巴州开都河—孔雀河生态廊道水生态空间演变分析及生态功能评价

李郑淼 郭媛媛

1 研究区域概况

巴音郭楞蒙古自治州简称“巴州”，“巴音郭楞”蒙古语意为“美丽富饶的流域”，地处欧亚大陆腹心，新疆东南部。巴州地区河流、湖泊众多，水利资源十分丰富。开都河—孔雀河生态廊道就位于其境内，地处塔里木盆地东北部、塔克拉玛干沙漠东北缘，主要由开都河、博斯腾湖和孔雀河3 部分构成。

开都河—孔雀河生态廊道发源天山南麓，流经巴音布鲁克草原滋润着百草丰茂，是巴州地区重要的水源涵养区。开都河流经高山峡谷段（第1 分水枢纽以上），自出山口后形成三角洲冲击平原塑造了肥沃的焉耆盆地，最终注入最大内陆淡水湖博斯腾湖。博湖出流后输入孔雀河，途经库尔勒市抵尉犁县境内，沿库鲁克山南麓由西向东注入若羌县境内的罗布泊，形成一条贯穿北部区域的绿廊。博斯腾湖是我国最大的内陆淡水湖，位于中天山南部，焉耆盆地最低洼处，为开都河、黄水沟等河流的归宿地，也是孔雀河的源头，对开都河、孔雀河的径流量具有调节作用[1]。

2 数据与方法

2.1 遥感数据获取与处理

水生态空间演变分析基于多时期土地利用/土地覆盖遥感监测数据，数据来源于中国科学院资源环境科学数据中心，包括20 世纪70 年代末期（1980 年）、80 年代末期（1990 年）、90 年代末期（2000 年）、2010 年、2015 年和 2018 年共 6 期遥感影像数据。根据现场调研、卫星影像资料以及土地利用遥感监测数据，分析水域面积及其周边土地利用变化情况。

参照中国科学院颁布的土地利用分类体系和研究区实际情况[2]，将新疆巴州的土地利用类型划分为林地、草地、水域、居民点、旱地、未利用地（沙地、戈壁、沼泽地、裸质石质地）等几种类型。将6 个年度的遥感影像分类解译结果矢量化后导入ArcView 软件中，构建空间数据拓扑，将各空间数据对应的属性进行统计，计算得到各个年份的土地利用类型面积。运用ArcGIS 中的叠加分析模块分别将相邻两期的土地利用图进行叠加，生成不同时期各土地类型之间的空间转移矩阵[3]。

2.2 土地利用转移矩阵

土地利用转移矩阵[4]不仅包括了一定区域某时间点的各地类面积数据，而且还具有期初各地类面积转出和期末各地类面积转入的信息，它反映了某一区域某一时段期初和期末各地类面积之间相互转化的动态过程。土地利用转移矩阵通用形式为：

式中A——面积；

n——转移前后的土地利用类型数；i、j（i，j=1，2，…，n）分别代表转移前与转移后的土地利用类型；

Aij——转移前的i地类转换为j地类的面积。

矩阵中的每一行元素代表转移前的i地类向转移后的各地类的流向信息，每一列元素代表转移后的j地类面积从转移前的各地类的来源信息。

2.3 水生态空间评价方法

水生态空间评价采用中华人民共和国环境保护行业标准HJ 192—2015《生态环境状况评价技术规范（试行）》[5]中推荐的水源涵养功能区生态功能评价指标计算方法，结合研究区自身特点建立评价指标体系。根据各指标在生态环境中的重要性不同，对各指标赋予不同的权重，最终加权得出研究区域生态功能区功能状况FEI 值。基于FEI 值，即可进行该区域生态环境状况评价。

综合考虑已有资料情况及可操作性，选取2018 年数据作为指标层依据，对开都河—孔雀河生态廊道发源地的水源涵养区生态环境状况进行评价。见表1。

表1 水源涵养功能重要性评估数据表

3 结果与分析

3.1 新疆巴州水域面积演变分析

通过对比1980—2018 年土地利用数据发现巴州水域面积总体呈现先增加后减少的趋势，其中2018 年水域面积最小约9 160 km2，2010 年水域面积最大约13 584 km2。其原因主要是由于2000 年以来节水灌溉的推广、生态补水、防护林带等多种生态措施的实施使该地区的河流、湖泊水体面积呈上升趋势。但是，近年来受气候变化影响，该地区的年平均温度也呈现逐年上升的趋势。增温造成了冰川消融退缩的加速，使得巴州冰川、积雪量呈现下降趋势，造成总体水域面积呈现了一定的萎缩趋势。

高山冰川积雪作为巴州的“水之源”，是保障巴州经济社会发展和人民安居乐业的生命线，冰雪消融、冰川萎缩、雪线上移对巴州地区来说可以称得上是一个“致命”的生态环境风险。随着积雪和冰川的加速消融，塔里木河等以冰川融雪径流为主要水源的河流未来可能将面临径流量减少甚至干枯的风险[6]。此外，随着该地区人口的迅速增加和经济的快速发展，特别是农业灌溉面积的急剧扩大，导致用水量大增，也极易造成部分河道断流及湖泊面积的萎缩。如图1 所示。

图1 新疆巴音郭楞蒙古自治州水域面积历史演变柱状图

3.2 开都河水生态空间演变分析

本次研究针对开都河干流河道两侧1 km 范围内土地利用变化情况进行了重点分析。在1980—2018 年之间，该区域林地、旱地、沼泽地、未利用土地均呈一定程度的下降趋势，较于1980 年数据沼泽地的面积减少23%以上；草地、水域面积呈上升趋势，各增长7%和134%以上。水域面积大幅度剧烈增加，表明该地区受气候变化及人类活动影响，上游冰川消融退缩加速，极易造成流域内水资源分配不均，导致区域水资源供需矛盾。见表2。

表2 开都河土地利用类型分类面积

土地转移矩阵计算结果显示该地区主要土地利用变化出现在沼泽地、草地向水域的变化，有将近32 km2及40 km2面积的草地与沼泽地转换成了水域，说明相比于人类活动的变化，气候变化的影响在该地区占主导因素。因此，应该警惕不合理的开发利用对该地区水资源分配的影响。

3.3 孔雀河水生态空间演变分析

在针对孔雀河生态脆弱河段（阿恰枢纽至厄肯大坝）的分析中，通过对比1980—2018 年之间该段干流河道两侧1 km 范围内土地利用变化，发现该地区主要土地利用变化发生在林地、草地向旱地及其他土地利用的转变。说明该区域存在严重的生态恶化问题。增加的其他土地类型，如盐碱地等主要发生在靠近厄肯大坝段，且多为低覆盖度草地转变而来，也有少部分来自于林地，表明一定的人类活动正在加剧该地区的生态恶化，使林地破碎度明显增大。在该地区中下部，成片林地逐渐退化为草地或耕地。河道两侧建设用地面积也存在增长情况，随着开发持续进行，耕地及建设用地面积扩张情况会逐渐加剧，水资源开发利用强度会越来越大。尤其孔雀河处于新疆干旱区，水资源紧张问题一直存在，不合理的开发利用极易引发生态危机。见表3。

表3 孔雀河土地利用类型分类面积

3.4 巴音布鲁克草原水源涵养区生态功能评价

本次水生态空间评价区域为开都河上游的巴音布鲁克草原水源涵养区。该区域生态系统保护意义重大，为世界自然遗产名录地和国家级自然保护区。自然保护区包括小尤尔都斯盆地、大尤尔都斯盆地和连接两个盆地的开都河河段。

生物功能区评价结果：基于巴音布鲁克草原土地利用及生态环境现状，通过指标计算可得生态状况指标为34.37，环境状况指标为39.06，生态功能调节指标为0.2。综合可得生态功能区生态功能指数FEI=73.63，指数数值较高，自然生态优越，生态系统承载力高，生态功能稳定，自我调节能力强。

总体来看，小尤尔都斯盆地河段（开都河源流区干流起点—巴音布鲁克镇）岸线大部分处于自然状态，保护区内的社会经济发展主要以牧业为主。但近些年，随着旅游业的发展，在本河段末端的巴音布鲁克镇人口逐年上升，建设用地逐渐增大，造成生态状况指标数值下降，对该区自然生态环境状况造成一定影响。

大尤尔都斯盆地河段（巴音布鲁克镇—“骆驼脖子”），保护区内湿地生态环境优良，动植物多样性资源丰富。该河段人口主耍为居住在周边的零星的牧民，湿地周边建有环天鹅湖湿地公路，主要为开发生态旅游，存在人类扰动现象，造成生态功能调节指标数值下降。

4 结 语

通过对新疆巴州水域面积演变分析、开都河水生态空间演变分析、孔雀河水生态空间演变分析、开都河上游水源涵养区生态功能评价，结论如下。

（1）受气候变化影响，新疆巴州上游发生一定程度的冰雪消融、冰川萎缩，给下游以冰雪为主要来源的河流带来一定程度的干枯的风险。并且，随着该地区人类活动的加剧及对灌溉取水量的提升，未来河道断流，湖泊面积萎缩问题可能会越来越严重。

（2）通过“土地利用转移矩阵”分析，新疆开都干流河道两侧1 km 范围内的水生态状况主要受气候变化的影响，草地、水域面积均呈增长趋势，该地区现状生态环境质量较好。但仍需警惕由人类活动加剧引发的区域水资源供需矛盾问题。

（3） 通过分析1980—2018 年孔雀河生态脆弱段河道两侧1 km 范围内土地利用类型变化，受人类活动的影响，该地区盐碱地、旱地增幅较大。随着河道两侧耕地、建设用地面积的增长，水资源开发利用强度会越来越大，极易造成水资源紧张，引发生态危机。

（4）巴音布鲁克草原为世界自然遗产名录地和国家级自然保护区，区域内人口主要为居住在河段末端的巴音布鲁克镇居民及周边的零星牧民，主业为开发生态旅游。通过计算巴音布鲁克草原水源涵养区生态功能指数，发现该地区自然生态优越，生态系统承载力高，生态功能稳定，自我调节能力强，但存在人类扰动情况。

综上所述，本文选用的“土地利用转移矩阵”分析法及“生态功能评价指标”计算方法可以基于土地利用数据，分析变化趋势，对该地区生态环境现状及未来发展趋势进行评估、预测，为后期该区域后期水生态环境综合治理，协调区域生态、农业及水文水资源合理分配，相关发展规划、政策法规的制定提供科学理论支撑。