三峡库区水库运行前后土壤侵蚀动态变化及人为驱动机制

来源 :中国科学院大学(中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所) | 被引量 : 1次 | 上传用户:adidas9910
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三峡水库的建设与运行不仅改变了长江河道的格局与水文过程,也对库区土壤侵蚀等地表过程产生重大影响。当前有关三峡库区土壤侵蚀评价的研究中,从使用基础资料来看,缺乏基于高分辨率影像的库区土壤侵蚀评价;从研究时间来看,缺乏长时间、多时段的土壤侵蚀变化分析;从研究区域来看,缺乏对消落带土壤侵蚀的评价。论文利用遥感影像分析了三峡库区1990年~2015年土地利用与覆盖的动态变化过程;结合CSLE模型,评估了水库运行前后土壤侵蚀时空变化;探讨了三峡库区土壤侵蚀变化人为驱动力机制。研究结果将对三峡库区土壤侵蚀评价、水土保持规划以及生态环境建设提供重要的科学依据。主要研究结论如下:1、不同分辨率遥感影像对库区土壤侵蚀评价的影响对比分析库区2015年250 m、30 m、15 m、8 m和2 m等不同分辨率遥感影像土壤侵蚀因子提取结果,发现各土地利用类型的面积及B因子值均发生明显变化,以旱地变化最为显著,其面积最大相差26.58%,B因子值最大相差35.20%。从土壤侵蚀评价结果来看,由于使用MNDWI指数,使得30 m、15m分辨率影像水田提取精度提高,导致不同分辨率土地利用对评价结果影响较小;由于低分辨率影像对植被盖度的估值偏高,导致不同分辨率B因子对库区土壤侵蚀评价影响较大,评价的土壤侵蚀面积最大减少22.68%。综合考虑不同分辨率遥感影像对土壤侵蚀因子信息与土壤侵蚀评估结果的影响,结合小流域土壤侵蚀实测数据的验证,本研究认为8 m分辨率遥感影像较适用于库区土壤侵蚀的评价。2、中低分辨率植被盖度数据尺度变换基于直方图匹配的原理,以8 m分辨率植被盖度为真实值,构建了30 m分辨率植被盖度数据的尺度变换模型。经过尺度变换后,30 m分辨率植被盖度频率累积曲线与8 m分辨率相近。运用尺度变换后的数据评价库区土壤侵蚀,其精度明显优于变换前。从土壤侵蚀评价的面积来看,尺度变换前评估的土壤侵蚀面积与8 m分辨率相差12.91%,而尺度变换后相差1.68%;从土壤侵蚀模数来看,尺度变换前估算的土壤侵蚀模数与小流域测定值相差18.75%与22.20%,而尺度变换后相差9.59%与9.51%。3、水库运行前后库区土壤侵蚀变化基于Landsat遥感影像资料,利用CSLE模型对1990~2015年库区土壤侵蚀进行了评价。1990~2015年三峡库区土壤侵蚀面积减少了10.23%。水库正式运行前的2000~2010年,库区土壤侵面积减少了82.65%;而在1990~2000年及2010~2015年土壤侵蚀面积分别减少了15.92%与1.43%。从空间变化来看,库区各高程带之间的土壤侵蚀面积均有所减少,减少比例在5.67%~40.05%之间,其中海拔小于200 m区域土壤侵蚀面积减少了40.05%,海拔200~900 m之间的侵蚀面积减少了7.17%。与库区土壤侵蚀面积整体呈减少的趋势相反,水库运行后,消落带侵蚀面积和侵蚀强度,均显著增加。水库运行后消落带土壤侵蚀面积增加49.30%,强烈侵蚀及其以上侵蚀面积是运行前的4.78倍。4、库区土壤侵蚀变化的人为驱动机制1990~2015年,三峡库区水田与旱地面积持续减少,分别减少13.44%与5.82%,特别是2000年后,水田与旱地面积减少速度明显增加,而林地、建设用地以及水域的面积均有所增加,增加比例依次为53.85%、224.11%以及1.41%。三峡水库修建及其移民安置、国家退耕还林(草)等生态生态保护政策的落实以及库区农业政策的实施,是库区土壤侵蚀面积减少最主要的驱动力,使库区土壤侵蚀面积减少1016.11 km2。从影响时间及范围来看,国家退耕还林(草)等生态生态保护政策的实施主要影响时间在1990~2015年之间,影响范围在海拔600~1300 m之间;三峡水库修建与移民安置以及库区农业政策的实施,主要影响时间在2000年之后,主要影响范围在海拔<600 m区域。
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