张峰水库建设对周边生态型景观格局变化的影响

关志刚

（山西省水利水电工程建设监理有限公司）

景观格局一般是指其空间格局，即大小和形状各异的景观要素在空间上的排列和组合，包括景观组成单元的类型、数目及空间分布与配置[1]。景观格局是景观异质性的具体体现，又是各种生态过程在不同尺度上作用的结果[2]。生态型景观是指具有生态服务功能的景观类型的统称，对生态环境发挥着改善作用。水利工程建设是一种对地表景观和流域生态过程具有重要影响的建设活动，往往会导致森林、草地、河流等生态型景观斑块破碎化，影响水库周边景观格局的完整性和上下游生态功能的连续性[3]。张峰水库是黄河流域沁河干流上第一座大型水利枢纽工程，以城市生活和工业供水、农村人畜饮水为主，兼顾防洪、发电等功能的综合性水工程。研究了解其建设前后周边生态型景观格局变化及其影响机制，对合理配置水土资源、有效保护和利用生态型景观资源、促进地方经济社会可持续发展具有重要意义。

1 工程建设概况

张峰水库位于沁水县郑庄镇张峰村附近的沁河干流上，距晋城市区90 km，设计总库容3.94亿m3。坝址以上干流长224 km，流域面积4 990 km2。工程由枢纽工程与输水工程两部分组成：枢纽工程主要由大坝、溢洪道、导流泄洪洞、供水发电洞及渠首电站、输水泵站等组成；输水工程包括输水渠系工程和河道输水工程。输水渠系由总干渠、一干渠、二干渠、三干渠及扬水站组成，总干渠全长51.57 km，一干渠全长48.41 km，二干渠全长19.24 km，三干渠全长26.12 km。东山扬水站由引渠、进水闸、箱涵流道、进水池、主副厂房、压力管道段、出水池等组成。河道输水工程布置拦河闸3座，沉沙池3座，提水泵站9座，调蓄水库4座（总库容250万m3）。枢纽工程位于山区河谷地带，输水工程从山区过渡到丘陵区。项目区属于山西省水土保持重点预防保护区。目前，枢纽工程已全部建成运行，输水工程部分建成运行部分在建。

2 研究方法

为了提取工程施工前和下闸蓄水后库区周边景观格局的变化情况，选取2002年、2010年TM遥感影像为数据源，采用空间校正、目视解译、后处理等手段，将土地利用划分为耕地、林地、草地、水域、城乡建设用地、其他用地6个类型。经混淆矩阵检验，整体分类精度达85%以上，完全能满足本项研究的需求。根据研究需要，将工程建设影响范围分为枢纽工程及蓄水影响区、输水工程影响区和总工程影响区三大块，其中，枢纽工程及蓄水影响范围为以库区河道中心线为轴线，以水库最大淹没范围为边界并向四周外延5 000 m，所形成的椭圆形生态系统区域；输水工程影响范围上至穿坡电站、下至二干渠输水终点所形成的线性廊道两侧360 m所围成的区域。根据张峰水库建设工程性质、水库淹没征地情况、土地利用景观等因素，结合指标典型性及其指示作用，从枢纽工程及蓄水影响区、输水工程影响区、总工程影响区（含水库蓄水区、枢纽工程区、输水工程区）3个空间尺度，选择斑块密度（PD）、最大斑块指数（LPI）、边缘密度（ED）、景观形状指数（LSI）等景观指标来表征工程建设前后景观格局特征，通过比较分析来揭示工程建设对区域景观格局与功能的影响。各项指标计算公式及生态学意义见相关景观生态学研究著作或文献资料[4]。本研究采用的软件为Arcgis9.3、ERDAS IMAGINE 9.2 和Fragstats 3.3。

3 结果分析

张峰水库建设前后对区域景观的影响分析结果见表1，下面进行分区分析。

3.1 枢纽工程及蓄水影响区

对枢纽工程及蓄水影响区6种土地利用类型施工前期（2002年）和蓄水后期（2010年）进行景观格局变化分析。从表1比较发现：耕地斑块密度、最大斑块指数、边缘密度、景观形状指数明显下降；林地景观斑块特征未发生变化；草地景观的斑块密度、最大斑块指数呈增加趋势，而边缘密度和景观形状指数呈降低趋势；水域景观最大斑块指数表现为增加，而斑块密度、边缘密度、景观形状指数降低明显。说明施工前后，由于耕地这一土壤侵蚀源地景观比重的降低，以及林草地、水域景观生态型面积的不断增大，该区域内生态型景观为主导型景观，由于林草植被覆盖率的增加，景观生态格局不断趋于合理化和自然化。同时，水域景观会对区域气候、水文条件、植被恢复等产生积极作用，更加有利于水库岸边植被带景观恢复。

表1 张峰水库施工前后景观类型斑块特征变化情况分析表

3.2 输水工程影响区

表1分析表明，输水工程影响区的耕地景观斑块的各项指标均呈现下降，林地依然保持不变，草地的各项指标均呈现增加，水域景观保持不变，城乡建设用地各项指标表现为上升。结合实际调查，输水工程管线大部分区域均采用地下涵管形式，对地表土地景观的破坏程度较小。耕地景观的各项指标呈微下降趋势，说明输水工程建设仅占用了少量耕地，未对沿线耕地景观破碎化、生态功能下降等方面产生重大不利影响。工程建设没有破坏林地和水域，草地景观各项指标增加明显，植被覆盖率提高，使得输水工程影响区内景观功能得到增强。

3.3 总工程影响区

表1分析表明：水库枢纽工程、输水配套工程建设前后及下闸蓄水运行后，总工程影响区景观格局发生了一定变化。主要表现为耕地斑块数量、面积减小，形状简单化，但这种变化不能全部归因于工程建设，尽管水库蓄水会造成淹没线以下耕地转变为水域，但可能更多缘于退耕还林还草等引起的土地利用结构变化。从生态影响来看，耕地面积下降能够减小耕地侵蚀源区对下游河道、水域等地区的泥沙贡献，有利于流域生态安全维护；林地景观保持不变，说明工程建设未对整个项目区森林植被格局产生影响；草地景观斑块数量、面积趋于增大，而边缘密度、形状指数表现为下降，说明项目区内大面积的草地斑块增加明显，但草地斑块形状表现为简单化，人为影响明显；水域斑块密度保持不变，最大斑块指数增加，边缘密度和景观形状指数表现为下降，意味着蓄水导致区域内水域景观最大斑块面积比不断增大；城乡建设用地景观的各项指标一致表现为上升趋势，这并不是水库建设影响造成的。

4 结语

水利建设工程对景观格局和生态过程的影响现已成为生态环境保护研究领域的重点。本项研究以张峰水库为例，从不同空间、不同角度进行对比分析发现：在枢纽工程及蓄水影响区，耕地景观数量和面积均呈现降低，林地保持不变，草地斑块数量和面积呈现增大，水域向着水库型景观发展；在输水工程影响区，耕地景观斑块的各项指标均呈现微下降，林地依然保持不变，草地的各项指标均呈现增加，水域景观保持不变；从整个工程影响区来看，耕地斑块数量、面积减小且形状简单化，草地景观斑块数量、面积趋于增大且边缘密度、形状指数表现为下降，工程建设对林地景观格局未产生明显影响。综合来看，张峰水库建设对水库周边生态型景观空间格局变化具有一定影响，但这种影响与空间尺度有一定关系。为了更好地涵养水源，保护水土资源，促进库区及周边水生态环境质量提高，建议结合地形地貌、土壤、水文、流域气候等条件，遵照适地适树原则，进行造林种草，以增加林草植被覆盖率，提高林地景观连通性和植物多样性。另外，水库蓄水会影响周边生态环境，特别适合于构建水库岸边植被带，营造水库休闲观光景观。

［1］王计平，杨 磊，卫 伟，等.黄土丘陵区景观格局对水土流失过程的影响—景观水平与多尺度比较［J］.生态学报，2011，31（19）：5 531-5 541.

［2］刘 颂，郭菲菲，李 倩.我国景观格局研究进展及发展趋势［J］.东北农业大学学报，2010，41（6）：144-151.

［3］胡淑萍，余新晓.京郊半城子水库流域土地利用及景观格局变化分析［J］.水土保持研究，2010，17（1）：88-91.

［4］傅伯杰，陈利顶，马克明，等.景观生态学原理及应用［M］.北京：科学出版社，2001.