基于GIS的白洋淀流域生态环境评价_韩美清

第15卷第3期中国生态农业学报Vol.15No.3 2007年5月Chinese Journal of Eco-Ag riculture M ay,2007基于GIS的白洋淀流域生态环境评价*韩美清1,2王路光2王靖飞2王世研3郭平毅1**(11山西农业大学农学院太谷030801;21河北省环境科学研究院石家庄050051;31中国药科大学生命科学与技术学院南京210009)摘要采用GIS技术和生态环境状况评价技术规范,对白洋淀流域生态环境状况进行了评价。

结果表明:白洋淀流域生态环境状况指数为53103,属/一般0级别,表现为植被覆盖度中等,生物多样性一般,较适合人类生存。

流域水网密度指数和环境质量指数低,仅分别为11118和12168,是造成流域内生态环境状况指数偏低的主要原因,也是人类生存的制约因子。

关键词白洋淀生态环境GIS评价Eco-environmental evaluation of Baiyangdian Watershed using GIS.HAN Mei-Q ing1,2,WAN G Lu-Guang2,WAN G Jing-F ei2,WANG Shi-Y an3,GU O P ing-Yi1(1.School of Agr icultur e,Shanxi A gricultural U niversity,T aigu030801,China;2.Hebei Prov incial Academy of Environmental Science,Shijiazhuang050051,China;3.School of L ife Science and T echnolo-g y,China Pharmaceutical U niversity,N anjing210009,China),CJEA,2007,15(3):169~171Abstract T he eco-env ironment of Baiyang dian L ake Watershed was evaluated by using GI S technology.T he r esults show that the exponent of eco-env ironmental status is53105graded as/g eneral grade0.T his grade of eco-env iron-mental status has a medium veg etation coverage and biodiversity with suitable env ironment for human living.T he lim-it ing factors for human living in the area are water density and environmental qualit y,w hich are low er,11118and 12168,r espectiv ely.Key words Baiy angdian L ake,Eco-environmente,G IS,Ev aluation(Received Sept.11,2006;r ev i sed Nov.5.2006)白洋淀是华北平原仅存常年积水的最大淡水湖泊,也是华北平原现存为数不多的生态湿地之一,以其不可替代的生态功能,被称作/华北之肾0[1]。

由于受自然条件和人类活动影响,近年来入淀河流地表径流减少,且接纳了大量的城镇生活污水和工业废水,河流水质污染严重,入淀后对淀区水质影响很大,白洋淀生态环境受到严重威胁[2]。

白洋淀研究多集中于流域水污染状况、水体富营养化程度评价及其形成机理、湿地水资源承载能力及水环境安全评价、湿地退化与生态恢复等方面[3~7],基于GIS 技术的白洋淀流域范围的生态环境状况研究尚鲜见报道。

本研究针对2006年3月白洋淀大面积死鱼事件的发生,首次采用国家环境保护总局发布的5生态环境状况评价技术规范(试行)6(HJ/T192-2006)方法,利用遥感和地理信息系统(RS/GIS)技术,对白洋淀流域当前的生态环境状况进行了评估,为白洋淀流域生态环境保护及环保部门决策提供理论依据。

1研究区域概况与研究方法白洋淀流域位于华北平原中部,东经113b39c~116b11c,北纬39b4c~40b4c之间,属海河流域大清河水系,跨河北、山西两省和北京市的38个市县。

流域面积31200km2,河北省占81.04%,山西省占11.85%,北京市占7.11%,保定地区则占河北省流域面积的85%左右。

流域地形地貌复杂,地势西高东低,依次为中山、低山、丘陵、平原和洼淀,山区占流域面积的64.1%[8]。

白洋淀上承九河,下注渤海,地势低洼,是华北地区惟一的大型平原湖泊湿地,对调节华北地区生态环境,改善区域温湿状况,补充地下水源,调节小气候,保持生物多样性和珍稀物种资源,维护区域生态平衡起着重要作用[9]。

*河北省环保局科技项目(200304)和河北省科技厅项目(04276713)资助**通讯作者收稿日期:2006-09-11改回日期:2006-11-05图1 土地覆盖分类图F ig.1 T he distr ibut ion of land cover 图2 土壤侵蚀现状分布图Fig.2 T he distribution of soil erosion status本研究选用2005年分辨率为30m 的美国陆地资源卫星Landsat 7ET M +5月有效时相影像数据为遥感数据源,RS /GIS 技术与实地监测结合,采用1B 100000比例尺地形图数据,经过传感器辐射定标,几何校正,图像处理及图像信息提取等,对白洋淀流域生态环境进行解译和调查。

卫星照片解译总面积21415122km 2,为白洋淀流域河北保定区,解译土地覆盖分类图(见图1)和土壤侵蚀现状分布图(见图2)。

根据卫星遥感解译数据,参照5生态环境状况评价技术规范(试行)6(HJ/T 192-2006),采用生态环境状况指数(Ecological index ,EI )公式进行计算[10]:EI =0125@生物丰度指数+012@植被覆盖指数+012@水网密度指数+012@(100-土地退化指数)+0115@环境质量指数(1)生物丰度指数=A bio @(0135@林地+0121@草地+0128@水域湿地+0111@耕地+0104@建设用地+0101@未利用地)/区域面积(2)植被覆盖指数=Aveg @(0138@林地面积+0134@草地面积+0119@耕地面积+0107@建设用地+0102@未利用地)/区域面积(3)水网密度指数=Ariv @河流长度/区域面积+Alak @湖库(近海)面积/区域面积+Ares @水资源量/区域面积(4)土地退化指数=Aero @(0105@轻度侵蚀面积+0125@中度侵蚀面积+017@重度侵蚀面积)/区域面积(5)环境质量指数=014@(100-A SO 2@SO 2排放量/区域面积)+014@(100-A COD @COD 排放量/区域年均降雨量)+012@(100-A sol @固体废物排放量/区域面积)(6)式中,A bio 、A veg 、A riv 、Alak 、A res 、A ero 、A so 2、A COD 、A sol 分别为生物丰度指数、植被覆盖指数、河流长度、湖库面积、水资源量、土地退化指数、SO 2、COD 、固体废物的归一化系数,其取值分别为400162、355124、46143、17188、61142、146133、0106、0133和0107。

2 结果与分析生态环境状况分为优、良、一般、较差和差5个级别,对应的生态环境状况指数分别为EI \75、55[EI <75、35[EI <55、20[EI <35和EI <20,所表示的状态分别为:植被覆盖度高,生物多样性丰富,生态系统稳定,最适合人类生存;植被覆盖度较高,生物多样性较丰富,基本适合人类生存;植被覆盖度中等,生物多样性一般水平,较适合人类生存,但有不适合人类生存的制约性因子出现;植被覆盖度较差,严重干旱少雨,物种较少,存在明显限制人类生存的因素;条件较恶劣,人类生存环境恶劣。

经计算白洋淀流域生态环境状况指数为53103,生物丰度指数、植被覆盖指数、水网密度指数、土地退化指数和环境质量指数分别为61159、76110、11118、8163和12168。

参照生态环境状况分级,可知白洋淀流域170 中国生态农业学报第15卷第3期韩美清等:基于G IS的白洋淀流域生态环境评价171生态环境状况属/一般0级别,其植被覆盖度中等,生物多样性属一般水平,较适合人类生存,有不适人类生存的制约性因子出现。

该流域水网密度指数和环境质量指数仅为11118和12168,是造成流域内生态环境状况指数偏低的主要原因,也是不适合人类生存的制约性因子。

由卫片解译图可知该区林地和水体面积较小,林地占植被覆盖度的17%,水域湿地占生物丰度的1177%;流域土地退化指数为8163,土壤属微度水力侵蚀,重度侵蚀占115%。

3小结研究表明,白洋淀流域生态环境状况属/一般0级别,其不适合人类生存的制约性因子为水网密度指数和环境质量指数,白洋淀流域河流总长度、水域面积和水资源量较小,流域所承受的环境污染压力较大。

进一步研究应以流域生态学和景观生态学方法相结合的思路,通过多源数据分析,从水环境及水土流失状况变化、景观格局变化和DEM高程数据等三维方向上对白洋淀流域生态环境状况进行分析,针对性地开展白洋淀生态保护与恢复工作,充分发挥白洋淀生态系统功能,建立水资源保障长效机制,制定科学的流域污染控制规划和淀区自身污染控制规划,以保障流域经济与环境的全面、协调、可持续发展。

参考文献1金相灿,刘鸿亮,屠清瑛.中国湖泊富营养化.北京:中国环境科学出版社,1990.13~192朱宣清,弓冉,穆仲义,等.白洋淀环境演变及预测.西安:西安地图出版社,1993.15~723崔秀丽.白洋淀水体富营养化污染源调查.环境科学,1995,16(增刊):17~184滑丽萍.华珞,王学东,等.芦苇对白洋淀底泥重金属污染程度的影响效应研究.水土保持学报,2006,20(2):102~1055文丽清.白洋淀水生态环境的变迁及影响因素.环境科学,1995,16(增刊):50~526温志广.白洋淀湿地生态环境面临的危机及解决措施.环境保护,2003(9):33~357衷平,杨志峰,崔保山,等.白洋淀湿地生态环境需水量研究.环境科学学报,2005,25(8):1119~11268周润彪,等.安新县志.北京:新华出版社,2000.113~2299何兰亭.白洋淀综合治理与开发研究.石家庄:河北人民出版社,1987.31~7810国家环境保护总局.中华人民共和国环境保护行业标准(HJ/T192-2006).北京:中国环境出版社,2006第13届全国农业生态学学术研讨会将在新疆石河子召开由中国生态学会农业生态专业委员会、新疆生产建设兵团科学技术协会主办的第13届全国农业生态学会学术研讨会将于2007年8月10~13日在新疆石河子大学召开。