护区景观格局逐渐稳定，以芦苇为代表的水生植物进行大量种植，各类型之间的相互转换面积减小。表3 1 9 9 42 0 0 9 年各景观类型面积转移矩阵景观年份农田水体居民点类型沼泽1994199948.870.04农田1999200420042009100.070.09199419990.3718.050.32水体199920042004200919941999居民点199920042004200919941999芦苇199920040.44沼泽2004200919941999林地199920042004200919941999未利19992004用地200420092.3衡水湖近年来各景观类型面积变化近年来，从2 0 0 9 年开始农田面积处于下降趋势，景观面积从1 1 6.1 4km下降到1 0 6.0 1 km，但农田仍是景观的基础基质。水体呈现上升趋势，从32.12km上升到3 5.9 km,并在2 0 1 9 年面积达最大值，这与生态补水的方式从冬季补水变化为不定期补水有关，因此夏季水量稳步增加。在近1 0 年城镇刘修水：衡水湖景观面积演变过程分析化发展的背景下，由于滨湖新区的建立及十二五规划的实施，从2 1.3 km增长到3 3.54km,并在2 0 1 9年达到最大值3 5.7 1 km，占比达1 6.2 4%，与水体占比持平。由于水量的增加及对芦苇为代表的水生植物的收割造成面积的缩小，芦苇沼泽从2 0 0 9 年的16.83km下降到2 0 1 4年的1 3.3 km,再下降到2 0 1 9年的1 2.8 3 km。林地在1 0 年中处于下降的趋势,与居民点的增加呈负相关性，从2 9.6 9 km下降到21.18km。尽管林地、农田及芦苇沼泽都能作为鸟类的栖息地，但由于在近年发展中居民点占主导地位，造成鸟类生境在下降，如表4。表42 0 0 9 2 0 1 9 年景观类型面积变化百分比/景观2009年农田116.14水体32.12居民点21.3芦苇沼泽16.83林地29.69未利用地3.762009一2 0 1 4年以来农田主要转换为林地11.56km、未利用5.51 km及居民点4.7 2 km。林地的转移面积也较多，主要转换为农田及居民点，转换芦苇未利林地用地0.680.145.557.6271.020.800.0920.180.440.7926.790.470.330.61.380.5415.610.780.4216.970.433.54 0.210.632.382.450.723.934.521.121.7110.761.600.9410.880.671.1026.990.8330.686.562.840.220.432023年第5期百分比百分比/2014年2019年%52.83103.7714.6133.749.6933.547.6613.313.5125.611.719.88为农田7.7 6 km，占总转换面积的41.7%，转换为居民点6.7 3 3 km，占总转换面积的3 6.2%。居民点面积0.720.438.350.771.720.2710.951.252.901.547.831.790.280.252.441.54 0.0813.200.18 0.742.740.41 0.920.420.077.070.630.680.1911.360.960.080.6012.191.510.061.886.499.651.16 6.621.791.159.950.513.303.307.9028.564.463.907.134.360.342.171.66%47.20106.0115.3535.915.2635.716.0512.8311.6521.184.498.27处于增长的趋势且在这5年中保持1 8.9 5km的面积，仅有2.3 5km流转到其他类型中。其余景观类型共有1 4.51 km的面积流向居民点，变化较小。2014一2 0 1 9 年以来,农田的转换类型仍集中于居民点、林地及未利用地，转换为林地7.2 1 km、未利用地5.54km及居民点3.1 6 km。林地约1 1.1 1 km的面积转换为农田、4.0 4km转换为居民点，分别占转换总面积的6 4.1%及2 3.3%。芦苇沼泽在近5年中的波动也较为剧烈，4.2 4km转换为水体，占其转换总面积的7 9.1%。水体流转到其他类型的面积较小，总面积处于增长的趋势，说明芦苇沼泽的减小引起水量的增加。2 0 1 4年中未利用地共有8.0 8 km的面积流转到其他类型中，且主要集中在农田及林地。景观面积流转主要源于沿湖农田的盐渍化、休耕政策及农田种植结构的改变，人口生产总值持续增长,致使农田与林地被占据开发。由于挺水植物吸收磷等物质，因此近年来通过收割的方式以达到净化水质造成芦苇沼泽面积的减少，且随着生态补水从冬季补水逐渐变为不定期补水，水量变大导致浅水区沼泽面积逐渐减少3衡水湖单一动态变化幅度利用单一动态度分析衡水湖各景观类型1 9 8 4一48.2116.3316.245.839.633.762023年第5期2019年变化幅度，定量研究各时期景观类型变化的剧烈程度。3.1衡水湖引黄前面积变化19841989年1 0 年间变化度最大的景观类型为水体,以年平均2 3.0 6%的速度增长,变化程度最为剧烈。居民点以年平均2.2 3%的速度在增加,未利用地及林地变化幅度最明显的是未利用地以年平均8.22%的速度减少而林地以4.2 2%的速度减少。农田的变化幅度最小以年平均0.2 2%的幅度增加，其他土地的变化不明显，由于水体的干凋1 9 8 4一1 9 8 9 年芦苇沼泽没有变化。1981一1 9 9 4年变化幅度波动最大的景观类型为未利用地与芦苇沼泽，分别以年平均2 3.6%与年平均3 6.2 3%的速度在增加。减少速度较为明显的景观类型为农田及水体，分别以年平均6.3 6%及年平均6.55%的速度下降，与1 9 8 4一1 9 8 9 年相比农田与水体均出现下降趋势，其余类型变化幅度较小。3.2衡水湖引黄初期面积变化幅度分析(1)衡水湖在1 9 9 41 9 9 9 年期间变化幅度最大的景观类型为芦苇沼泽，农田与水体的变化幅度相当。未利用地以年平均3.8 9%的幅度减少，居民点及林地的变化幅度较小，分别以年平均1.6 6%的幅度增加及年平均1.9 8%的幅度减少。(2)1999一2 0 0 4年的变化中,除了未利用地以外的景观类型都处于增长的趋势。未利用地以年平均17.32%的速度减少，农田与水体的变化幅度相差较少分别以年平均7.8 9%及年平均7.9 1%的速度增长，居民点以年平均3.2 1%的速度增长，芦苇沼泽以年平均4.6 2%的速度增长，林地的增长幅度最小保持年平均1.2 2%的速度在增长，这5年整体变化程度比1 9 9 41 9 9 9 年要剧烈。(3)2004一2 0 0 9 年的整体变化幅度最小，农田、水体及居民点变化幅度不大，仅未利用地的变化最为明显，而芦苇沼泽面积在减小，林地面积在增加。对比1 5年的变化说明1 9 9 9 年以后对于衡水湖湿地的治理效果最为明显，1 9 9 9 一2 0 0 4年的变化较为剧烈，而2 0 0 4一2 0 0 9 年的变化幅度变得较为缓慢，倾向于稳定的状态，没有某一景观类型的突变,均处于稳步上升或者减少的过程。3.3衡水湖近年来面积变化幅度分析2009一2 0 1 4年中居民点及未利用地的变化幅度最大，芦苇沼泽变化较为剧烈，与引黄前期天然湿地刘修水：衡水湖景观面积演变过程分析快速增长的状态形成对比,其余类型中农田、水体及林地的变化较为缓和。在2 0 1 4一2 0 1 9 年中整体的变化较为缓慢，变化速度最大的类型为林地及未利用地，但仅保持年平均3.46%及3.2 6%的幅度减少，其次变化幅度较小的还有水体及居民点，其余两个类型的变化微乎其微，整体各类型变化程度较小没有明显的峰值。4衡水湖综合动态变化幅度分析通过综合动态度分析该研究区域不同时间段(引黄前，引黄初期以及近年来）的整体变化剧烈程度，得出1 9 8 4一2 0 1 9 年将近3 5年的景观类型变化幅度整体呈现下降趋势。引黄前变化较为剧烈，1 9 8 4年以年平均2.8 9%的速度变化，到1 9 8 9 一1 9 9 4年开始上升以年平均4.24%的速度变化，该段时间周围土地流转变化较大。引黄初期景观类型的上下波动最为强烈,1 9 9 9 一2004年保持4.50%的速度，该时间段生态快速发展，未利用地面积大量转出景观逐渐稳定,2 0 0 42 0 0 9年间变动最缓和,以年平均0.6 5%的速度在变化,峰值只差3.8 5%。近年来的景观类型变化幅度有了明显的下降，说明近年的景观类型没有明显变化、开始趋向于稳定，但仍有突变，究其原因由于城镇化加强，以及自然保护区功能区区域的改变。5结语(1)引黄前变化因子较多且变化不稳定，各景观类型面积的转换频繁，衡水湖生态环境未恢复。(2)随着引黄入冀、退耕还林、建立自然保护区等措施的实施，引黄初期的水体、未利用地变化较为剧烈，但各类型均在1 9 9 9 年后发生较大转折,景观面积变化逐渐趋向于稳定，治理效果明显。(3)近年来的面积变化更趋于稳定,但随着休耕、经济快速发展，居民点面积上升变化幅度较大，未利用地面积处于上下波动状态，成为威胁景观稳定的主要因素。参考文献：1李峰,武大勇,孙世卫,彭吉栋.衡水湖典型生境的植被类型及其多样性研究J.衡水学院学报,2 0 1 2,1 4(4):1-42韩九皋.衡水湖湿地资源的现状、问题与对策J.现代渔业,2 0 0 7(8):43-45,583丁二峰.衡水湖水环境特征分析及改善对策J.地下水，2015,37(4):84-86.(责任编辑：尹健婷）37