黄河下游典型滩区土地利用变化及防洪影响

岳瑜素，陈海潮，时芳欣，吴 锋

（1．黄河水利科学研究院，河南 郑州450003；2．中国科学院 地理科学与资源研究所，北京100101）

1 研究区域概况

濮阳市黄河滩区（下称濮范台滩区）处于黄河“豆腐腰”地段，西起濮阳县渠村乡闵城村，东至台前县吴坝乡张庄村，黄河过境168 km，境内黄河大堤长163 km，滩区总面积44 300 hm2，涉及濮阳县、范县、台前县三县21个乡镇502个行政村，人口45．3万，耕地面积26 400 hm2。

范县位于河南省东北部，黄河中下游北岸，隶属濮阳市，面积为590 00 hm2，人口50．4万，586个行政村，耕地面积31 470 hm2。位于黄河滩区的范县行政区域主要包含张庄、陈庄与陆集3个乡镇，面积约为1．5万hm2，耕地面积占整个行政区面积的大半［1］。

濮范台滩区是河南省扶贫开发综合试验区，也是滩区移民迁建试点，其滩区土地如何进行有效利用，事关滩区群众的生产生活，又对黄河滩区防洪功能产生显著影响，因此本研究针对濮范台滩区近几十年来的土地利用变化进行分析，同时采用范县作为典型区域，基于县域尺度对不同洪水风险下的土地淹没特性进行分析，为未来黄河下游滩区的土地开发利用以及洪水风险防范政策的制定提供科学依据。

2 濮范台滩区土地利用变化分析

2．1 土地利用结构与变化

本研究基于Landsat 30 m分辨率TM影像，通过影像预处理、解译、分类得到土地利用数据。利用这些土地利用数据，依据GIS的空间分析功能和实地调查，绘制濮范台滩区不同时期土地利用分布图。

对濮范台滩区 1990年、1995年、2000年、2005年、2010年和2015年6个年份的土地利用结构进行空间分析（见图1）及用地类型面积变化分析（见图2），得到黄河下游濮范台滩区土地利用结构及变化的基本情况。

濮范台滩区用地类型以耕地为主，其次是建设用地（包括农村居民点和其他建设用地），还包括水域、草地和林地等。1990—2015年，耕地面积变化不大，呈先增加后减少趋势；建设用地和未利用地面积变化相对较明显，建设用地面积呈增加趋势，未利用地面积呈减少趋势。

2．2 土地利用强度和多样性指数

2．2．1 土地利用强度

土地利用强度主要反映土地利用的广度和深度，不仅可以反映土地的自然属性，还反映在土地利用过程中人类因素与自然因素的综合影响［2-3］。在本研究中，采用土地利用强度综合指数来全面考虑不同用途的土地及其面积占比对土地利用强度的影响。

参照土地自然综合体在人类因素影响下的自然平衡状态，按照土地的不同利用类型将土地分为4级并赋值，见表2。

土地利用强度综合指数计算公式为

式中：Ld为土地利用强度综合指数；Ai为第i级土地利用强度分级指数；Ci为第i级土地利用强度的面积占比。

表2 土地利用强度分级指数赋值

2．2．2 土地利用多样性指数

土地利用多样性指数可以描述土地利用类型的结构、功能随时间变化的多样性，反映土地利用类型的复杂性和丰富程度［4］。土地利用多样性指数越大，表示土地利用类型复杂度越高。

土地利用多样性指数计算公式为

式中：H为研究区土地利用多样性指数。

2．2．3 计算结果

土地利用强度与人类活动强度、区域开发程度息息相关，土地利用强度综合指数的大小取决于不同土地利用类型的面积占比。对滩区不同年份的土地利用强度和多样化状态进行分析（见图3），结果显示滩区内土地利用程度较高，土地利用强度综合指数为300左右，其主要原因是滩区以农业为主，土地利用类型主要为耕地和建设用地，其他类型用地面积较小。滩区土地利用强度在过去几十年间呈现缓慢上升趋势，2000年以前土地利用强度增长较为显著，这是未利用地被大量开发利用、耕地面积增加导致的。而2000年以后土地利用强度综合指数基本无变化，主要原因是耕地面积呈现出下降趋势，与建设用地面积的增长呈现微妙的平衡关系，且林地、草地、水域和未利用地无法进一步开发利用，限制了土地利用强度的进一步增长。濮范台滩区的土地利用多样性指数很低，最近几十年一直处于下降状态，目前仅为100左右，这表明滩区土地利用的多样化程度很低，尤其是随着未利用地、林地和水域被进一步开发成为耕地和建设用地，滩区的土地利用类型更加趋于单一。

3 范县土地利用分布及防洪影响分析

3．1 2007年与2013年范县土地利用分布状况分析

通过分析范县2007年土地利用数据和土地利用分布状况（见图4），得出范县的用地类型以水田、水浇地、河流水面、村庄和建制镇为主。水田面积1 395 hm2，主要分布在中部、中西部和南部；水浇地面积2 425 hm2，主要分布在北部、东部和东南部；村庄面积865 hm2，主要分布在堤外且分布均匀，堤内村庄面积占总村庄面积的1／10；建制镇面积179 hm2，主要分布在北部和西部，少部分分布在西北部。

与2007年对比，2013年范县的主要用地类型没有太大变化，仍以水田、水浇地、河流水面、村庄和一些建制镇为主。水田主要分布在中部、中西部和南部；水浇地主要分布在北部、东部和东南部；村庄主要分布在堤外且分布均匀，堤内约占总面积的1／10；建制镇主要分布在北部和西部，少部分分布在西北部。

3．2 不同流量洪水漫滩情景下的土地利用影响分析

本研究以范县为研究对象进行典型分析，希望从县域尺度对洪水淹没风险下的土地利用状况进行分析。采用2013年的河道地形构建黄河下游河道水动力模型，模拟在花园口断面不同流量级的来水条件下，洪水在黄河下游河道的演进过程，基于该模拟结果构建范县滩区不同流量级下的漫滩边界范围，基于该空间范围结合范县1990—2015年的土地利用数据分析不同漫滩情景的影响。

收集范县上述6个时段的各类土地利用类型分布数据，并基于不同流量洪水淹没范围对土地利用影响开展空间分析。以2015年为例，分析结果见图5。

由图5可知，滩区的耕地以旱地为主，分布有少量的水浇地。流量6 000 m3／s洪水影响的主要土地利用类型是旱地和河渠；流量8 000 m3／s以上洪水对旱地和建设用地淹没面积变化的影响较为明显。

统计2015年不同流量洪水范县滩区主要用地类型的淹没面积，详见表3。随着流量的不断增大，受影响土地面积不断增大。流量6 000 m3／s到流量8 000 m3／s的洪水淹没面积增大4倍左右，特别是对建设用地的影响最为显著，而流量8 000 m3／s到流量22 000 m3／s所有用地类型的淹没面积基本保持不变。因此，可以考虑滩区土地利用开发以6 000 m3／s和8 000 m3／s两个流量级洪水的淹没范围划定土地用途管制区。

表3 2015年不同流量洪水范县滩区主要用地类型的淹没面积

4 结 语

（1）濮范台滩区用地类型以旱地、建设用地、水域、草地为主；1990—2015年濮范台滩区耕地面积呈先增加后减少趋势，草地、水域、未利用地面积呈减少态势，建设用地面积呈增长态势。

（2）濮范台滩区土地利用强度在过去几十年间呈现缓慢上升趋势，这是未利用地被大量开发利用、耕地面积增加导致的。濮范台滩区的土地利用多样化指数很低，最近几十年间一直处于下降状态，尤其是随着未利用地、林地和水域被进一步开发成为耕地和建设用地，滩区的土地利用类型更加趋于单一。

（3）对范县不同流量洪水漫滩情景下的土地利用影响进行分析发现，6 000 m3／s流量级洪水影响的主要土地利用类型是旱地和河渠未利用地；8 000 m3／s流量下建设用地淹没面积显著增加，8 000 m3／s与10 000 m3／s流量下洪水影响的土地面积基本不变。