岳瑜素，陳海潮，時(shí)芳欣，吳 鋒

（1．黃河水利科學(xué)研究院，河南 鄭州450003；2．中國(guó)科學(xué)院 地理科學(xué)與資源研究所，北京100101）

1 研究區(qū)域概況

濮陽市黃河灘區(qū)（下稱濮范臺(tái)灘區(qū)）處于黃河“豆腐腰”地段，西起濮陽縣渠村鄉(xiāng)閔城村，東至臺(tái)前縣吳壩鄉(xiāng)張莊村，黃河過境168 km，境內(nèi)黃河大堤長(zhǎng)163 km，灘區(qū)總面積44 300 hm2，涉及濮陽縣、范縣、臺(tái)前縣三縣21個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)502個(gè)行政村，人口45．3萬，耕地面積26 400 hm2。

范縣位于河南省東北部，黃河中下游北岸，隸屬濮陽市，面積為590 00 hm2，人口50．4萬，586個(gè)行政村，耕地面積31 470 hm2。位于黃河灘區(qū)的范縣行政區(qū)域主要包含張莊、陳莊與陸集3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，面積約為1．5萬hm2，耕地面積占整個(gè)行政區(qū)面積的大半［1］。

濮范臺(tái)灘區(qū)是河南省扶貧開發(fā)綜合試驗(yàn)區(qū)，也是灘區(qū)移民遷建試點(diǎn)，其灘區(qū)土地如何進(jìn)行有效利用，事關(guān)灘區(qū)群眾的生產(chǎn)生活，又對(duì)黃河灘區(qū)防洪功能產(chǎn)生顯著影響，因此本研究針對(duì)濮范臺(tái)灘區(qū)近幾十年來的土地利用變化進(jìn)行分析，同時(shí)采用范縣作為典型區(qū)域，基于縣域尺度對(duì)不同洪水風(fēng)險(xiǎn)下的土地淹沒特性進(jìn)行分析，為未來黃河下游灘區(qū)的土地開發(fā)利用以及洪水風(fēng)險(xiǎn)防范政策的制定提供科學(xué)依據(jù)。

2 濮范臺(tái)灘區(qū)土地利用變化分析

2．1 土地利用結(jié)構(gòu)與變化

本研究基于Landsat 30 m分辨率TM影像，通過影像預(yù)處理、解譯、分類得到土地利用數(shù)據(jù)。利用這些土地利用數(shù)據(jù)，依據(jù)GIS的空間分析功能和實(shí)地調(diào)查，繪制濮范臺(tái)灘區(qū)不同時(shí)期土地利用分布圖。

對(duì)濮范臺(tái)灘區(qū) 1990年、1995年、2000年、2005年、2010年和2015年6個(gè)年份的土地利用結(jié)構(gòu)進(jìn)行空間分析（見圖1）及用地類型面積變化分析（見圖2），得到黃河下游濮范臺(tái)灘區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)及變化的基本情況。

濮范臺(tái)灘區(qū)用地類型以耕地為主，其次是建設(shè)用地（包括農(nóng)村居民點(diǎn)和其他建設(shè)用地），還包括水域、草地和林地等。1990—2015年，耕地面積變化不大，呈先增加后減少趨勢(shì)；建設(shè)用地和未利用地面積變化相對(duì)較明顯，建設(shè)用地面積呈增加趨勢(shì)，未利用地面積呈減少趨勢(shì)。

2．2 土地利用強(qiáng)度和多樣性指數(shù)

2．2．1 土地利用強(qiáng)度

土地利用強(qiáng)度主要反映土地利用的廣度和深度，不僅可以反映土地的自然屬性，還反映在土地利用過程中人類因素與自然因素的綜合影響［2-3］。在本研究中，采用土地利用強(qiáng)度綜合指數(shù)來全面考慮不同用途的土地及其面積占比對(duì)土地利用強(qiáng)度的影響。

參照土地自然綜合體在人類因素影響下的自然平衡狀態(tài)，按照土地的不同利用類型將土地分為4級(jí)并賦值，見表2。

土地利用強(qiáng)度綜合指數(shù)計(jì)算公式為

式中：Ld為土地利用強(qiáng)度綜合指數(shù)；Ai為第i級(jí)土地利用強(qiáng)度分級(jí)指數(shù)；Ci為第i級(jí)土地利用強(qiáng)度的面積占比。

表2 土地利用強(qiáng)度分級(jí)指數(shù)賦值

2．2．2 土地利用多樣性指數(shù)

土地利用多樣性指數(shù)可以描述土地利用類型的結(jié)構(gòu)、功能隨時(shí)間變化的多樣性，反映土地利用類型的復(fù)雜性和豐富程度［4］。土地利用多樣性指數(shù)越大，表示土地利用類型復(fù)雜度越高。

土地利用多樣性指數(shù)計(jì)算公式為

式中：H為研究區(qū)土地利用多樣性指數(shù)。

2．2．3 計(jì)算結(jié)果

土地利用強(qiáng)度與人類活動(dòng)強(qiáng)度、區(qū)域開發(fā)程度息息相關(guān)，土地利用強(qiáng)度綜合指數(shù)的大小取決于不同土地利用類型的面積占比。對(duì)灘區(qū)不同年份的土地利用強(qiáng)度和多樣化狀態(tài)進(jìn)行分析（見圖3），結(jié)果顯示灘區(qū)內(nèi)土地利用程度較高，土地利用強(qiáng)度綜合指數(shù)為300左右，其主要原因是灘區(qū)以農(nóng)業(yè)為主，土地利用類型主要為耕地和建設(shè)用地，其他類型用地面積較小。灘區(qū)土地利用強(qiáng)度在過去幾十年間呈現(xiàn)緩慢上升趨勢(shì)，2000年以前土地利用強(qiáng)度增長(zhǎng)較為顯著，這是未利用地被大量開發(fā)利用、耕地面積增加導(dǎo)致的。而2000年以后土地利用強(qiáng)度綜合指數(shù)基本無變化，主要原因是耕地面積呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)，與建設(shè)用地面積的增長(zhǎng)呈現(xiàn)微妙的平衡關(guān)系，且林地、草地、水域和未利用地?zé)o法進(jìn)一步開發(fā)利用，限制了土地利用強(qiáng)度的進(jìn)一步增長(zhǎng)。濮范臺(tái)灘區(qū)的土地利用多樣性指數(shù)很低，最近幾十年一直處于下降狀態(tài)，目前僅為100左右，這表明灘區(qū)土地利用的多樣化程度很低，尤其是隨著未利用地、林地和水域被進(jìn)一步開發(fā)成為耕地和建設(shè)用地，灘區(qū)的土地利用類型更加趨于單一。

3 范縣土地利用分布及防洪影響分析

3．1 2007年與2013年范縣土地利用分布狀況分析

通過分析范縣2007年土地利用數(shù)據(jù)和土地利用分布狀況（見圖4），得出范縣的用地類型以水田、水澆地、河流水面、村莊和建制鎮(zhèn)為主。水田面積1 395 hm2，主要分布在中部、中西部和南部；水澆地面積2 425 hm2，主要分布在北部、東部和東南部；村莊面積865 hm2，主要分布在堤外且分布均勻，堤內(nèi)村莊面積占總村莊面積的1／10；建制鎮(zhèn)面積179 hm2，主要分布在北部和西部，少部分分布在西北部。

與2007年對(duì)比，2013年范縣的主要用地類型沒有太大變化，仍以水田、水澆地、河流水面、村莊和一些建制鎮(zhèn)為主。水田主要分布在中部、中西部和南部；水澆地主要分布在北部、東部和東南部；村莊主要分布在堤外且分布均勻，堤內(nèi)約占總面積的1／10；建制鎮(zhèn)主要分布在北部和西部，少部分分布在西北部。

3．2 不同流量洪水漫灘情景下的土地利用影響分析

本研究以范縣為研究對(duì)象進(jìn)行典型分析，希望從縣域尺度對(duì)洪水淹沒風(fēng)險(xiǎn)下的土地利用狀況進(jìn)行分析。采用2013年的河道地形構(gòu)建黃河下游河道水動(dòng)力模型，模擬在花園口斷面不同流量級(jí)的來水條件下，洪水在黃河下游河道的演進(jìn)過程，基于該模擬結(jié)果構(gòu)建范縣灘區(qū)不同流量級(jí)下的漫灘邊界范圍，基于該空間范圍結(jié)合范縣1990—2015年的土地利用數(shù)據(jù)分析不同漫灘情景的影響。

收集范縣上述6個(gè)時(shí)段的各類土地利用類型分布數(shù)據(jù)，并基于不同流量洪水淹沒范圍對(duì)土地利用影響開展空間分析。以2015年為例，分析結(jié)果見圖5。

由圖5可知，灘區(qū)的耕地以旱地為主，分布有少量的水澆地。流量6 000 m3／s洪水影響的主要土地利用類型是旱地和河渠；流量8 000 m3／s以上洪水對(duì)旱地和建設(shè)用地淹沒面積變化的影響較為明顯。

統(tǒng)計(jì)2015年不同流量洪水范縣灘區(qū)主要用地類型的淹沒面積，詳見表3。隨著流量的不斷增大，受影響土地面積不斷增大。流量6 000 m3／s到流量8 000 m3／s的洪水淹沒面積增大4倍左右，特別是對(duì)建設(shè)用地的影響最為顯著，而流量8 000 m3／s到流量22 000 m3／s所有用地類型的淹沒面積基本保持不變。因此，可以考慮灘區(qū)土地利用開發(fā)以6 000 m3／s和8 000 m3／s兩個(gè)流量級(jí)洪水的淹沒范圍劃定土地用途管制區(qū)。

表3 2015年不同流量洪水范縣灘區(qū)主要用地類型的淹沒面積

4 結(jié) 語

（1）濮范臺(tái)灘區(qū)用地類型以旱地、建設(shè)用地、水域、草地為主；1990—2015年濮范臺(tái)灘區(qū)耕地面積呈先增加后減少趨勢(shì)，草地、水域、未利用地面積呈減少態(tài)勢(shì)，建設(shè)用地面積呈增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。

（2）濮范臺(tái)灘區(qū)土地利用強(qiáng)度在過去幾十年間呈現(xiàn)緩慢上升趨勢(shì)，這是未利用地被大量開發(fā)利用、耕地面積增加導(dǎo)致的。濮范臺(tái)灘區(qū)的土地利用多樣化指數(shù)很低，最近幾十年間一直處于下降狀態(tài)，尤其是隨著未利用地、林地和水域被進(jìn)一步開發(fā)成為耕地和建設(shè)用地，灘區(qū)的土地利用類型更加趨于單一。

（3）對(duì)范縣不同流量洪水漫灘情景下的土地利用影響進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，6 000 m3／s流量級(jí)洪水影響的主要土地利用類型是旱地和河渠未利用地；8 000 m3／s流量下建設(shè)用地淹沒面積顯著增加，8 000 m3／s與10 000 m3／s流量下洪水影響的土地面積基本不變。