云南九大高原湖泊水域面积时空演变及影响因素分析

雯雯

(云南工程职业学院，云南 昆明 650300)

云南省水资源总量在全国排名第三，但云南省却是我国一个水资源“穷省”，这是由于云南省的水资源时空分布极为不均匀，具有总量多、可利用量少、利用难度大、开发利用率低的特点[1]，所以水资源的保护格外重要。云南省水域面积大于30km2的湖泊共有9个，俗称云南省九大高原湖泊，但九大高原湖泊的健康状况各异，生态环境恶化情势日趋严重，其中程海、星云湖、异龙湖水质已处于劣Ⅴ类，杞麓湖属于Ⅴ类水质，对高原湖泊的保护刻不容缓[2]。研究湖泊演变的影响因素，有助于促进湖泊保护和合理利用，同时对湖泊演变规律的研究具有重大意义[3]。

1 研究区概况及数据源

1.1 研究区概况

云南省九大高原湖泊包括抚仙湖、星云湖、阳宗海、滇池、洱海、杞麓湖、泸沽湖、异龙湖和程海，其位置分布见图1。九大高原湖泊的总面积约为1042km2，其流域总面积达到了8110km2，湖容量达302亿m3。流域人口约为384.45万，占全省总人口的9.3%，国内生产总值525.1亿元，占同期全省国内生产总值的29.4%。

图1 云南九大高原湖泊位置分布

1.2 数据源及处理

1.2.1 数据源

九大高原湖泊水域面积演变分析的遥感数据源均来自Landsat系列卫星。Landsat系列卫星的空间分辨率为30m，时间分辨率为16天拍摄1次，本次研究共选取1988—2018年间的7幅遥感影像，影像的年份间隔为5～6年。

1.2.2 数据预处理

遥感影像预处理是遥感技术应用的第一步，也是极为重要的一步，其处理的主要目的是提高遥感影像的质量，使影像的分析精度更高。本次实验主要对获取的影像进行辐射校正与几何校正，其目的是为了削弱大气、地形及周边环境对影像的影响[4]。对预处理过的Landsat影像进行假彩色RGB 4/5/3波段组合，其目的是为了更好地突出水体部分[5]。

2 湖泊提取及其演变分析

2.1 湖泊提取

在众多遥感影像分类方法中，目视解译是公认提取精度最高的方法，所以本次湖泊水域面积提取采用目视解译方法。通过对云南九大高原湖泊影像的目视解译，可得到1988—2018年间各湖泊的水域面积。统计结果见表1。

表1 云南九大高原湖泊1988—2018年水域面积统计 单位：km2

2.2 演变分析

通过把不同年份遥感影像目视解译后的湖泊水域面积进行统计，可以得到高原湖泊的水域面积变化趋势图，见图2。

图2 高原湖泊水域面积变化趋势

由于九大高原湖泊水域面积大小不一，最大的是滇池，其水域面积为299km2，最小的是阳宗海，水域面积仅30 km2，为了更客观地分析各湖泊的水域面积演变，本次研究将九大高原湖泊分为两个梯度进行分析，分别是水域面积大于200km2和小于200km2。不同梯度湖泊水域面积变化趋势见图3。

图3 不同梯度湖泊水域面积变化趋势

由图3可知，九大高原湖泊水域面积整体变化不大，在近30年的演变中，大部分湖泊的水域面积变化趋势趋于一条直线，说明湖泊状况比较稳定。但异龙湖、杞麓湖、滇池、洱海的水域面积出现过起伏，所以主要对以上4个湖泊进行影响因素分析研究。

3 湖泊演变影响因素分析

3.1 滇池演变影响因素分析

从表1及图2(a)中可以看出，滇池在1988—2018年间，水域面积并不是一直处于减少的状态，在不同的时期呈现出不同的状态，经过31年间的演变最后面积趋于略微减少的状态，2018年比1988年水域面积共减少0.49km2，年均减少仅0.02km2，出现这样的变化趋势主要是受到气候和人为因素的影响[6]。滇池水域面积变化分为5个阶段。

第一阶段：1988—1994年，滇池水域面积略有减少，共减少0.44km2，年均减少0.07km2。主要是由于该阶段云南省工业开始迅速发展，导致省内的工业用水量增加，而增加的工业用水则主要来源于滇池，因此使滇池水域面积减少。

第二阶段：1994—1999年，滇池水域面积开始有所增长，基本回到1988年的水平，水域面积增加了0.34km2，年均增加0.07km2。主要是由于该阶段政府对滇池流域破坏的生态环境进行了综合治理。治理的重点区域为草海，主要是对草海区域湖底淤泥进行疏浚，疏浚效果较好，仅1998年就疏浚草海底泥面积2.83km2，底泥424万m3，草海增容400多万m3，草海湖底淤泥的疏浚使滇池水域面积增加明显，特别是在草海区域。

第三阶段：1999—2004年，滇池水域面积处于平稳期，水域面积变化不大，面积增加了0.11km2，年均增加0.02km2。主要是由于2000年开始政府更加注重滇池流域的生态建设，通过对滇池流域内的生态湿地进行恢复，使滇池水体得到了一定的净化。

第四阶段：2004—2014年，滇池水域面积又开始出现缓慢的减少，共减少了4.13km2，年均减少0.41km2。主要是由于2005年以后年降水不断减少，气候对湖泊水域面积造成了一定的影响。

第五阶段：2014—2018年，滇池水域面积开始增长，共增加了3.63km2，年均增加0.97km2。主要是由于昆明市用水不再仅依靠滇池，政府部门启动了引水工程向昆明市调水，主要包括掌鸠河、清水海、牛栏江三大引水工程，年调水量9.43亿m3。引水工程的实施使该阶段的滇池水域面积得以扩张。

3.2 杞麓湖演变影响因素分析

从图2(e)中可以看出，杞麓湖水域面积变化分为3个阶段。

第一阶段：1988—2009年，杞麓湖湖泊水域面积缓慢减少，21年间，水域面积共减少1.49km2，年均减少量仅0.07km2，属于湖泊的自然萎缩，与遥感影像数字化偏差也有一定关系。

第二阶段：2009—2014年，杞麓湖水域面积急剧减少，水域面积共减少6.45km2。这与气候有着极大的关系，其间降雨量的减少，加上人们生活用水的需要，导致杞麓湖水域面积大幅度减少，再加上湖泊水质情况也不容乐观，为劣Ⅴ类水质，导致杞麓湖湖底部分裸露。

第三阶段：2014—2018年，杞麓湖水域面积大幅提升，基本恢复到原有水平。主要是由于2014年后，云南省降雨量明显增加，使湖泊蓄水量有所增加，大部分由于水量减少裸露在外的湖底部分被水重新覆盖，杞麓湖水域面积得到大幅度提升。除此之外，2008年3月1日开始实施的《杞麓湖保护条例》，在2014年后对杞麓湖水质的提升也开始显现成效，对杞麓湖水域面积的提升也起到一定的促进作用。

3.3 洱海演变影响因素分析

从图2(f)中可以看出，洱海水域面积变化分为3个阶段。

第一阶段：1988—2004年，洱海水域面积变化平缓，波动不大。16年间，水域面积增增减减，最后基本回到1988年原有水平，其变化量仅为0.01km2。1988—2004年间，2004年水域面积最大，为243.38km2,1999年水域面积最小，为242.53km2，两者相差仅0.85km2。

第二阶段：2004—2009年，洱海水域面积大幅度增加，5年间湖泊水域面积增加了3.68km2,年均增加量为0.73km2。这是由于洱海环境问题开始被政府高度重视，在2004年，政府进一步修订了《洱海管理条例》，条例中着重强调了洱海发展需以保护与治理优先为基本原则，在开发过程中应谨防过度的旅游开发，应遵循合理开发的基本原则。并在管理条例中将防洪的承受力、人工调节的可行性也考虑入内，将洱海的最低水位线由原来的1971.00m提升至现行的1972.61m，最低水位线共提升1.61m；最高水位线变化不大，由原来的1974.00m提升至现行的1974.31m，提升了0.31m。除此之外，政府还加强了对洱海流域内工业污水及生活污水排放的管控；一方面，在洱海管理与保护过程中加强洱海的生态建设，通过在流域内大量的植树造林以及湖泊湿地的保护，使湖泊的自净能力得到提升；另一方面，对洱海流域内人口数量进行严格控制，并提高人口素质，通过立法等途径提高居民的环境保护意识，这些措施共同作用，使洱海水域面积大幅增加。

第三阶段：2009—2018年，洱海水域面积小幅度提升。2018年为研究期间洱海水域面积的最大值，其水域面积为247.86km2。根据洱海水质数据统计，2003年为Ⅳ类水质，2017—2019年洱海水域的水质实现20个月水质监测为Ⅱ类、16个月水质监测为Ⅲ类，并未出现水质监测结果为Ⅳ类的情况，相比洱海之前的水质状况有了较大幅度的提升，并在近3年未发生规模化蓝藻水华现象，现洱海的水质状况整体较好。

3.4 异龙湖演变影响因素分析

图2(i)中可以看出，异龙湖水域面积变化分为两个阶段。

第一阶段：1988—2014年，异龙湖水域面积除在1988—1994年有少量增加外，其余时间段均成湖泊萎缩的趋势，特别是在2009—2014年期间，异龙湖的湖泊水域面积共减少11.53km2，减少的水域面积占异龙湖总水域面积近1/3。异龙湖水域面积的减少与众多因素有关，主要是由于工业、农业、生活用水量的增加以及异龙湖湿地的围湖造田和多年干旱造成的。

首先，异龙湖流域内具有丰富的水资源和耕地资源，致使流域内人口不断增加，人口数量的增加，使流域内城镇化速度也随之加快，工业、农业、生活用水量也随之增加，这就造成异龙湖流域内水资源供需矛盾更为突出。其次，异龙湖周边的湿地具有较好的地热条件，适合种植农作物，使异龙湖周边出现大量的围湖造田现象，在异龙湖南岸最为突出，仅南岸围湖造田就达14.27km2，用于种植水稻等经济作物。此外，在异龙湖的西部及北部地区，周围住户通过围垦滩地建造鱼塘，缩小了湖盆面积和容积，减小了湖滩湿地面积，对异龙湖的水域面积产生了显著影响。另外，2009—2012年云南省降雨量较往年平均水平明显减少，出现了4年的连续干旱。而异龙湖是一个较为封闭的湖泊，其湖水补给主要源自入湖河流的汇入，常年的干旱使湖泊入湖河流的补给量减少，使湖泊水量也随之持续降低，再加上异龙湖流域蒸发量大，工业、农业、生活用水量的增加，从而加剧了异龙湖水域面积的减少。

第二阶段：2014—2018年，异龙湖水域面积有所回升，基本回到1988年的水平，仅萎缩0.42km2，年均萎缩0.01km2。异龙湖保护治理林草生态修复成效显现，在异龙湖保护综合治理中，采取了一系列有效的林草生态修复措施，不断筑牢环湖面山生态修复根基，提升了环湖道路景观绿化质量，为“美丽湖泊”建设夯实了生态文明基础。

针对北岸面山石漠化严重、灌木居多的实际问题，在实施珠江防护林工程、整合资金建设示范林的工作中，破除林业造林模式及制约因素，尝试运用爆破扩塘，解决人工开挖难，种植塘过小问题；运用客土移栽，解决面山缺土问题；坚持袋苗大苗上山，解决多年来林业造林不见林问题；推行降水提水并重，解决造林靠天吃饭、听天由命问题；选用黄连木、清香、合欢等耐旱乔木，解决苗木成活率低的问题。绿化流域面山1936.9hm2。

针对南岸面山开发强度大、面源污染风险高、极易造成水土流失的实际问题，对临水面1800亩杨梅进行休耕，休耕区杜绝修枝、割灌、除草及擅自施肥施药行为；杨梅园休耕区节点打造6.7km2，实施项目运维和区域封禁管理，对10km休耕区域进行界桩设置及铁丝网、绿篱植物隔离界定，拆除生产性管护房44户77间8400m2，组织工作人员加强日常巡查、森林公安严格查处违法行为。

针对环湖面山裸露剖面极易造成水土流失的实际问题，坡陡坎高质硬的剖面采用立体绿化客土喷混播种法，辅之钢筋固土、挂网助爬；剖面不高的直接建种植地，选用攀爬能力强的藤木植物绿化。道路边坡绿化主要采用客土喷播、植生袋、藤蔓植物、喷播植草(灌木)等；路侧平台空地绿化以清理整形并回填种植土，进行植草并适当栽植乔木为主；采石厂绿化采用开挖分级、设置挡墙，坡脚、坡顶栽植藤本植物，坡面喷播、撒播灌木籽等。多种方法混合使用绿化面积达31.8hm2。

针对环湖道路沿线植被覆盖高低不同的实际问题，异龙湖环湖湿地管护通道区分为村庄与道路衔接处绿化、路侧平面绿化、与湖面连接边坡绿化、临水面绿化、与排水沟连接边坡绿化、景观平台节点绿化六大类型，按照不同现状条件及功能要求，制定出不同的设计方案，绿化提升改造37km。“美丽湖泊”建设小港线道路11.5km，绿化实行分段栽种，与异龙湖环湖湿地管护通道已栽种景观绿化树进行合理搭配，每1个路段种植1种主栽景观树种。

针对南岸高速路、国道路域桉树种植影响生态景观效果，破坏林地生态环境的实际问题，坚持突出重点、适地适树、生态优先的原则，采取乔、灌、草相结合的方式，选择抗逆性强，耐干旱、耐低温、生长快、成活高、病虫害少、易管理、生态景观效果好，具有观花、观叶特点的蓝花楹、黄连木、云南松3个树种替换坝宝段路域桉树，采伐复绿1009亩。

4 结 语

本次研究利用Landsat系列遥感数据，采用目视解译的遥感成图方法，分别对云南省九大高原湖泊水域面积进行动态监测，并根据监测结果进行湖泊的时空演变驱动力分析。分析结果表明，近30年间云南九大高原湖泊水域面积变化不大，湖泊水域面积总减少量仅0.04km2。虽然湖泊在不同时期的演变规律不尽相同，但最终都回到最初水平，这与近年来云南省政府对高原湖泊的治理保护政策密不可分。针对云南九大湖泊开展动态监测，有助于研究九大湖泊的演变规律，为湖泊保护治理提供理论支撑。在以后的湖泊保护中应更加注重湖泊的生态保护。