李山羊^1,2,, 郭华明^1,, 黄诗峰², 马建威², 刘海燕¹, 孙亚勇²
1.中国地质大学（北京）水资源与环境学院,北京 100083
2. 中国水利水电科学研究院,北京 100038

Variation in Hetao Basin wetlands from 1973 to 2014

LIShanyang^1,2,, GUOHuaming^1,, HUANGShifeng², MAJianwei², LIUHaiyan¹, SUNYayong²
1. School of Water Resources and Environment,China university of geosciences （Beijing）,Beijing 100083,China
2. China Institute of Water Resources and Hydropower Research,Beijing 100038,China
通讯作者:郭华明,E-mail：hmguo@cugb.edu.cn
收稿日期:2015-04-7
修回日期:2015-07-8
网络出版日期:2016-01-25
版权声明:2016《资源科学》编辑部《资源科学》编辑部
基金资助:基金项目：国家自然科学基金项目（41222020和41172224）中国地质调查局项目（12120113103700）高分辨率对地观测系统重大专项（08-Y30B07-9001-13/15）
作者简介:
-->作者简介：李山羊,男,江西遂川人,硕士生,主要从事水利遥感、地下水环境方面的研究。E-mail：lishanyang@cugb.edu.cn



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摘要
河套平原面临着水体污染、湖泊沼泽化和盐渍化问题,研究河套平原湿地的变化及原因,为合理利用和保护河套湿地及其与湿地相关方面的研究提供参考依据。通过对1973-2014年河套平原遥感影像解译,获得了不同时期的湿地分布图,结合实地考察、气象资料与史料统计数据,对河套湿地近40年的变化和原因进行了研究。根据水文条件和人为活动的特点,把河套湿地分为灌区湿地（黄灌区和井灌区）和乌梁素海湿地。通过研究发现：河套湿地面积整体上呈增加趋势;河套黄灌区湿地面积变化受当地降雨量影响,在降雨量偏少时期,湿地面积发生明显的萎缩;乌梁素海湿地变化最为显著,从1977年开始迅速扩大,到1996年面积增加了近一倍,这与河套平原大规模兴建干渠灌溉和修建排干沟排水有关;在以地下水灌溉为主的河套灌区北部井灌区,湿地面积逐年萎缩,这与大量开采地下水灌溉耕地相关。研究表明：河套湿地在人类活动与气候共同作用下,尤其是在20世纪70年代后,发生了很大的变化。处于不同地理位置的湿地,所受的主要影响因素又有不同,湿地变化表现出很大的差异性。

关键词：河套;遥感影像;湿地;气候变化;人类活动
Abstract
A study on variations of wetland and their causes in the Hetao Basin was carried out against the background of water pollution,swamping of lakes and salination in order to provide references for rational utilization and protection and relevant researches of wetlands in study area. Here we examined variation in wetlands over the last 40 years based on wetland watersheds and remote sensing images of the Hetao Basin,Region,China. According to hydrologic conditions and characteristics of human activity,the study area was divided into irrigation wetlands and Wuliangsuhai wetlands;the irrigation wetlands consisted of Yellow River irrigation areas and well irrigation areas. We found that the total wetland has generally increased. The Yellow River irrigation area was greatly influenced by local precipitation and showed an obvious recession during periods of low rainfall. The Wuliangsuhai wetland changed significantly and expanded from 1977 to double in area by 1996 because of large-scale construction of canal irrigation and drainage. A progressive decrease in the area of well irrigation in the northern part of the Hetao irrigation area can be attributed to massive exploitation of groundwater for agricultural irrigation. Overall,under the influences of human activity and climate change,the Hetao wetlands have changed greatly,especially during the 1970's. The wetlands in different geographical locations suffer from different influences,resulting in distinguished changes in the area of wetland.

Keywords：Hetao Basin;remote sensing;wetland;climate change;human activities

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李山羊, 郭华明, 黄诗峰, 马建威, 刘海燕, 孙亚勇. 1973-2014年河套平原湿地变化研究[J]. , 2016, 38(1): 19-29 https://doi.org/10.18402/resci.2016.01.03
LI Shanyang, GUO Huaming, HUANG Shifeng, MA Jianwei, LIU Haiyan, SUN Yayong. Variation in Hetao Basin wetlands from 1973 to 2014[J]. 资源科学, 2016, 38(1): 19-29 https://doi.org/10.18402/resci.2016.01.03

1 引言

湿地是地球上有着多功能的、富有生态多样性的生态系统,被誉为“地球之肾”,与森林、海洋并称为全球三大生态系^[1,2]。湿地对气候变化和人类活动非常敏感,尤其是近年来,在气候变化和人类活动的干扰下,湿地生态系统的结构和功能发生了巨大变化^[3]。气候变化会引发水热通量在不同时空尺度上重新分配,导致湿地生态系统结构、过程和功能的变化^[4]。Winkler M G研究认为气候因子是湿地形成、发育和产生不同特征差异的控制因素^[5]。然而,Davis J A等研究发现湿地变化受气候变化和人类活动的共同作用,在多数地区,人类活动主导的土地利用方式是湿地面积变化的最直接和最强烈的驱动因子,其影响往往掩盖了气候变化对湿地面积变化的贡献^[6]。
河套平原地处内蒙西北,其湿地生态系统属于典型的干旱-半干旱区湿地生态系统,对环境和气候比较敏感且生态环境脆弱,一旦破坏将很难恢复。深入研究并加强对这些地方的湿地保护,对改善西北干旱-半干旱地区的生态与环境,保护干旱地区水资源及其生态多样性和稳定性都具有非常重要的意义^[7]。
近年来,相关****对河套平原的湖泊、灌渠、排干等湿地开展了相关研究。通过对近50年的资料收集和整理,马龙等发现,乌梁素海在农田退水的影响下水质变差,且面积扩大^[8]。于瑞宏等通过分析20世纪80年代以来人类活动对湿地环境的影响,发现了大量的工农废水排入致使乌梁素海芦苇面积扩大、营养化程度逐年增高和水生资源迅速减少^[9]。通过分析总排干沟排退水质变化,韩翠连等发现乌梁素海库区淤澄严重,水质污染严重^[10]。很多****对河套平原的乌梁素海大型湖泊湿地进行了大量研究,但对于整个河套平原湿地的总体变化规律及其影响因素的研究仍然缺乏。遥感技术的快速发展为河套湿地长时间和大空间尺度的研究提供了便利。本文通过解译1973-2014年的河套遥感影像,在整理临河、杭锦后旗、海力素和乌拉特中旗4个气象站点的气象资料,收集地下水井灌数量及其分布,分析当地历史数据资料等基础上,对河套平原湿地变化规律和影响因素进行了深入研究。

2 研究区概况以及数据源

2.1 研究区概况

河套平原（40°8′-41°17′N,106°17′-109°11′E）地处内蒙古西部,位于阴山山脉以南黄河以北,三面环山,西起巴彦淖尔磴口县,东至乌梁素海,海拔1 052~1 007m,东西长约180km,南北宽约60km,总面积约1.08万km²,呈扇弧形展开。黄河在河套先是向东北流,后转向东流,再折向南流到如今的模样。因地势西高东低,湿地面积分布东部比西部多,而由于南部靠近黄河,湿地较多分布在南边。河套属巴彦淖尔盟辖区,下辖七县：磴口、杭锦后旗、临河、五原、乌拉特前旗、乌拉特中旗、乌拉特后旗。河套平原地理位置如图1所示,用蓝色覆盖标注的区域是乌梁素海湿地,用紫色线圈标记的区域是井灌区,用红色线圈标记的区域是黄灌区。
河套平原地处内陆,地貌以冲积、洪积为主,东部是乌兰布和沙漠。降雨量稀少,平均年降雨100~400mm,日照充足,蒸发量大,约是当地降雨量15~18倍,年平均气温5.6~7.4℃,昼夜温差大,气候特征显著为大陆性气候。河套因引黄河水用于农业灌溉而闻名,常常被称为河套灌区,是全国设计灌溉面积最大的灌区,灌区大部分面积以引黄河水灌溉为主,但在阴山山前地区形成了以地下水灌溉为主的井灌区。河套地区每年从5月份开始引黄河水灌溉,一直到10月中旬结束^[11]。
河套于20世纪60年代初期开始大规模的修建引黄灌溉工程,引用黄河水灌溉,且灌区地势平坦,排水不畅,导致地下水位急剧抬升,加上当地蒸发量大,引发大面积土壤盐渍化问题,故于1967年修建了排干沟用于排农田退水减轻盐渍化问题,并且分别在1975年和1990年进行了两次扩建^{[12- 14]}。近年来河套平原面临着水体污染、湖泊沼泽化、水质恶化、盐渍化和水体富营养化问题,湿地保护和合理利用迫在眉睫。

2.2 数据源及数据处理

本文获取了河套平原1973-2014年的8期共32景遥感影像,具体数据信息在表1中进行了详细说明。研究数据来源于美国地质调查局的Landsat1 MSS、Landsat5 TM和Landsat8 OLI的遥感数据。数据获取时间均为当地枯水季节（每年的11月-次年4月份）,时间选择上尽量相近。在选取的遥感影像时间段内,河套灌区还处于休耕期,农业生产活动较弱,在此时间段获取的遥感影像生物信息量相对较少,植被覆盖率低,便于监测常态化湿地。
研究区每期影像都由当期的4景图像经过地理校正和配准,然后进行镶嵌处理而成。8期图像又以2000年为基准图像进行了校正配准,以减少地理误差对湿地提取的影响。
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图1河套平原研究区地理位置
-->Figure 1Geographical location of Hetao Basin
-->

Table 1
表1
表1遥感数据
Table 1Remote sensing data

年-月	状态	传感器	分辨率/m	波段数	轨道号（4景）
1973-12	枯水季	Landsat1 MSS	60	4	138/31、138/32、139/31、139/32
1977-04	枯水季	Landsat1 MSS	60	4	138/31、138/32、139/31、139/32
1988-04	枯水季	Landsat5 TM	30	7	128/31、128/32、129/31、129/32
1996-04	枯水季	Landsat5 TM	30	7	128/31、128/32、129/31、129/32
2000-04	枯水季	Landsat5 TM	30	7	128/31、128/32、129/31、129/32
2005-03	枯水季	Landsat5 TM	30	7	128/31、128/32、129/31、129/32
2010-11	枯水季	Landsat5 TM	30	7	128/31、128/32、129/31、129/32
2014-03	枯水季	Landsat8 OLI	30	11	128/31、128/32、129/31、129/32

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3 湿地遥感监测

3.1 湿地监测方法与统计

3.1.1 监测方法
河套平原是一个大型农业灌区,地势平坦,湿地类型主要是湖泊湿地和河流。湿地提取采用基于阈值的水体指数法和人机交互解译方法相结合。提取方法采用基于阈值的归一化水体指数（NDWI,Normalized Difference Water Index）法^[15]：
NDWI=ρ(Green)-ρ(NIR)ρ(Green)+ρ(NIR)>T（1）
式中 NDWI为归一化水体指数,用于凸显影像中的水体信息; ρ(Green)为绿色波段反射率; ρ(NIR)为近红外波段反射率;T为阈值。由于各时期影像因传感器和获取影像上时间具有差异性,各期所取的T值也不同。受山体阴影、城市的影响,基于阈值的水体指数法在山区和城市区域具有局限性^[16],故对河套湿地提取需要剔除城市和居民地的影响,仅经过基于阈值的水体指数法提取的精度并不能满足本研究需求。在经过指数法提取后,再通过大量的人机交互解译工作,把城市建筑物阴影等影响因素人工剔除,并对解译的湿地边界所存在的差异进行矫正。本文选取Google Earth上与研究影像时间最接近的高分辨率影像为参考,每期选取500验证点对2010年和2014年两期湿地提取精度进行验证,验证精度分别为93.4%和90.8%,总体分类精度可以满足湿地变化研究的要求。
3.1.2 湿地统计
经过遥感解译提取后,对河套湿地进行了分块统计。由于乌梁素海面积较大,约占河套湿地总面积的1/2,且变化明显,单独对其进行统计分析。故本文把河套湿地分成黄灌区、井灌区和乌梁素海三部分进行统计分析,其中黄灌区是指主要以黄河水灌溉的区域,井灌区是指农业主要以抽取地下水灌溉的区域,各区域地理位置在研究区概况中有详细描述。本文所提的河套灌区是指黄灌区和井灌区,不包括乌梁素海,之后不再赘述,详细关系如图2所示。由于河套平原面积大,为了提高工作精度和效率,仅把影像分为湿地和非湿地两类进行遥感解译。
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图2河套湿地统计分类
-->Figure 2Statistical classification of Hetao wetlands
-->

各期影像经过提取后,可以得到1973年、1977年等8个年份的湿地分布图（图3）,进而计算得出各年湿地与非湿地的转化情况。表2是1973-2014年间的不包括乌梁素海在内的河套灌区湿地变化的转移矩阵,其反映了每一时期河套灌区湿地与非湿地的互相转化量。统计结果表明,河套灌区湿地面积在196.90~283.04km²之间。其中,1973年约为226.33km²,1977年约为231.80km²,1988年约为196.90km²,1996年约为281.23km²,2000年约为221.80km²,2005年约为271.86km²,2010年约为194.94km²,2014年约为283.04 km²。从河套灌区湿地与非湿地的转移矩阵中可以发现：相邻时期的湿地面积呈波动变化规律,如1973-1977年、1988-1996年、2000-2005年和2010-2014年,湿地转化为非湿地的面积较少,相反在1977-1988年、1996-2000年和2005-2010年,湿地转化为非湿地的面积较多;湿地面积的波动变化规律反映出1973-2014年来河套湿地整体上变迁频繁;在1996-2005年期间,没有发生转化的湿地面积大小接近且处于较大值,反映出在这一时期湿地变化较小;在1988年、2000年和2010年的枯水时期,从转移矩阵可以发现在这些年份的前一年份有大量湿地转化为非湿地,反映出在枯水年份湿地迅速消亡的过程。
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图3河套湿地各年提取
-->Figure 3Areas of Hetao Wetlands
-->

Table 2
表2
表2河套灌区湿地与非湿地的转移矩阵
Table 2The transformation matrix between wetland and non-wetland in Hetao Basin （km ²）

年份		1973		1977		1988		1996		2000		2005		2010		2014
		非	湿	非	湿	非	湿	非	湿	非	湿	非	湿	非	湿	非	湿
1973	非	31 676		31 523	153.17	31 563	112.82	31 491	184.16	31 527	148.86	31 479	196.73	31 538	138.21	31 465	210.50
	湿		226.33	147.70	78.65	142.20	84.08	129.20	97.07	153.40	72.94	151.20	75.12	169.60	56.73	153.83	72.50
1977	非			31 671		31 548	122.60	31 469	201.37	31 519	151.21	31 468	202.14	31 527	143.69	31 448	222.30
	湿				231.80	157.50	74.31	152.00	79.86	161.20	70.59	162.10	69.72	180.60	51.24	171.09	60.72
1988	非					31 705		31 529	176.50	31 574	131.33	31 515	190.72	31 582	123.19	31507	198.40
	湿						196.90	92.18	104.70	106.40	90.47	115.80	81.14	125.20	71.75	112.25	84.65
1996	非							31 621		31 527	94.51	31 473	147.51	31 500	120.91	31 444	177.10
	湿								281.23	153.90	127.29	156.90	124.35	207.20	74.03	175.25	105.98
2000	非									31 681		31 520	160.71	31 560	120.08	31 494	186.40
	湿										221.80	110.60	111.15	146.90	74.86	125.11	96.69
2005	非											31 630		31 513	117.07	31 448	181.60
	湿												271.86	194.00	77.86	170.44	101.42
2010	非													31 707		31 513	194.10
	湿														274.94	105.99	88.95
2014	非															31 619
	湿																283.04

注：“非”代表非湿地,“湿”代表湿地。
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3.2 河套湿地变化

利用各年的河套湿地提取图,根据之前的湿地所在位置分类,计算得到1973-2014年各湿地的面积。对各年各湿地面积进行统计分析,得到如图4所示的黄灌区、井灌区和乌梁素海湿地近40年的变化趋势。图4显示,不同区域湿地随时间的变化趋势不同,且差异性较大：黄灌区湿地面积随时间震荡变化;乌梁素海湿地面积随时间呈变大趋势,且后20年变化趋于平稳;井灌区湿地面积占总湿地面积较小,但呈变小趋势。
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图4河套湿地面积变化
-->Figure 4Changes of wetlands area in Hetao Basin
-->

3.2.1 黄灌区湿地变化
河套平原处于黄河巴彦高勒至三河湖口的中游段,自清代以来在此修渠引黄河灌溉,长期的修建农田水利灌溉设施,使河套成为中国设计灌区面积最大的灌区,也使本处于荒漠草原与荒漠地带的河套平原在几代人辛勤的耕作建设下变成一个山清水秀、绿荫弥望的塞上江南。河套黄灌区湿地资源非常丰富,大大小小的湖泊遍布整个河套,更有许许多多的河流和人工沟渠纵横四方。湿地作为河套水资源分配的一个重要调节系统,对当地农业灌溉至关重要。
处于黄灌区湿地面积占整个研究区湿地总面积的较大一部分,面积范围为152.54~249.92km²。在1988年处于最小,2014年面积处于最大。通过统计可以发现,黄灌区湿地面积变化波动较大,具有不稳定性。
3.2.2 井灌区湿地变化
大部分河套灌区都是引黄河水灌溉,然而,随着电力利用越来越便捷,人们开始广泛利用机井灌溉作物,在离黄河较远的北部山前地区形成了一片主要利用地下水灌溉的井灌区。经当地旗志数据统计^[12-14],1949-1987年间,当地迅速发展利用机井灌溉：如乌拉特中旗在1949-1965年间只有一口水井,而在1966-1979年间有154口井水可供使用,到1980-1987年更是发展到具有1 426口井。乌拉特前旗志的统计更为详细,1965年之前乌拉特前期没有机井,只有514口筒井,到1965年具有16口机井、1970年有97口机井、1975年有601口机井,到1989年有1 650口机井。
通过河套平原实地调查,并结合前人资料,大致描绘出在总排干以北,北部山前约5km范围,地处乌拉特前旗和乌拉特中旗以南的平原区域为井灌区。当地以机井抽取地下水灌溉为主。
北部山前的井灌区湿地面积统计结果如图3所示。井灌区湿地面积1973-2014年总体处于减少趋势,在1973年为50.04km²为最大值,在2010年为24.77km²为最小值,两者差值达将近一倍。从图4中可知,井灌区湿地面积在2014年稍有增加外,总体呈一个逐年减少的趋势。
3.2.3 乌梁素海湿地变化
乌梁素海是中国十大淡水湖之一,也是河套第一大湖泊,处于河套灌区东边,南与黄河相连,是河套灌区的一个巨大调节水库,同时也是地球同一纬度上最大的自然湿地^[17]。据记载,乌梁素海最初是黄河在1850年主体南移在乌拉山西部留下的两处积水洼地^[18]。在1876-1908年由于人类开发河套从事农业活动,在河套形成八大干渠,排水至乌梁素海,加上后来黄河历史上数次泛滥,致使水域面积逐渐扩大后形成的。从1966年开始,为治理地下水位抬高和农田滞水导致的土地盐碱化,河套灌区开始修建开挖总排干和排水沟约200km,把河套灌区的农田退水排入乌梁素海。
图5为乌梁素海各时期的遥感影像解译图。从图5可以看出,1973年乌梁素海只有南部一块,1988年已经向北扩张,直到1996年面积基本达到稳定,1966-2014年间,湿地面积缓慢扩张。值得注意的是,对比1977年和1973年的影像,乌梁素海的面积有所变小,究其原因,主要是1969-1976年间,当地进行大量的围海造田运动,致使乌梁素海湿地出现大面积的萎缩。1977年以后乌梁素海面积逐步扩大到如今的面积。
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图5乌梁素海湿地面积变化
-->Figure 5Changes of Wuliangsuhai wetland area
-->

4 湿地变化原因分析

4.1 气候变化对河套湿地影响分析

4.1.1 河套平原的气候变化特征
本文选取位于河套平原内的杭锦后旗气象站（1954-2008年）和临河市气象站（1957-2012年）、位于乌拉特中旗的海流图气象站（1954-2012年）、位于乌拉特后旗的海力素气象站（1971-2012年）等4个气象站点数据进行研究分析。由于各气象站点数据时间长短不一,且河套面积很大,考虑到一个气象站数据可能不具有代表性,本文对4个气象站点数据进行同年相加求平均值用于分析。文中所述的年平均降雨、年平均气温均指4个气象站点值的均值。
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图6湿地面积变化与年平均降雨量变化及与年平均气温变化
-->Figure 6Variations of the wetlands area in Hetao Basin ,average annual precipitation and average annual temperature
-->

年平均降雨量、年平均气温与河套湿地面积随时间变化如图6所示。从图6a看出,近40年里降雨量随时间变化且存在着较大的波动：20世纪80年代前,降雨量总体上较多,但个别年份降雨量极少,如1971年和1972年;20世纪80年代初到21世纪初,总体降雨量偏少;进入21世纪以来,降雨量适中,但在2012年时达到最高年平均降雨量。从图6b看出,河套平原的年平均气温变化具有较明显趋势,在20世纪70年代初至21世纪初,年平均气温呈增加趋势;进入21世纪后,年平均气温稍有降低。
4.1.2 气候变化对河套湿地的影响
在没有或较少人类活动影响的情况下,气候对湿地变化会产生主要影响。一方面,降雨作为湿地最直接的水量补给来源,对湿地的演化至关重要。特别对处于干旱-半干旱的内蒙西部的河套湿地,大多数季节性河流与湖泊的存在都依赖于当地降雨,大气降雨减少很容易导致河流断流、湖泊干涸消失。另一方面,气温在气象学与水文学中是决定蒸发和蒸腾的重要因素,反映当地的水分蒸发强弱,气温高时,蒸发作用增强,而蒸发量的升高会致使湿地的水分减少。Poiani K A等研究表明,在美国北达科他州北部草原地区,气温变化是控制湿地变化的动力因素,且气温与湿地面积有显著负相关关系,降雨量与湿地面积正相关^[19]。葛德祥等对辉河湿地研究发现,辉河湿地面积变化与降雨量变化关系密切^[20]。
通过分析年平均降雨量与黄灌区、井灌区和乌梁素海湿地面积的变化趋势（图6a）,可以发现当降雨量随着时间变化时,对于黄灌区湿地,湿地面积随时间的波动变化与降雨量具有较高的一致性,随着降雨量减少湿地面积也出现明显萎缩,雨量丰富时湿地面积明显增大。黄灌区湿地水量补给主要来源于河流和降雨,但河流水量也受降雨量影响较大,这使得降雨量对黄灌区湿地变化影响很大。因此,不难发现,黄灌区湿地变化与辉河湿地类似,受影响降雨量较大。但井灌区湿地面积随时间减小,乌梁素海湿地随时间面积增加,降雨量变化并不是导致井灌区以及乌梁素海湿地变化的关键因素。
分析年平均气温与黄灌区、井灌区和乌梁素海湿地面积随时间变化趋势（图6b）,黄灌区与乌梁素海湿地的变化与气温变化相关性不大,但井灌区湿地面积变化与气温具有一定的负相关性,可知处于井灌区的湿地气温对其有一定影响。
综上分析可知,降雨量变化是导致黄灌区湿地面积波动的一个关键因素;气温增加一般情况下会导致湿地面积减少,这与井灌区湿地面积变化具有一定相关性。气候变化是导致湿地面积变化的因素之一,并不是影响河套湿地变化的全部因素,如气候变化对乌梁素海湿地变化并不起主要作用,将在下文进行分析。

4.2 人类活动对河套湿地影响分析

随着生产力的提高和人口的增加,人类活动对湿地生态系统有着不同程度的影响。例如,1969-1976年河套进行大面积围垦造田,直接导致湿地面积的减少、湿地生态多样性的破坏,以及工农业排污导致湿地受到污染^[9];近年来,河套城镇化建设使道路硬化面积加大导致当地产汇流条件的改变,农田水利设施建设导致了当地径流条件的变化;而随着河套发展井灌使得农业灌溉方式的改变,同时扩建干渠也使得引水灌溉量的增加,导致了水资源分配和水循环的人为改变。
4.2.1 修建排干和干渠进行引黄灌溉对乌梁素海的影响
新中国成立后,河套进行了多次水利设施建设：1960年位于磴口的三盛公水利枢纽建成,1961年河套灌区总干渠疏通竣工,1967年当地发动修建排干,用于自西往东退水至乌梁素海,在1975年和1990年又对排干进行了两次扩建^[12-14]。总排干长约250km ,处于河套灌区的北边,西东贯穿河套,西起点杭锦后旗张大圪旦村,东入乌梁素海。
马龙等在对乌梁素海进行研究后发现：河套的灌溉系统在经历几次大规模的改建和扩建后,引用黄河水灌溉水量增加,导致乌梁素海湿地面积迅速扩大^[13]。本文在前人研究基础上,利用遥感解译得到的乌梁素海湿地面积数据与引黄水量和排干入乌梁素海水量数据进行进一步详细分析,说明乌梁素海湿地面积扩大的原因。图7为引黄河灌溉水量、排干入乌梁素海水量与乌梁素海湿地面积的变化关系。从图7可以发现：从20世纪70年代中期开始,随着引黄灌溉水量的急剧增加,排干入乌水量也剧增,乌梁素海湿地面积迅速扩大,到了90年代引黄灌溉水量变化较小,排干入乌水量不再增加,乌梁素海湿地面积变化也趋于平稳,三者变化具有一致性。综上分析可知：乌梁素海湿地近几十年的面积扩张是由于修建干渠和排干等水利设施增加、引黄灌溉水及退水所导致的。
4.2.2 发展井灌对井灌区湿地的影响
河套灌溉方式在1965以前都以引黄河水灌溉的单一形式为主,之后在离黄河较远的北部地区,逐渐开始利用机井抽取地下水灌溉。过量开采地下水灌溉,使得河套地下水位下降,赵赟等对乌拉特前旗地下水水位监测发现,1994-2004年乌拉特前旗各地地下水水位下降了4.4~8.7m不等^[21]。王会永等经过统计发现井灌区地下水开采量迅速增加,致使乌中旗山前地下水超采区达250km²,乌后旗地区超采达23km²,地下水位降幅达2~20m,地下水位年均下降幅度为0.19~1.5m^[22]。李志威等研究发现地下水水位下降会导致湿地萎缩^[23]。
随着灌溉技术的提高,原来不适合耕作的土地也开发成为耕地,这导致耕地面积增加,耗水量增加。在开发耕地的过程中,往往会把原来一些浅水湿地开发成耕地。
井灌区湿地面积的萎缩与大量开采地下水灌溉存在一定关系。图8为井灌区湿地面积与所在的乌拉特中旗和乌拉特前旗的水井数量变化关系图。从图8中可以看出,当地在快速增加水井灌溉的同时,湿地面积正在减少。在靠近山前的井灌区,湿地受黄河影响较小,在降雨量变化不是很大的情况下,大量开采地下水使得靠近山前的井灌区的地下水水位下降,井灌区湿地面积萎缩。此外,个别年份降水量对井灌区湿地面积有影响。如在2014年井灌区湿地面积有所增加,这与近年河套降雨量丰富有关。根据靠近井灌区的乌拉特中旗气象站观测到2011年、2012年和2013年的降雨量分别是184.5mm、443.7mm和160.9mm,降雨量丰富且在2012年降雨达到近60年最大值。
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图7乌梁素海湿地面积变化、排干入乌水量与引黄灌溉水量变化
-->Figure 7Variations of the Wuliangsuhai wetland area and the amount of water drained into Wuliangsuhai and irrigation water from Yellow River
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图8井灌区湿地面积变化与乌拉特前旗、乌拉特中旗水井数量变化
-->Figure 8Relationship between the wetland area in well irrigation area and the numbers of wells in Wulate Qianqi and Wulate Zhongqi
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5 结论

利用河套平原1973–2014年间8期枯水期的遥感影像,解译得到了整个河套平原近40年时间序列的湿地变化信息,统计了河套湿地在各期的面积,并对河套的黄灌区、井灌区和乌梁素海湿地面积的变化情况进行了分析。在此基础上,结合气象资料、农业活动和社会背景资料,进一步研究了气候变化和人类活动对黄灌区、井灌区和乌梁素海湿地变化的影响,得出以下结论：
（1）近40年来,河套湿地面积在气候变化与人类活动的共同作用下,发生了较大的变化。处于不同区域位置的湿地变化趋势不一：黄灌区湿地呈震荡变化趋势;井灌区湿地处于萎缩状态;而乌梁素海湿地面积增大,近期趋于稳定。
（2）黄灌区湿地面积变化与降雨量密切相关。当处于降雨量较少的时期,黄灌区湿地面积明显减少,当处于降雨量丰富时期,湿地面积显著增加,反映出处于干旱-半干旱区的河套平原水资源补给受降雨量影响较大。
（3）井灌区湿地处于萎缩状态。井灌区受引黄灌溉的影响较小,水量补给主要来自地下水。然而随着电力开发,机井在井灌区越来越多,大量开采地下水灌溉导致地下水位下降,从而使得进入湿地的水量减少,导致湿地面积减小。
（4）乌梁素海湿地受引黄灌溉和农田退水的影响。从20世纪70年代初开始,乌梁素海湿地向北扩大,到90年代中期后趋于稳定,如今湿地面积是1977年的2倍。乌梁素海湿地随时间的变化趋势与引黄灌溉水量变化趋势相吻合,说明了人为的农业引水变化是乌梁素海湿地变化的根本动力因素,也充分反映了人类活动主导的资源利用方式变化是导致湿地面积变化的最直接的驱动因子,其影响往往掩盖了气候变化对湿地面积的贡献。
The authors have declared that no competing interests exist.

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