纵向岭谷区公路网与湿地生态系统变化研究

来源 :北京师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhouxifengli
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公路网络是人类社会发展的产物,其分布范围之广和发展速度之快,都是其他人类建设工程不能比拟的。在公路网络的发展过程中,不可避免地会占用土地资源,并可能对沿线及其附近城镇周边土地利用变化产生一定的影响。湿地是地球上三大生态系统之一,属于国家国土资源中的重要组成部分,湿地生态系统保护和恢复研究已经成为环保学科的热门领域;而公路作为占用土地较多的重要工程之一,不可避免地会占用或者影响湿地。目前国内外一些学者提出公路穿越或者靠近湿地会导致湿地退化和萎缩,该问题也越来越成为公众关注的焦点。部分学者对单条公路在短时期内对湿地生态环境的影响有所研究,主要关注公路建设及运营时期湿地的水质变化,但没有体现公路网与湿地面积变化关系的研究。相关研究表明,单条公路在短时期内与湿地生态变化的相关关系并不明显,真正可能对湿地生态系统造成大面积萎缩和退化的是公路网的长期累积作用。目前虽然有部分学者意识到了该问题并且从定性分析的角度上提出相应观点,但是真正对公路网较长时期的作用下湿地面积变化规律的定量研究尚未开展。公路网的长期作用是否会导致湿地面积的明显变化?对不同类型湿地的作用是否有所不同?本研究试图对该问题进行一个定量化的探索。   论文在借鉴国内外相关研究工作的基础上,初步构建了公路网与湿地生态湿地生态系统变化分析的理论体系,分析了其作用机制,并通过压力-状态一响应( P-S-R)模型建立了其概念模型,探讨了公路网作用下湿地生态系统变化评价技术与方法,并结合我国云南纵向岭谷区域进行案例研究,主要研究内容及结论包括:   (1)对云南纵向岭谷区1980、1995、2000和2005年四个时段的湿地和公路网的遥感数据进行了提取,获取了计算的基础资料;然后采用扩展强度指数逼近的方法试算合理的公路网缓冲带宽度,通过计算,得出云南纵向岭谷区域内公路网对湿地作用的缓冲影响带宽度为2km。   (2)采用遥感和GIS对公路网建设与区域湿地面积变化情况进行定量研究。采用ARCGIS软件对数据进行空间叠加分析,计算缓冲影响带内的湿地演变。分析得出:公路网对河流湿地和人工湿地面积变化的影响不明显;而对湖泊湿地和沼泽湿地面积变化的驱动效应强度相对较大,不容忽视。1980-1995年、1995-2000年和2000-2005年不同路网密度变化下影响域内湖泊湿地面积的变化率分别为-2.27%、-0.69%和-0.74%,沼泽湿地面积的变化率分别为-0.53%、-3.67%和-8.48%。公路网从无到有的初期建设时对湖泊湿地的驱动效应是最大的,而公路网对沼泽湿地的驱动效应随着路网密度的增大而增大。   (3)研究发现公路网的α指数、β指数和γ指数与影响域内湖泊和沼泽湿地生态系统变化具有较大的相关性。在研究区域里面选择了两个路网密度相近但是网络结构不同的区域进行湿地面积变化分析。分析发现:尽管二者的路网密度是接近的,路网分布均匀度指数较大的区域湖泊和沼泽湿地的变化率要相对较高于路网分布均匀度指数较小的区域。因此研究认为在同等密度下路网分布均匀度指数较小的区域对湿地面积的影响相对较小。除了路网密度之外,公路的网络空间形式是湿地生态系统有所影响的另外一个重要因素。   (4)通过资料收集和现场观测,选择典型湿地分析研究区域内湿地水位、水深和水面面积相关关系。通过对历史及实测数据的拟合及回归分析,其关系近似符合二次项关系式,由此通过湿地面积变化分析湿地水深的变化,为进一步分析湿地生态功能的变化奠定好基础。通过对公路网密度与湿地景观破碎化指数的相关性分析,得出公路网对湿地景观破碎化程度有一定的影响,其作用主要体现在中等湿地上。   (5)通过对研究区公路网影响域内河流的多年径流量以及路网密度进行分析,公路网密度加大与汛期洪水流量增长有一定的相关性。但公路网变化对河流的平均径流量改变作用不明显,径流量的变化主要是与气候水文因素相关性较高。   (6)采用价值量评价法分析研究区公路网影响域内湿地生态功能价值的变化。分析发现,随着路网密度的增加,1980年到1995年,湿地的总生态服务功能价值下降了12162.38万元,从1995年到2000年,湿地的总生态服务功能价值下降了3930.89万元,而从2000年到2005年,湿地的总生态服务功能价值下降了5221.58万元。湿地总的生态服务功能是随着路网密度下降而不断下降的,而且随着路网密度的增大去下降的趋势也不断增大。   (7)采用物质量评价法分析研究区公路网影响域内湿地生态功能价值的变化。分析发现,随着路网密度的增加,1995年、2000年和2005年湖泊湿地的总生态服务功能指数分别是1980年的97.4%、96.2%和95.3%;1995年、2000年和2005年沼泽湿地的总生态服务功能指数分别是1980年的99%、94.8%和85.4%。可见研究区内公路网影响域内的湿地生态服务功能指数是随着路网的加密是不断降低的。且由于一直以来对沼泽湿地的保护重视不够导致其生态功能退化比较严重。   (8)采用GIS分析和数据拟合的方法预测规划公路网影响域内湿地面积的变化,得出随着规划的公路网密度进一步加大,影响域范围内的湿地也将继续有所萎缩。按照现在的萎缩速率,到2010年湖泊湿地将继续萎缩4.80%,沼泽湿地将萎缩11.51%;而到2020年,湖泊湿地将继续萎缩7.33%,沼泽湿地将继续萎缩18.45%。   (9)规划公路网将导致影响域内的50hm2-100hm2面积范围内的湿地景观破碎化指数进一步增大。按照现在的变化速率,到2010年湿地景观破碎化指数将增长11.84,到2020年湿地景观破碎化指数将再增长19.7。   (10)根据价值量评价法预测规划公路网影响域内湿地生态功能价值的变化,分析得出:按照当前的路网作用速度,到2010年研究区公路网影响域内的湿地生态综合功能价值将损失2188.82万元,到2020年研究区公路网影响域内的湿地生态综合功能价值将损失30525.8万元。   (11)根据物质量评价法预测规划公路网影响域内湿地生态功能指数的变化,分析得出:按照当前的路网作用速度,到2010年研究区域内湖泊湿地生态功能指数为0.88,沼泽湿地生态功能指数为0.73;2020年湖泊湿地生态功能指数仅为0.74,沼泽湿地生态功能指数为0.43。规划公路网对影响域内湿地生态功能的影响不容忽视,需要及时采取防止措施。   (12)针对研究区域内湿地生态系统受到公路网影响的现状及将来规划公路网可能造成的后果,提出湿地生态保护和恢复的反馈响应要求,包括相关政策法规规划、经济补偿及恢复或保护措施等,使湿地生态系统与公路生态系统形成一个动态而且闭合的生态平衡,最大程度地在公路建设过程中保护湿地生态系统。
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