（自然地理学专业论文）广州市流溪河河岸带土地利用格局及其分异研究.pdf

广州市流溪河河岸带土地利用格局及其分异研究 专业：自然地理学 硕士生：甘明超 指导老师：董玉祥教授 摘要 本文以广州市流溪河流域2 0 0 4 年1 ：2 0 0 0 土地利用更新调查数据为基础数 据，基于g i s 技术，应用区域分异理论和格局过程理论，对流域、河岸、 河段三种空间尺度的土地利用格局分析比较，并对河岸带土地利用格局的区域分 异规律进行了分析，研究结论如下： ( - - ) 在流域尺度上，河岸带表现出自然景观减少、人工景观增多和斑块破 碎、类型多样的生态系统交错带的格局特点。河岸带以林地、园地为主，分别 占河岸带总面积的3 1 4 5 和2 6 6 2 o ，相比于流域，河岸带自然景观相对减少， 而人文景观相对比重增大。在景观格局指数上，两种尺度的斑块面积、周长分 布呈对数正态分布，而河岸带斑块密度相对较大，多样性指数高，优势度低， 分维数高，聚集度指数低，景观破碎。 ( 二) 河岸带区域分异表现为区域土地利用类型组合、景观格局指数在沿 流溪河方向的梯度变化。在土地利用类型组合上，上游段主要以林地、园地和 水田为主，中游段以园地、农村居民点和水田为主，下游地区菜地、农村居民 点和园地占有优势的梯度变化。在景观格局指数上，各河段景观格局指数在上 一中一下游上显示出递增或递减的趋势，各种土地利用类型的景观格局指数具 有相似的变化趋势。 ( 三) 自然条件组合构成了河岸带土地利用基本格局，人类活动与土地利用 类型的自身特点在一定程度上增强了这种空间格局。地形因子和流域区位构成 了区域土地利用基本格局，经济效益、人口、城镇影响力、交通区位主要影响 了菜地、园地和居民点等土地利用类型的分布，增加了区域土地利用的多样性、 破碎程度和聚集程度。而生态规划措旋和坡度对林地具有明显的保护作用，降 低了区域土地利用的多样性和破碎程度。 关键词：河岸带，土地利用，格局，区域分异 t i t l e ：r e s e a r c ho nt h er i p a r i a nl a n du s ep a t t e r na n dd i f f e r e n t i a t i o n o fl i u x i h er i v e r , g u a n g z h o u m a j o r ：p h y s i c a lg e o g r a p h y n a m e ：g a nm i n g - c h a o s u p e r v i s o r ：p r o f d o n gy u - x i a n g a b s t r a c t b a s e do nt h et e c h n o l o g yo fg i s ，t h et h e o r yo fr e g j 【o n a ld i f f e r e n t i a t i o na n dt h e t h e o r yo fp a t t e r n - p r o c e s s ，t h ep a p e ra n a l y z e st h el a n du s ep a t t e r no fr i p a r i a no nt h e s c a l eo fb a s i n - r i p a r i a n r e a c ha n dt h ef a c t o r so fi t sd i f f e r e n t i a t i o nb yu s i n gt h er e n e w a l l a n du s es u r v e yw i t h1 ：2 0 0 0s c a l eo fl i u x i h eb a s i ni n2 0 0 4a st h eb a s i cd a t a t h e m a i nc o n c l u s i o n so ft h i ss t u d ya r ea sf o l l o w s ： f i r s t ，o nc h es c a l e so fb a s i n r i p a r i a nl a n du s ep a t t e r ns h o w st h ec h a r a c t e ro f e c o t o n e t h em a i n1 a n du s es t y l e so ft h er i p a r i a na r ew o o d l a n da n dg a r d e np l o t w h i c h a c c o u n tf o r3 1 4 5 a n d2 6 6 2 o ft h et o t a la r e ao fr i p a r i a nr e s p e c t i v e l y c o m p a r e d w i t ht h el i u x i h eb a s i n ，t h en a t u r e1 a n d s c a p eo fr i p a r i a ni sr e d u c i n ga n dt h eh u m a n l a n d s c a p ei si n c r e a s i n g o nt h ei n d e x e so ft h el a n d s c a p ep a t t e r n ，t h ed i s t r i b u t i n go f r i p a r i a np a t c ha r e aa n dp e r i m e t e ro fb o t hs c a l e sa r el o g a r i t h m i cn o r m a ld i s t r i b u t i o n s b u tt h er i p a r i a nh a st h eh i g h e rp a t c hd e n s i t y , d i v e r s i t yi n d e xa n df r a g m e n td i m e n s i o n i n d e x ，i o w e rd o m i n a n c ei n d e xa n dc o n t a g i o ni n d e x ，a n dt h ei a n d s c a p ei s f r a g m e n t i z e d s e c o n d ，t h er e g i o n a ld i f f e r e n t i a t i o no fl a n du s ep a t t e r ns h o w sg r a d i e n tv a r i a t i o n s i nc o m b i n a t i o no f l a n du s es t y l e sa n d1 a n d s c a p ep a t t e r na l o n gt h el i u x i h e t h e r e s e a r c hr e s u l ts h o w st h a te a c hr e a c hh a s2 - 3m a i nl a n ds t y l e s a tt h eu p p e rr e a c h e s t h em a i nl a n ds t y l e sa r ew o o d l a n d ，g a r d e np l o ta n dp a d d yf i e l d ，a tt h em i d d l er e a c h e s a r eg a r d e np l o t ，r e s i d e n t i a la r e aa n d p a d d yf i e l da n d a tt h el o w e rr e a c h e sa r ev e g e t a b l e p l o t ，r e s i d e n t i a la f e aa n dg a r d e np l o t t h el a n d s c a p ei n d e xo fe a c hr e a c hs h o w st h e t e n d e n c yo fi n c r e a s i n go rr e d u c i n gb yd e g r e e sa tu p p e r - m i d d l e - l o w e rr e a c h e s e a c h l a n d s c a p ei n d e xo fl a n du s es t y l e sh a st h es i m i l a rc h a n g et e n d e n c y t h i r d ，t h ec o m b i n a t i o no fn a t u r ec o n d i t i o n sf o r m st h eb a s i n1 a n du s ep a t t e r no f r i p a r i a n ，t h eh u m a na c t i v i t i e sa n dt h ec h a r a c t e r so fl a n du s es t y l e 8b o o s t i n gu pt h e s p a t i a lp a t t e r n b a s e do nt h er e l a t e da n a l y z eo ft h ed i f f e r e n tf a e t o r so fr i p a r i a n w ec a n s e et h a tt h e1 a n d f o h nd i f i e r e n t i a t i o nc o n s t i t u t e st h eb a s i cp a t t e r no fr e g i o n a ll a n d u s e a i s oe c o n o m i c a lb e n e f i t ，p o p u l a t i o n ，t o w na n dt r a f f i cl o c a t i o nh a v eag r e a t i m p a c to nt h el a n du s ep a t t e r n t h e yi n c r e a s et h ed i v e r s i t y , f r a g m e n t a t i o na n d c o n t a g i o no ft h er e g i o n a ll a n du s e o nt h eo t h e rh a n d ，t h ee c o p l a n n i n gm e a s u r e sa n d t h er e l a t i v ep o s i t i o no ft h eb a s i np r o t e c tt h el a n du s es t y l e ss u c ha sw o o d l a n da n ds o o n ，w h i c hl e a d i n gt of o r ml o w e rd i v e r s i t y , l o w e rf r a g m e n td i v e r s i t ya n dh i g h e r d o m i n a n c e k e yw o r d s ：r i p a r i a n ，l a n du s e ，p a t t e r n ，r e g i o n a ld i f f e r e n t i a t i o n 1 1 选题背景 第1 章前言 随着经济的迅速发展，对于自然资源、能源的需求不断增强，而自然环境的 供给和更新速度不能满足人类的需求，出现了能源短缺、环境污染等问题，导致 人类的生存条件不断恶化，如何让人类的生存的生态系统健康持续运行是当前我 们应该解决的一个重要问题。河流作为人类生活生产的重要支持系统，河流为人 类提供了淡水、航运、景观等资源，然而人类对河流的过度开发，超过了河流的 承载能力，表现出河流的在供给淡水的数量和质量下降、河流生物多样性减少甚 至物种灭绝，导致整个河流生态系统不断退化。根据2 0 0 4 年水质监测资料；采 用国家地表水环境质量标准f g b 3 8 3 8 2 0 0 2 ) ，对全国河流、湖泊、水库的水 质状况进行了评价，全年期水质总体状况是：i 类水河长占6 3 ，i i 类水河长 占2 7 2 ，i i i 类水河长占2 5 9 ，i v 类水河长占1 2 8 ，v 类水河长占6 o ，劣 v 类水河长占2 1 8 ，全年符合和优于i i i 类水的河长仅占总评价河长的5 9 4 t ”。 据统计，全世界地表土壤在降雨作用下每年被侵蚀6 0 0 亿吨，其中1 7 0 亿吨被 河流输送到海洋，而大多数则是沉积在河道里，导致水库、湖泊的淤积，减少其 容量和调节能力。这种侵蚀造成了每年5 0 7 0 亿公顷农田退化，中匡f 是水流 失严重的国家之一，全国4 6 的陆地遭受侵蚀，长江流域每年水土流失2 2 亿吨， 黄河流域2 3 亿吨吼 河流生态系统是一个开放的生态系统，与外界存在着物质、能量、信息的交 换，河流生态系统中的能源和物质大部分来自于陆地生态系统，河岸带是水陆生 态系统相互作用的重要纽带。河岸带作为流域的重要组成部分，普遍存在于热带、 温带和寒带，而且河岸带作为人类活动最集中的地段，河岸带的状况影响到了人 类的社会经济生活。因此，对于河岸带的了解和研究，保持河岸带的生态平衡、 稳定，有助于维持和提高河流生态系统的生态功能，保护河流生态系统，使流域 得到持续发展。 河岸带作为水生态系统和陆地生态系统的交错区域，对维持水陆生态系统的 健康和物质、能量、信息的流动起到了重要作用，河岸带的这些功能及其重要性 中山犬学颁士毕业论文 河片带土地利用格局及其分异研究 也逐渐为公众认识，河岸带保护对于河流保护和流域生态系统管理是极为重要的 一步【3 】，并有大批的学者进行河岸带的相关研究。 目前，对于什么是河岸带、河岸带具有那些功能价值、如何去管理河岸带这 几个问题目前存在着很大的争议，没有一个统一的明确的定义为广大学者所接 受。对于河岸带的关注主要围绕着河岸带的定义、河岸带功能价值、河岸带管理 保护，河岸带的规划设计等方面1 4 _ 7 】。其中，在生物生态方面，河岸带主要是在 保护生物物种多样性，维持完整的生态系统；在水利水文方面，河岸带主要是在 对于在于其稳定性、水土流失、提高防洪标准上：在土地利用方面，河岸带主要 是对陆地农药、化肥、泥沙等非点源污染和沉积物的控制调节。以上的研究主要 是对河岸带的功能进行研究，而对于河岸带土地利用结构、景观格局分异的研究 相对较少，本文试通过对河岸带上地利用结构区域分异以及流域的土地利用结构 进行对比分析，以期能够较好地把握河岸带土地利用格局的基本特点，了解其分 异规律，为河岸带土地合理利用提供依据。 1 2 河岸带及土地利用格局研究进展 1 2 1 河岸带研究的国内外进展 河岸带是指高低水位之间的河床及高水位之上直至河水影响完全消失为止 的地带【89 1 。河岸带将河流与陆地紧密地联系起来，是两者间进行物质、能量、 信息交换的过渡带，具有明显的边缘效应。国内外对河岸带研究起步较晚，目前， 对于河岸带的研究主要集中在河岸带的定义范围、功能、管理、河岸带工程技术 以及信息技术等方面的研究。 “河岸带”最早出现在行政管理人员中，在学术上首次对河岸带进行定义是 7 0 年代术，指陆地上同河水发生作用的植被区域【”】。之后，该定义被拓展为狭 义和广义，狭义指靠近河边植物群落包括其组成、植被种类多度及土壤湿度等同 高地植被明显不同的地带，广义的指河水与陆地交界处的两边，直至河水影响 消失为止的地带1 1 2 。“，该区域在不同时间尺度上，经常受到河水干扰，土壤发育 年轻，水分充足，形成一个复杂多样的植被、地形、环境镶嵌体【i ”。r jn a i m a n 认为河岸带的宽度设置多数以研究者的需要而定，因此在河岸带范围划分上难以 第一章前言 达成一致i 】6 1 。 对于河岸带功能研究国内外进行了大量研究试验，r jn a i m a n 、gp m a l a n s o n 、ps t e p h a n i e 、张建春等认为河岸带功能包括廊道功能、缓冲带功能、 生物多样性保护和护岸等功能【1 6 - 2 0 。e ce d w i n 等对南安达略省小流域农业中n 元素研究表明，河岸带对n 的分配和迁移有较强的控制作用【2 1 】，李世峰介绍了 美国学者k h l e e 等人河岸拦截泥沙和养分效果的研究，其研究表明河岸得拦截 作用依赖于河岸植被类型、宽度等条件，董凤丽等的研究也表明河岸植被类型对 n i - 1 4 + 、n 、t p 的去除效率不一“。河岸带不仅在生态保护方面有重要作用，河 岸带对水文、地貌、生态、社会经济发展也具有较大的影响，为人类生产、生活、 以及娱乐等活动提供了物质、场所以及精神方面的享受。 在河岸带的管理方面，邓红兵等提出河岸带管理对于河流保护和流域生态系 统管理而言是及其重要的第一步，并详细阐述了河岸带管理的目的、意义及其发 展趋势【。张建春提出了恢复河岸带生物物理特征、提高自然资源的利用价值等 6 个管理原则【“。rbc h a r l e s 介绍了美国3 7 种针对保护河岸植被的措施，总结 出影响河岸带管理的效果的主要是河流大小、河岸坡度以及水体大小或河流侵蚀 与坡度的结合三个方面【2 4 】。jrb o d i e 对通过对河岸带的原木等阻挡、排水体系 的设置来保护淡水龟类等物种的生境和多样性【2 5 l ，童宗煌等对城市滨水区水体、 空间、布局等方面进行了规划设计【2 6 i 。 国内外对河岸带工程技术以往采用浆砌块石、现浇混凝土等结构形式，但是 往往只是在保持岸坡的结构稳定性、防止水土流失以及防洪等方面起到作用【2 7 2 9 j ，而对于景观、环境和生态都产生了不良影响。目前，国内外的河岸带工程技 术逐渐转向生态护岸工程，但是生态河岸带研究还处于定性研究探索阶段f 3 。3 1 】。 g i s 等技术手段在河岸带研究中的应用尚处于起步阶段，主要在资源调查、 水土流失等方面的应用，如应用r s 和g i s 进行河岸带范围的划定f 3 2 】，利用g i s 对河岸带的景观规划 3 3 3 4 j ，河岸资源评价f 3 5 肄方面。 河岸带生态系统作为恢复河流生态系统的重要屏障，河岸带研究在多学科进 行定性、定量研究和综合评价，这将是河岸带研究的一个趋势，具体就是河岸带 研究应该从以下几个方面进行研究： ( 1 ) 利用生态学原理和水利工程原理，分析河岸带生态状况和河岸稳定性 中j 大学硕_ j 毕业论文河岸带土地利用格局及j 分异研究 及其行洪要求，探索生态型护岸技术，分析河岸带与水流之间、地表水和地下水 之间作用关系，为防洪与生态保护、水污染的防治提供理论依据。 ( 2 ) 利用景观生态学、环境学、现代数学方法，分析研究影响河岸带生态安 全、景观适宜、生态健康以及结构稳定等方面的主要指标，建立综合评价模型， 评价河岸带生态状况，为河岸带的建设和管理提供可靠的理论依据和评价标准。 ( 3 ) 3 s 技术的应用，将各种基础数据、数学模型、评价模型及相关计算方 法集成到g i s 中，利用3 s 技术研究流域尺度河岸带的结构稳定与生态稳定状况， 以及建立河岸带监测、评价和预警系统。 ( 4 ) 河岸带的综合管理，河岸带管理作为河岸持续发展的保证，河岸带管理 需要各个学科提供科学管理依据，比如河岸带的生态过程、污染物处理、土地合 理利用、景观设计等。 1 2 2 土地利用格局研究进展 土地利用格局分析是土地研究的重要组成部分，土地利用格局分析随之士地 科学的发展不断发展。在研究内容上，土地利用格局分析从不同的区域的时空尺 度进行研究，即从经济发达区域、行政区域和自然区域等进行研究，谈文琦等对 上海城市不同幅度利粒度条件下上地利用格局的响应程度1 3 6 1 ，刘纪远对全国土地 利用的空问格局和时间过程进行了研究 3 7 1 ，郑国强等对长江沿线区域土地利用结 构的变化趋势研究，揭示了土地利用格局与社会经济因子之间的关系0 38 1 ，王小丹 等对贡嘎山区土地利用格局研究表明，该区的草地、耕地和建设用地不断增加， 景观破碎程度变大，多样性、分维数增加以及交通路线对土地利用格局具有显著 影响i ”j 。 在分析方法上，对土地利用格局的静态分析和动态分析，也有数量分析和空 间分析，以及应用信息学、系统学观点进行区域系统分析，研究方法不断创新， 引进其他学科的研究方法。如赵敏慧等的研究发现元江上游生态建没区和水土流 失控制区土地利用格局较为合理，生态环境相对安全i 加l ，摆万奇等对大渡河e 游 地区景观格局动态研究发现区域退耕还林、还草的政策措施已初见成效【“i ，黄虹 等对广州市荔湾区为侧应用信息熵原理进行了土地利用结构调整【4 2 1 ，刘艳芳等成 功地把遗传算法应用于土地利用结构优化模型中i ”l ，张利权等的研究表明，人 第一章前言 神经网络方法适于研究城市华驱动因素与城市景观格局的非线性对应关系，以 及利用m a r k o v 过程模型研究土地利用格局变化【4 5 l 。在引进其他学科的研究方法 中，景观生态学方法在土地利用格局研究中应用最为广泛，对于区域土地利用格 局从构成景观组成要素斑块、基质、廊道等的格局变化进行描述、数学分析和模 拟预测，例如应用斑块的面积、周长，异质性中的多样性指数、分离度、分维指 数、破碎度等，并利用马尔可夫过程、细胞自动机模型等方法模型进行格局动态 变化分析4 7 1 。 在研究技术方面，加强了对地理信息技术方法的利用，利用3 s 技术对大范围 和海量土地利用数据处理，这为土地利用空间格局及其变化研究提供了新的平 台。王宗明等利用g i s 技术对松嫩平原土地利用结构演变进行了分析【4 ”，邵怀勇 应用3 s 技术分析高程与土地利用格局关系【4 9 】，邓劲松等应用航空遥感分析镇域 的景观格局。 在土地利用格局研究中，土地利用格局形成的驱动力是其研究的重要内容， 土地利用格局的形成不仅受到自然要素，如气候、水文、地形地貌等方面分析， 还受到社会经济发展、政策等因子影响。因此探讨自然、社会、经济与土地利用 格局分异的关系，优化土地利用格局，是土地利用格局研究的主要目的。王思远 对中国土地利用空间格局及其影响因子研究表明，只有按自然生态背景和社会经 济发展背景进行土地资源的空间分区或分带研究，同时充分考虑各种影响因子， 在此基础上进行土地利用覆盖变化的时空建模，才能从全国尺度上有效把握土 地利用覆盖变化棚e 动因子【5 1 】。张志等对黄土区蔡家川流域的研究表明地形因 素是该区域景观分异的主导因素，而水热条件、土壤条件、人为影响因子成为第 二位影响因素【5 2 1 。隋晓丽等对湖北省土地利用格局的区域分异研究表明，不同区 域的土地利用类型间变化和驱动因素均有显著差异【5 3 】。李宏等对程成都市双流县 的土地利用格局的时间和空间分异进行了研究，其土地利用格局驱动因子主要来 自于区位条件、经济发展程度、城市化水平及人口密度【5 4 】。吕一河等认为人类活 动要素可以在一定精度范围内预测景观的变化趋势，同时，对人类活动的合理调 控与管理有助于生态恢复和景观安全格局的维持 5 5 j 。 土地利用格局研究中，研究方法和手段上得到不断创新，应用复杂系统理论 建立土地利用格局分异和驱动模型，应用遥感与g i s 技术，客观、快速、准确地 中山大学硕，l 毕业论文河岸带十地利用格局及其分异研究 把握土地利格局的时空演变过程，土地利用格局研究方法逐渐成熟。土地利用格 局研究趋势主要表现在对于区域单元的土地利用格局研究时空演变的研究、区域 土地利用格局分异和驱动研究，利用地理信息技术在不同尺度范围内的土地利用 格局动态模拟研究。 但是，土地利用格局研究在区域选择上，主要表现在对热点地区、经济发达 地区进行时空动态研究，对于自然区域单元及其不同空间尺度的研究上还不够。 研究尺度上，众多研究主要关注某一尺度，而对于不同尺度的综合研究较少，比 如在流域尺度上，多数研究关注的是流域土地利用格局变化和驱动分析，而对于 流域的组成单元及其内部空间差异研究不多。研究方法和手段上，目前采用最多 的景观格局的分析方法，但大多数停留在格局的描述和指数的完善和修正上，对 于格局与过程的研究仍处于探索阶段，所以格局研究应由空间格局的定性和定量 描述转向区域系统的生态过程与空问格局的对应研究。基于以上分析，本文试图 从流域一河岸带一河段一土地利用单元多尺度进行土地利用格局来探讨，综合自 然、社会经济和区位等空间变化过程，进行河岸带土地利用格局、区域分异规律 的分析。 1 3 研究内容、方法和技术路线 1 3 1 研究内容 对河岸带土地利用格局分异的分析，主要步骤是在确定其研究的范围后，利 用流域土地利用现状图和影响因子，进行河岸带流域尺度的土地利用格局对 比和河岸带土地利用格局的区域分异分析，并通过对河岸带土地利用格局与其影 响因子的相关分析，最终得到河岸带土地利用格局的总体特征和区域分异规律。 具体包含以下几个方面： ( ) 确定河岸带的范围和分区单元，根据河岸带的定义对其在具体区域上 定量划分，并根据河流的区域分异进行河岸带的区域单元的划分； ( 一) 河岸带土地利用格局总体特征以及河岸带流域土地利用格局对比 分析，主要分析河岸带和流域的土地利用结构、空间布局和景观指数分析，了解 二者之间的在土地利用格局的相似性和差异性； 第一章前言 ( 三) 河岸带土地利用格局区域分异分析，根据各河段的土地利用结构、景 观格局指数及其空间分布的分析，研究河岸带各河段之间的相似性和在不同区段 的区域分异特点； ( 四) 河岸带土地利用格局区域分异规律研究，以河岸带为自然、社会和经 济活动过程为格局分异的影响机制，对河岸带土地利用格局与自然、社会、经济 因子相关性分析，分析出土地利用格局区域分异的规律。 1 3 2 研究方法 土地利用格局是人类活动和自然环境综合作用的结果，对土地利用格局的研 究需要综合分析复杂的、多因素的影响与作用。因此，在方法上根据研究内容不 同而采用多种方法，具体可以包括： ( 一) 数据获取方面，主要采用遥感、地理信息系统、田野调查等方法。土 地利用现状数据主要采取r s ，g i s 技术图像的解译和数据提取。地形图数据和 土壤类型数据为历史调查数据，通过相关单位获取，并在研究区内进行抽样检查。 社会经济数据方面，一是利用研究区域所在行政区域( 县、镇) 的统计数据获取， 二是以村为单位的进行田野调查获取人均收入、人口等方面的信息。所有数据均 利用地理信息系统进行数据库管理，以进行实时更新数据。 ( 二) 数据分析方面，土地利用格局及其分异的分析主要是利用景观生态学 的方法进行景观格局指数的计算，应用g i s 技术进行空间分析，数学统计知识进 行土地利用格局及与其影响因子间的相关关系分析。 1 3 3 技术路线 流溪河作为广州市一条重要河流【”。“，对其河岸带的土地利用格局分异研 究，会为流域生态环境建设、土地利用规划提供重要依据。论文拟以地理学的区 域分异规律，生态学的生态系统格局一过程理论、等级尺度理论，经济学的区位 理论，环境学自然、社会、经济、技术、环境协调理论为主要理论依据，在广泛 收集河岸带及流域的土地利用现状数据、地形与土壤等自然环境数据，人口与经 济等社会统计数据以及野外调查数据的基础上，划分出河岸带及其河段单元，对 中山大学硕士毕业论文河岸带土地利用格局及其分异研究 河岸带总体土地利用格局、河岸带流域格局对比、河岸带格局区域分异进行 研究，通过对土地利用格局区域分异的影响因子的分析，总结出河岸带土地利用 格局的分异规律。因此，本文的研究技术路线主要由问题提出、前期准备、格局 分析及其影响因子分析，区域分异规律探讨几个阶段组成( 图1 1 ) 。 图1 1 论文研究设计 第一章前言 1 3 4 数据来源 本文主要涉及到土地利用数据、自然环境数据和社会经济数据3 种数据类 型，利用调查收集的资料，在a r c g i s 、e x c e l 等软件中处理后得到。其中，土地 利用数据为广州市国土局提供的广州市2 0 0 4 年更新调查数据，其数据为1 ：2 0 0 0 彩红外数字正射影像图解译和野外调查获得，土地利用类型根据全国土地利用分 类试行标准划分，因此本文需对土地利用现状属性数据进行归类合并，获得研究 需要的流域土地利用类型图。 为了了解河岸带的基本状况和河岸带景观格局及其分异规律的分析，研究中 选择了在区域内有显著分异的自然因子和社会经济因子两类数据进行综合分析。 其中自然环境数据包含区域的海拔高度、坡度、土壤类型和流域相对位置，而气 候、降水因子由于在本区域内的差异不大，而直接采用区域历年的统计数据。海 拔、坡度因子通过广州市1 ：5 0 0 0 0 地形图( 广东省国土厅，1 9 9 5 年) 在a r c g i s 9 0 软件空问分析模块下获取。由于流域面积较大，要对流域土壤现状进行调查难度 较大，因此采用区域在1 9 8 5 年第二次土壤普查结果数字化获得，并对河岸带土 壤类型进行抽样核实。 社会经济数据包含土地的工农业产出效益、人均收入、人口密度、城镇影响 程度、交通通达程度等。土地工农业产出效益主要来自于2 0 0 4 年所在区域的经 济统计年鉴及其相关文献获得。人均收入、人口密度通过以流域以村为单位进行 外业调查数据获取。城镇影响力是利用城镇的经济发展程度和影响范围等级在 a r c g i s 中计算获取。交通通达程度则是选择流域内的国道、省道在a r c g i s 软件中 进行缓冲区分析获取。 中山大学硕上学位论文河岸带士地利用格局投其分异研究 第2 章研究区概况 2 1 流溪河流域概况 流溪河位于广州市的西北部( 彩图1 ) ，发源于从化市吕田与龙门县交界处 大岭头一带，先后汇高陂、火烧、牛栏等水后，穿越黄瑶山峡( 又称石马山峡) 与玉溪河汇合，流入流溪河水库库区的牛背脊圩，始称流溪河。流溪河从北到南 纵贯从化县，再流过广州市郊的钟落潭、竹料、人和、江村等地，汇入花都区的 白坭河，经珠江三角洲河网而注入南海。该河自源头至白坭河口，主流全长 1 5 6 k m ，流域面积约2 3 0 0 k m 2 。流溪河多年平均径流深1 2 3 5 m m ，年径流量2 8 4 亿i t l 3 ，变差系数为o 3 2 。流溪河流域雨量集中在4 9 月，且多暴雨，大洪水多 发生于4 、5 、6 月，7 月起洪水问隔加长，峰量均见减少1 5 9 j 。 图2 1 流溪河流域位置示意图 第二章研究区概况 流溪河流域属华南台地的一部分，在燕山运动、喜马拉雅运动和新构造运动 等多次地壳活动中，受火成岩侵入、褶皱、断裂、升降等的影响，形成东北部高， 西南部低的地势。在温泉以下流溪河为河谷低地，伴有一级阶地和二级阶地，均 覆盖有较厚的第四纪沉积物。流溪河流域主要地貌类型为山地丘陵和平原，中上 游河段为山地丘陵，下游为冲积平原。河积地貌分布在温泉人工湖坝以下的流溪 河中、下游及河口段。流溪河流域有四种土壤类型，它们与成土母质、气候及人 类活动有着密切得关系。黄壤分布在流溪河水库东南的九连山脉的高山地带：红 壤，分布在玉溪河、吕田河、小海河上游：赤红壤，广泛分布在流溪河东北部及 南北翼丘陵等花岗岩、沙页岩区域内，水稻土，分布在吕田河河谷平原、温泉以 下流溪河平原以潴育性水稻土为主，渗育性水稻土次之。流溪河流域属亚热带季 风气候，年均温2 0 _ 3 ，年降水量2 1 4 8 8 m m ，雨热同季，地带性植被的代表类 型为南亚热带季风常绿阔叶林，在低平地区还镶嵌分布着热带常绿季雨林。 流溪河在良口镇以上约l o k m 的上游河道穿越于深山峡谷之中，河床陡峻， 多为卵石河床，水流湍急。自良口以下河流进入丘陵区，河面渐宽，河床坡度亦 渐平缓。自良口至温泉段长1 7 3 k m ，河床比降约0 9 o ，温泉到神岗段长2 5 5 k m ， 坡降平均为0 8 0 ，河面宽1 2 0 3 0 0 m 。街口以下左有小海河，右有龙潭河两条 较大支流汇入，流量增大。神岗以下至太平场1 3 3 k m ，平均坡降0 4 0 ，河面宽 约2 0 0 m 左右。太平场至江村4 4 2 5 k m ，流入广州市郊区河谷平原，平均坡降 o 3 ，河面宽约1 5 0 3 0 0 m 。到江村以下8 k m 处与自坭河相会于南岗口( 表2 1 ) 。 表2 t 流溪河干流天然河床分段特征表 数据来源：广州市志( 卷二) 中山大学硕士学位论文河岸带七地利用格局及l 分异研究 根据河床特点，把流溪河干流分为上、中、下游三段，即上游为汾田水口一 人工湖段，河段长2 5 4 2 k m ，平均坡降1 1 9 ，平均河宽1 9 2 m 。中游为人工湖 太平桥段，河段长3 8 14 k m ，平均坡降0 5 7 。，平均河宽2 1 5 m 。下游为太平 桥一南岗口段，河段长为5 0 4 9 k m ，平均坡降0 2 6 o ，平均河宽2 7 2 m 。 2 2 河岸带范围划分 2 2 1 河岸带划分标准 由于不同学科在对河岸带的定义和研究目的不一，其划分标准不同，因此对 河岸带的范围始终没有一个统一的划分，g e o g o r y 等认为河岸带包含河流生态系 统和陆地生态系统部分区域，陆地区域为河流到河流高水位的功能联系地段。 g e b h a r d t 提出河岸带生态系统由于缺乏由水陆交互作用产生的植被带，因而研究 中以5 5 0 年洪水所达区域控制河岸范围，以具有显著侵蚀作用或大量堆积的岸 坡和河岸植被作为河岸范围划分的重要依据。i l h a r d t 等认为河岸带为三维的生 态交错区【6 2 】，包含陆地、水域生态系统以及向下渗透到地下水，向上到天空一 定高度，包含泛洪平原并达到斜坡边缘的陆地生态系统，其宽度随着水流过程而 不同( 图2 2 ) 。 图2 2河流河岸带范围划分( 据i l h a r d t 等2 0 0 0 ) 第二章研究区概况 e s v e r r y 等对河岸带范围相关文献综述表明，大多数学者在河岸带范围划 分是常以河岸植被、水文作用、土壤及其地形作为识别标志1 6 3 1 。但是，由于河 岸带高密度的人类干扰下，河岸植被并不连续出现在河岸区域，因此本文选择自 然因子变化较小的土壤和地形作为判断标志，洪积性土壤判断河流所影响的范 围，地形判断河流对陆地生态系统的侵蚀范围。本文以此作为判断标准并参考 i l h a r d t 的方法划分出流溪河河岸带的具体范围。在v 形谷地区，河岸带范围确 定为从河流到谷肩处，即地形出现断点，并向两侧扩展一定距离，以保证河流与 陆地相互影响区域的完整；在两岸有明显泛洪平原和阶地的地区，河岸带范围确 定为河流到其第一级阶地前缘一定距离；在泛洪平原不明显的地方，则根据冲积 土壤类型和坡度小于3 。( 平地) 叠加得到，由于河流冲积土壤在下游地区分布 宽度较宽，在具体确定宽度时控制在1 0 倍河宽范围内。其划分过程主要包含河 谷形态判断、土壤、地形因素的判读，以河岸带连续体的思想对河岸范围进行修 正，最后获取河岸带范围。 2 2 2 流溪河河谷形态判断 河岸带作为河流和陆地系统相互作用的结果，河谷形态特点决定了河岸带的 范围。利用a r c v i e w 中v i s i b i l i t yt o o l 对河谷剖面进行提取，分别提取了流溪河 流域纵向地形及其下游、中游和上游地区的多处河谷剖面。以流域1 ：5 0 0 0 0 的 d e m 图为底图，获取流域的地形图( 鲥d 格式) ，以此获取流域纵剖面图和典型 河段河谷剖面图，所作地形剖面位置见图2 _ 3 。 巾山大学硕士学位论史河岸带七地利用格局及其分异研究 图2 3 地形剖面位置示意图 利用a r c v i e w 软件获取流溪河河口到上游东明的地形剖面图( 图2 4 ) ，从图 中看出从河口到河口3 0 k r n 左右的地段，海拔高度均小于2 0 m ，在离河口2 8 5 3 k m 处为丘陵地段，海拔高度在3 0 3 0 0 m 之间，在离河口5 3 6 8 k i n 段为从化毓地段， 其地势平坦，海拔在5 0 m 以下在河口6 8 k m 到上游地段海拔高度逐渐增大到5 0 0 m 以上，地势崎岖。 量 8 哪 莩 j 州 海 謇 9 0 器 1 量 川 鲁 jj lif n i 。 4 1 【j1 l 墨 i 6 南岗口 i m m ， i 从 e 市州mju l | l “ ”2 84 ： 离河口距离( k m ) 图2 4 流溪河流域南岗1 ：1 一东明剖面图 第二章研究区概况 流溪河下游地区河谷平坦，以平原为主，有零星丘陵分布，两岸发育土壤多 为冲积性土壤，图2 5 为流溪河下游李溪坝段河谷剖面图涪4 面结构反映流溪河两 岸8 k m 范围内海拔均低于2 5 m ，地势低平。 8 。 2 姆口 拔 1 1 1 塞 t 8 l h 譬 日 8 社 流#河 ji + 7 m 0w 9 m 图2 5 流溪河下游河谷李溪坝剖面图 图2 6 为牛一t l , 岭梯坝河谷剖面图，该处为下游冲积平原与中游从化盆低交 界处，其河谷宽约为3 k i n ，两岸附近有较为明显的台地，河谷与台地高差为3 0 m 左右。 q ； 海 拔 r n ；一 ；一 f| c 、l 一 奉 、 二7 v tp q 丁一： r “ 。：。 ，2 3 。，矗，。矗。0 。 ， 0 9m 图2 6 流溪河下游河谷牛o 岭梯坝剖面圈 流溪河中游地区，河谷缩窄，河谷宽约1 0 0 0 m 左右，两侧有阶地发育，中 游地区河流剖面图，选取人工湖段分析其河谷形态( 图2 7 ) ，图中可以看出，该 点河谷宽l k m 左右，其次两岸有明显的阶地出现，阶地宽约2 0 0 m ，并在左岸出 现二级阶地。 中山大学硕t ：6 位论文河岸带十地利用格局厦其分异研究 图2 7 流溪河中游河谷一人工湖剖面图 流溪河上游地区分布在从化市北部的吕田镇，流溪河林场等地，河谷除了在 吕田盆地较为宽阔外，其余地方河谷多为v 形谷，选取牛栏河段作其河谷剖面， 其河谷由河流和边坡构成，河谷宽约为5 0 0 m ，高差在l o o m 以上，如图2 8 。 图2 8 流溪河上游河谷一牛栏河剖面图) 2 3 流溪河河岸带提取 在确定河岸带划分标准和河谷形态的判定后，对流溪河水系河岸带进行提 取，本文河岸带的范围主要是对河岸的横向扩展进行提取。 上游地区河谷多为v 型河谷，即河岸带为河流边缘向两岸扩展到坡顶，利 用1 ：5 0 0 0 0 的d e m 图，对上游河谷剖面提取，勾绘出河岸带范围；中游地区 河谷多有阶地，有泛洪平原发育，冲积十壤类型面积相剥下游较少，河岸带划分 主要以阶地型为主。在下游平原地区，河岸带为河流洪水影响范围，选择河流冲 第二章研究区概况 积型土壤作为洪水影响范围标志，通过1 9 8 5 年第二次土壤调查结果，流域主要 的冲积土壤为红土沙田、洪积黄泥沙田、洪积沙泥田、洪积泥田、洪积沙质田、 沙泥田、顽泥田、沙质田、泥田、河沙泥田、河沙质田、河结粉沙田、河泥田、 河石仔底沙质田、潮沙田、潮沙泥田、低白鳝泥田和潮沙泥地等土种。利用 a r c v i e w 地理分析模块对坡度3 。以下的区域( 平地) 和冲积土壤类型图进行叠加 ( 图2 9 ) ，叠加结果显示所选择的土壤基本上均在此坡度级别范围内，即平原 地区河岸提取是合理的。为了使区域具有一定的连续性，对冲积土壤区域内部岛 屿进行合并，再利用1 0 倍河宽对河岸带进行修正得到下游地区河岸带范围。 图2 9 流溪河流域冲积土壤及其坡度分布图 在中游地区通过地形图，获取两岸阶地范围外一定距离获取中游河岸带范 围，在上游地区以两岸河谷的断点为分界获取v 型河谷的河岸带范围，通过以 上的方法和技术处理，最终得到流溪河水系的河岸带范围( 图2 1 0 ) 。 中山大学硕士学位论文河岸带土地利用格局及j 分异研究 图2 1 0 流溪河河岸带范围 2 4 流溪河河岸带分区 流溪河流域在空间上存在明显的差异，地势由东北向西南倾斜，河谷形态也 随着地形、地质等条件发生变化，另一方面，人类对河岸带的利用强度在空间上 也存在很大的差别，因而对于整个流域的河岸带研究有必要进行分区研究。依据 区域分异理论，流溪河流域的地形、河谷类型和干流河床形态均具有地域差异， 结合相关研究资料对流溪河上中下游的划分，把流溪河及其支流河岸带分为流溪 河上、中、下游三个区域。上游地区为流溪河干流人工湖处以上河段及其支流的 河岸带区域，中游为流溪河太平桥至人工湖段及其支流河岸带区域，下游为流溪 河河口处即南岗口至太平桥及其支流河岸带区域。 河岸带区域单元的划分，区域单元的划分以干流断点( 水坝) 为分区标志， 因为大坝在对河流水文调节有显著影响，改变了河流水力条件，增强了灌溉、发 电等方面的能力，是河岸带区域变化明显的节点。根据实际调查，流溪河干流的 水坝主要有良口坝、人工湖坝、大坳坝、牛心岭梯坝、李溪坝和入和坝。因此， 流溪河干流河岸带划分为南岗口一人和，人和一李溪，李溪一太平桥，太平桥 大坳，大坳一人工湖，人工湖一汾田共六段，支流段以干支流交汇出划分出吕田 河、牛栏河、玉溪河、龙潭河、小海河等河段单元，以及流溪河水库区单元，总 第二章研究区概况 计1 7 个小单元，并有下游至上游河段出现的先后给予编号( 表2 2 ) 。 表2 2 流溪河河岸带分段情况表 其中上游地区包含人工湖一汾田段、吕田河、流溪河水库等7 个区域单元， 中游包含太平桥人工湖、龙潭河、小海河等4 个区域单元，下游包含南岗口至 太平桥及三条支流共6 个区域单元( 图2 1 1 ) 。 图2 1 l 流溪河河岸带河段示意图 第3 章河岸带土地利用格局及其与流域比较 3 1 土地利用类型的划分 土地利用类型的划分是进行空间格局分析、空间格局演瞀分析与评价、以及 进行