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基于GIS平台汶川震后新生水土流失分布特征研究

冯军辉  
【摘要】:汶川地震新生水土流失在空间的分布变化,主要表现在土地利用/土地覆被面积变化和土壤侵蚀面积变化。本研究以面积净变幅度、土壤侵蚀强度指数特征、土地利用结构特征指数来研究区域内新生水土流失空间分布变化。利用研究区域三县(平武县、青川县和北川县)地震前(2007年)和地震后(2008年)遥感影像,以GIS为平台,提取土地利用/土地覆被、植被覆盖度和土壤侵蚀程度等数据信息,结合三县1:5万DEM数据,分析土地利用/土地覆被、坡度、植被覆盖度、土壤侵蚀程度等面积变化量和面积净变幅度。通过分析自然生态系统、耕地生态系统、不同坡度段、不同植被覆盖度段及不同土壤侵蚀程度下面积变化量及净变幅度,得出研究区域三县震后新生水土流失空间变化特征。研究结果表明: (1)研究区域以水田、旱地、林地、草地为主要土地利用类型。≤5°和5-8°坡度段,水田、旱地面积比重较大;8~15°、15~25°、25~35°、35°坡度段,旱地、林地和草地面积比重较大。研究区域三县在地震前、后不同坡度段的主要土地利用结构变化不大。主要土地利用类型中,面积净变幅度最大的为水田,其次旱地;面积净变幅度最小:平武县、青川县为林地,北川为草地。主要土地利用类型总面积变化方面,青川县面积净变幅度最大,受到地震影响最大,北川县面积净变幅度最小,受到地震影响也相对最小。 (2)自然生态系统中,三县震后林地、草地面积呈减少趋势。平武、青川县自然生态系统受地震影响最大的为草地,北川县为林地。林地面积减少幅度最大的为平武县,其次为北川和青川县。草地面积减少幅度最大的为青川县,其次为平武,北川草地面积减少幅度最小。汶川地震对青川、平武县草地生态系统影响较大,对林地生态系统影响较小;对北川县林地生态系统影响较大,对其草地生态系统影响较小 耕地生态系统中,青川县、平武县旱地面积减少量较大,水田较小;北川县旱地、水田面积减少量均相对较小。汶川地震对青川县、平武县旱地生态系统影响较大,对水田和北川耕地生态系统影响较小。青川、平武县耕地生态系统主要地类总面积变化幅度较大,北川县耕地生态系统地类总面积变化幅度较小,汶川地震对青川、平武县耕地生态系统影响较大,对北川县耕地生态系统影响较小。 (3)平武县水田和旱地在8-15°坡度段面积变化幅度最大,≤5°和35°坡度段较小;林地、草地在5-8°坡度段面积变化幅度最大,35°坡度段较小。青川县水田、旱地、林地和草地在8-150坡度段面积变化幅度最大,水田在25-35°坡度段面积变化幅度最小,旱地在≤5°坡度段面积变化幅度最小,林地和草地在35°坡度段面积变化幅度最小。北川县水田、林地和草地在8-15°坡度段面积变化幅度最大,旱地在35°坡度段最大;水田在≤5°坡度段面积变化幅度最小,旱地为15-25°坡度段,林地为25-35°坡度段,草地为15-25°坡度段。地震对平武县8-15°坡度段土地利用/土地覆被类型影响最大,35°坡度段影响最小;地震对青川、平武县5-8°坡度段土地利用/土地覆被影响最大,25-35°和35°坡度段影响较小。 (4)植被覆盖度中,研究区域三县60-75%和75%覆盖度段为重点。研究区域三县不同覆盖度段面积随植被覆盖度增大而增大。平武县震后75%覆盖度段面积增加最大,60~75%覆盖度段面积减少最大,其面积由60~75%、45~60%、15~30%向75%、≤15%、30~45%覆盖度段面积转移趋势。青川县震后45-60%覆盖度段面积增加最大,75%覆盖度段面积减少最大,其面积由75%、60-75%向45-60%、15-30%、≤15%、30-45%覆盖度段面积转移趋势。北川县震后75%覆盖度段面积增加最大,北川县仅在60-75%覆盖度段面积减少,其面积由60-75%向75%、30-45%、15-30%、≤15%、45-60%覆盖度段面积转移趋势。平武县震后75%覆盖度段面积增加幅度最大,在60-75%覆盖度段面积减少幅度最大。青川县震后15-30%覆盖度段面积增加幅度最大,在75%覆盖度段面积减少幅度最大。北川县震后30-45%覆盖度段面积增加幅度最大,北川县仅在60-75%覆盖度段面积减少。 (5)不同植被覆盖度类型面积对比可知,60-75%和75%覆盖度段对平武县影响最大,75%、60-75%和45-60%覆盖度段对青川县影响最大,75%、60-75%覆盖度段对北川县影响最大。不同植被覆盖度类型面积变化量随植被覆盖度增大而增大。研究区域三县在≤15%、15-30%、30-45%植被覆盖度段面积净变幅度较大,面积净变幅度最明显的为北川县。三县中,北川县在30-45%植被覆盖度段面积增加最大,面积净变幅度为310.52%。不同植被覆盖度类型面积变化量随植被覆盖度增大而增大,与植被覆盖度成正相关性。不同植被覆盖度类型面积净变幅度随植被覆盖度增大而减小,与植被覆盖度和面积变化量成负相关性。 (6)不同土壤侵蚀程度类型中,三县地震前、后微度侵蚀面积较大,地震后微度侵蚀面积有所减少。地震后平武县微度、轻度侵蚀面积减少,中度、强度、极强度和剧烈侵蚀面积增加。青川县微度、轻度和强度侵蚀面积减少,中度、极强度和剧烈侵蚀面积增加。北川县微度、轻度、强度和极强度侵蚀面积减少,中度和剧烈侵蚀面积增加。震后三县土壤侵蚀面积由微度、轻度和强烈向中度、极强度和剧烈转移。汶川地震对剧烈土壤侵蚀影响很大。震后三县土壤侵蚀程度由微度、轻度、中度和强度向极强度、剧烈侵蚀转移,轻度以上土壤侵蚀面积增加明显。 (7)研究区域三县土壤侵蚀强度指数:平武县震前土壤侵蚀强度指数(SEI)11741.84,震后:39550.22,为震前的3.37倍。青川县震前SEI:8197.68,震后:22933.02,为震前的2.80倍。北川县震前SEI:9847.59,震后:16649.53,为地震前的1.69倍。震后三县土壤侵蚀强度明显增加。地震对平武县土壤侵蚀影响最大,其次青川县,北川县影响较小。震前平武县土地利用结构特征指标(LUI):467.00,震后:447.81,减小了19.19,为震前的0.96倍。青川县震前LUI:330.51,震后:306.17,减小了24.34,为地震前的0.93倍。北川县震前LUI:243.60,震后:242.68,减小了0.92,几乎没有变化。震后研究区域三县LUI变化不大,北川县几乎没有变化。结果表明,汶川地震对平武、青川县土地利用结构影响很小,对北川县几乎无影响。


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