白洋淀入淀河道现状调查及分析

杨建英 ，张 艳 ，吴海龙 ，2，李秋梅 ，李锐锋 ，崔英杰

（1.北京林业大学，100083，北京；2.天津理工大学，300384，天津；3.中国水利水电科学研究院 流域水循环模拟与调控国家重点实验室，100038，北京）

一、调查对象及分析方法

白洋淀是雄安新区的重要生态功能区， 白洋淀入淀河道承载着防洪行洪、 向淀区输水的重要任务及河流廊道生态防护功能。 开展入淀河道调查，弄清河道现状，可为后期科学合理开展河道整治规划与建设提供依据。

2019 年 8—10 月， 对南拒马河、界河-龙泉河-清水河、潴龙河、萍河、瀑河、小白河等6 条入淀河道进行了野外调查。 结合交通可达情况，沿河共设置了155 个调查点位。 调查记录各点位纵向1 km 长度河道内物理障碍物情况、河道内土地利用状况；调查记录纵向1 km 长度、河岸外侧0.5 km宽度内植被分布状况及连续性，并设置样方详细调查河岸植被带乔灌草种类、组成和结构。

对其中79 个调查点进行无人机航拍，根据航拍图像，做地物、影像对比分析， 分析河段内土地利用现状、河道内障碍物及物理连通状况。 利用2017—2019 年全色 1 m 分辨率和多光谱4 m 分辨率高分二号遥感影像，将两种影像做融合处理，形成1 m 分辨率的多光谱影像。 使用ArcGIS 10.2软件分析、勾绘上述6 条河道边界及河岸外侧2 km 范围边界， 并裁剪出对应图像范围。 利用ENVI 遥感处理系统对高分二号影像进行校正和配准后，结合现地调查、无人机航拍对地物、土地利用的分析判断，采用监督分类与人工解译相结合的方法，分析整条河道内的物理障碍物、土地利用状况以及河岸两侧2 km 范围内土地利用情况，分析判断整条河道河岸植被带的纵向、横向分布状况。

表1 6 条入淀河道土地利用现状

二、河道物理连通状况调查结果及分析

1.现地调查河段的物理连通性分析

通过现场调查记录数据，以及对6 条河道79 个调查点无人机航拍正射影像和三维地形图分析，总结归纳出6 条河道物理连通存在的问题。

①南拒马河。淤积严重，河槽内采砂严重，形成大量砂石坑，部分河段河道断面极不规则，主河槽内种植乔木、耕作农田， 河道内每隔一定距离修建有过河土堤路，致使河床糙率增大。

②界河-龙泉河-清水河。 部分河段河道边界不明显，界河上游部分山区段在河道内修建停车场，河道过水断面大幅度缩窄。 中游因多年未过水， 村民在河道内栽种果树已有15～18 年， 部分河段有违法建筑物未清理，分布有大量砂石坑。 下游河段部分桥下、河坡有垃圾堆积。

③潴龙河。 部分河段河道边界不明显，河道内种植树木、耕作农田、修建硬化道路。

④瀑河。2018 年利用瀑河对白洋淀补水，清理了河道内的违法建筑、垃圾等，对河道内近年挖沙、取土遗留的砂坑进行了平整。 但部分河段仍然边界不明显、形态不完整，并有修建小型驾校和硬化道路现象，仍存在河道内种植树木、留有砂石坑、无序堆砂等情况。

⑤萍河。 整条河道无水，部分河段河道形态已不存在，主河槽内因挖砂形成采砂坑， 部分河段被占为农田，河道内种植树木。

表2 6 条入淀河道物理连通系数

⑥小白河。 部分河段被填满，河槽狭窄， 部分河段被村民占为耕地，修建大棚，种植树木。

2.基于高分二号遥感影像对整条河道的连通性分析

通过高分二号遥感影像分析，得出河道内土地利用现状如表1 所示。

根据 《中华人民共和国防洪法》第二十二条：禁止在河道、湖泊管理范围内建设妨碍行洪的建筑物、构筑物，禁止倾倒垃圾、渣土以及从事影响河势稳定、危害河岸堤防安全和其他妨碍河道行洪的活动。 禁止在行洪河道内种植阻碍行洪的林木和高秆作物。 闫欣（2019）将河道连通性表述为假设河道没有任何占用情况下的连通性， 将占用部分作为不连通因素。 综合上述文献，提出河道物理连通系数计算公式如下：

河道物理连通系数=1-河道被占用比例（%） （1）

河道内建设用地多为水工建筑物，不作为被占用面积。 调查期间，耕地农作物主要为玉米，属于高秆作物列为被占用面积， 林地为被占用面积。 由此计算出6 条河道的物理连通系数如表2 所示。

由河道土地利用现状可知，6 条河道内水体面积比例较小。 河道被占用比例，萍河最高，达到70.7%，南拒马河最低为23.3%。 从6 条河道被占用情况看，河道被林地、耕地占用比例均较大，连通性受到严重影响，为提高河道连通性，需加强河道整治，对河道进行疏浚，平整砂石坑，拆除违法建筑物，严禁将河道占用为林地、农地。

三、河岸植被带调查结果及分析

1.河岸植被带总体情况

经调查，入淀河道大部分河段两岸植被带少，河岸植被带整体连续性差。 在有植被带的河段，水平结构上，部分较窄且规则的河堤一般栽种有一行或两行小乔木， 连续性较好；部分较宽河堤段种植有片状树林，宽度30～60 m， 少有超过 100 m 宽度情况，连续性差。 垂直结构上，大多为乔木-野草两层，少有乔木-灌木-草本多层结构。 从河岸植被带树种来看，两岸植被带乔木多为杨树，树种单一。 南拒马河部分河段有梧桐、 栾树等树种；界河上游，两岸植被带有经济树种，如桃树、李子树等；潴龙河两岸植被带有栾树、漆树等；瀑河大多为杨树，上游部分河段两岸为柿树。

2.河岸带类型划分及其特征

根据野外调查数据， 把地形地貌、 土地利用类型 （农用地、 林草地、建设用地）、人为干扰程度作为界定河岸带的功能定位因子， 可将入淀河道河岸带划分为5 种类型，河岸带类型划分结果及其特征如表3 所示。

表3 河岸带类型划分及其特征

四、基于InVEST 模型的污染物净化效果分析与河岸植被带结构

以南拒马河满金域河段右岸为例，在高分二号遥感影像上沿河道纵向截取1 000 m 长河段。 河岸向外分别设置 10 m、20 m、30 m、50 m、100 m、150 m、200 m 等 7 个宽度， 设实际用地情况、单一耕地、林地、灌木地、草地、裸地等6 种用地情境。

1.基于NP 净化效果的植被带宽度确定与植被结构

利用InVEST 模型中NDR 模块，分别计算7 个宽度、6 种用地情境条件下N、P 污染物的净化效果，进而分析N、P 净化率达到最大时的植被带宽度，以及单位面积N、P 净化率达到最大时的植被带宽度和植被类型。 结合入淀河道河岸带实际情况， 经分析，考虑N、P 净化效果，对于面源污染控制型河岸带、 水质净化型河岸带，河岸植被带宽度应保持在20～100 m， 推荐以乔木、 灌木为主的植被类型。 水质净化兼景观功能型河岸带，由于其大多位于城镇导致空间受限，结合景观考虑， 应保证至少20 m 的植被带宽度，可以采用灌木，乔-灌-草、乔-草、灌-草的植被类型，不仅可以提高水质净化效率，也可提升河岸带的社会服务功能。

2.基于泥沙拦截效果的植被带宽度确定与植被结构

使用InVEST 模型中 SDR 模块，分别计算7 个宽度、6 种用地情境条件下泥沙拦截效果。 经分析，面源污染控制型河岸带， 由于周边紧邻山体，人为干扰少，可利用空间范围较大， 推荐 30～100 m 宽度的河岸植被带，同时增种乔木及灌木；在空间相对受限的面源污染控制型河岸带内，大多被人为占用建成园地， 则推荐10～20 m 的植被带宽度， 带内应结合周边地形进行灌-草、 乔-草搭配，保证双层的垂直植被结构，此时对山体坡面的泥沙拦截量明显增大，拦截效率较高。