近十年武汉市中心城区湖泊生态环境演变

摘要

城市湖泊是重要的城市水体形态，是城市湿地的重要组成部分。在人类活动的强度干扰下，湖泊数量锐减、水面萎缩、被不同程度地污染已经成为城市湖泊演变的普遍现象，严重影响了湖泊的生态服务功能。武汉雅称“百湖之市”，是全国湖泊数量最多的城市之一，湖泊是武汉市的名片。武汉湖泊生态环境的状况不仅影响武汉市的可持续发展，更关乎武汉市的城市形象。
　　 生态环境演变包括两个方面：生态功能变化和环境质量变化。以往的湖泊生态环境演变研究中，往往从生态退化角度或者水体污染的角度进行研究；本研究以武汉市中心城市为例，尝试从湖泊生态变化和水质变化两个方面对湖泊生态环境演变进行综合考虑研究。
　　 以2000年、2005年和2010年秋季的三期Land-sat TM武汉市遥感影像为数据源，在Erdas软件空间建模模块界面下，对遥感影像进行运算提取NDWI(NormalizedDifference Water Index)影像数据，在GIS技术支持下通过人机交互得到2000年、2005年和2010年武汉市中心城区湖泊空间信息图层。以此为基础，计算了武汉中心城区27个湖泊面积萎缩率、斑块分形维数和景观破碎度指数等指标；利用武汉市环境状况公报等数据，对各湖泊的水质得分进行了计算。选取该四个指标，运用层次分析法(AHP)计算各指标权重，建立了湖泊生态环境演变模型(LEM)，分析了武汉市中心城区湖泊生态环境演变的时空特征和驱动因子。主要研究成果如下：
　　 1.十年来武汉市中心城区湖泊时空动态演变具有阶段性特征，2000-2010年武汉市中心城区湖泊面积共减少11.4271 KM2，其中2000-2005年减少了8.1712 KM2，2005-2010年减少了3.2559 KM2，2000-2005年减少量约为2005-2010年的2.5倍，说明2000-2005年间武汉市城市化进程加快，建设用地大量侵占湖泊；
　　 2.2000、2005、2010年湖泊分形维数呈逐年期减小，依次为：1.2752、1.2621、1.2635，说明湖泊几何形状趋于简单化，人为活动对湖泊的影响逐年加大；
　　 3.2000、2005、2010年武汉市中心城区景观破碎度指数依次为1.0940、1.3359、1.6608，湖泊景观破碎化程度逐渐加大，说明湖泊之间的联通性逐渐降低，湖泊水体之间的流动性减弱，从而影响到湖泊的自净能力，武汉市湖泊破碎度增大的主要原因是湖泊被新建交通线路所切割；
　　 4.2005年至2010年，严西湖、西湖、四美塘、鲩子湖、北湖、月湖、水果湖、后襄河8个湖泊水质提档升级，占武汉市中心城区湖泊的29.6％；水质恶化的湖泊有东湖、杨春湖、小南湖、野芷湖共4个湖泊，占武汉市中心城区湖泊的14.8％。从武汉市区划上分析水质，汉口区湖泊水质最优，武昌区其次，汉阳区湖泊水质最差；
　　 5.对2000、2005和2010年武汉市中心城区湖泊27个湖泊的生态环境演变指数(LEM)进行了分级评价。湖泊生态环境演变等级分布由一级、二级湖泊占主导向各级湖泊分散化发展，51.85％的湖泊生态环境趋于良性发展；
　　 6.武汉市重点水环境改造工程将中心城区的湖泊通过沟渠和人工河与长江、汉江联通，使得江湖联合为一体，这将会改变湖泊形状，从而影响到湖泊的破碎化程度，有利于增强湖泊之间的连通性，遏制湖泊面积萎缩，提升湖泊水质，但由于数据限制本文未能进行深入研究。