《园林》学刊·专题导读（2024.06）丨全文下载丨基于RSEI与FAI模型的浙江千岛湖乡村岸水协同修复与生态功能区划研究

Original 王敏，王佳奇等园林杂志

2024-09-04

基于RSEI与FAI模型的浙江千岛湖乡村岸水协同修复与生态功能区划研究

Ecological Restoration Strategy and Function Zoning of Rural Area in Qiandao Lake, Zhejiang Province from the Perspective of Shoreline and Water Synergy Based on RSEI and FAI Model

王敏王佳奇李俊尚文成水平*

王敏

同济大学建筑与城市规划学院党委副书记、副教授、博士生导师，高密度人居环境生态与节能教育部重点实验室(同济大学)水绿生态智能分实验中心联合创始负责人，研究方向为蓝绿空间生态系统服务、城市绿地与生态规划设计、韧性景观与城市可持续

王佳奇

同济大学建筑与城市规划学院风景园林学在读硕士研究生，研究方向为风景园林规划设计

成水平

同济大学环境科学与工程学院教授、博士生导师，同济大学环境生态工程研究所所长，湖泊水污染治理与生态修复技术国家工程实验室副主任，兼任中国环境科学学会环境生物学分会副主任，湖泊科学编委，研究方向为流域生态治理与修复

• 全文刊登于《园林》2024-06期 P23-32.

• 全文引文格式：王敏, 王佳奇, 李俊, 等. 基于RSEI与FAI模型的浙江千岛湖乡村岸水协同修复与生态功能区划研究[J]. 园林, 2024, 41(06): 23-32.

• 摘要：研究选取千岛湖人类活动最为频繁的40个河口村镇作为研究对象，聚焦98～118m高程的岸水交接地带，基于水陆耦合协调的视角，探究该地带在生态过程中水土流失与水体富营养化问题的岸水协同生态修复治理方案。根据千岛湖正常高水位，以108～118m高程为陆域范围，以98～108m高程为水域范围，基于研究区域的landsat8卫星遥感数据，运用RSEI模型评价陆域水土流失状况，运用FAI模型评价水域富营养化状况，二者耦合协调分析获得水陆生态环境质量的耦合协调发展水平，据此研判关键性水生态问题并分区提出岸水协同生态修复治理措施。结果表明，中度失调河口2个，轻度失调河口2个，濒临失调河口1个，勉强协调河口5个，初级协调河口10个，中级协调河口9个，良好协调河口11个；根据耦合协调发展水平将40个河口村镇划分为三级生态功能区，其中一级生态功能区重点强化治污措施、二级生态功能区重点提高生态韧性、三级生态功能区重点促进价值转换。

• 关键词：水生态修复；消落带；耦合协调；生态功能区划；千岛湖

千岛湖是20世纪50年代因新安江发电站建设而形成的大型水库，随着经济的发展，库区水土流失问题加剧，流失的泥沙带着农业与生活污染物沉降到千岛湖中，加速水体富营养化，使局部区域出现明显的季节性水质恶化^[1]，威胁湖区水环境健康，建立千岛湖流域水体治理长效机制刻不容缓^[2]。

基于此，本研究引入RSEI和FAI模型分别评估千岛湖40个河口村镇108～118m高程范围内的陆域水土流失状况以及98～108m高程范围内的水域富营养化状况，并基于二者耦合协调分析研判各河口区域水陆整体生态环境质量状况，划分三级生态功能区，针对性提出岸水协同生态修复治理方案。

1 研究区概况

千岛湖流域地处山地丘陵区，中间低四周高，由西向东倾斜。本研究以千岛湖40个河口村镇98～118m高程范围为研究对象（图1），该区域是具有水陆复合生态系统特征的岸水交接地带，人类活动较为频繁，集中了大量的基础设施建设与农耕活动，是千岛湖流域生态敏感脆弱地区，该区域总面积为0.61km²，其中陆域面积0.41km²，水域面积0.2km²。

图1 研究范围

2 研究数据及研究方法

本研究选取2021年9月18日30m精度的landsat8 OLI/TIRS卫星遥感数据计算研究区遥感生态指数（Remote Sensing Ecological-based Index，RSEI）与浮游藻类指数（Floating Algae Index，FAI），并通过耦合协调模型测度河口村镇地区陆域生态环境与水域生态环境之间的耦合协调关系（表1）^[3]。其中，RSEI指数利用主成分分析技术集成绿度、湿度、热度和干度4个评价指标得到，是直观感受陆域生态条件优劣的最重要指标。FAI指数反映蓝藻水华的聚集区域与爆发程度，是评价水体富营养化程度的重要指标。

表1 耦合协调度等级划分

3 结果与分析

3.1 陆域RSEI评价结果

将千岛湖40个河口村镇108～118m间的陆域RSEI指数评价结果划分为5级（图2）^[4]。结果表明，陆域范围整体生态环境质量良好，局部存在由于开发建设用地、开荒耕种农田所导致的水土流失等生态问题。从空间上看，研究区域北部整体向阳，光照充足，植被生长条件相较于南部更加优越，北部陆域生态环境质量普遍较南部更优。

图2 RSEI结果

3.2 水域FAI评价结果

将千岛湖40个河口村镇98～108m间的水域FAI指数评价结果划分为5级（图3）^[5]。结果表明，水域范围整体生态环境质量良好，局部存在由于生活污染、农业污染等面源污染引起的水体富营养化问题。从空间上看，研究区域西部河口河道较为宽阔平直，污染物不易聚集，东部河口河道狭窄蜿蜒，污染物更加容易堆积，西部水域生态环境质量普遍较东部更优。

图3 FAI结果

3.3 水陆耦合协调分析结果

综合RSEI指数与FAI指数结果，进行水陆生态环境系统间的耦合协调分析（图4）。结果表明，大部分研究区内水陆两个系统间的相互影响作用程度较高，处在同步发展、互作紧密的耦合阶段。

根据耦合协调度等级划分结果，千岛湖40个河口村镇中洋田溪等2个河口的水陆生态环境处于中度失调，进坑溪等2个河口处于轻度失调，雄龙源1个河口处于濒临失调，潭头溪等5个河口处于勉强协调，桐川溪等10个河口处于初级协调，郁川溪等9个河口处于中级协调，锦坑源等11个河口处于良好协调。

从空间上看，西北、西南部河口村镇的耦合协调程度较高，水陆系统间良性互动关系较强；东北、东南相对较弱，局部存在水陆关系失调现象，区域差异明显。

图4 耦合协调分析结果

3.4 分区管理对策

将40个河口村镇划分为三级生态功能区（图5），一级生态功能区包括中度失调、轻度失调与濒临失调的河口村镇，共5个；二级生态功能区包括勉强协调、初级协调的河口村镇，共15个；三级生态功能区包括中级协调、良好协调的河口村镇，共20个。

图5 三级生态功能区划分

（1）一级生态功能区重点强化治污措施。该区域生态环境状况呈下降趋势，陆域生态环境问题处在蔓延阶段，需加强治理措施，巩固植被群落结构，及时调整耕作模式，加强固坡护坡措施；控制农药化肥的使用与村镇的无序扩张，设置环境友好型的有机环水农业。

（2）二级生态功能区重点提高生态韧性。该区域生态环境处于逐步改善的过程中，说明面源污染物扩散正被控制在湖泊水体的生态承载范围内，需增强生态系统抵抗风险的韧性，保证农业耕作、村镇建设等行为合理规范，恢复生态型河道驳岸；建设滨河滨湖污染修护缓冲区，采取水生植被修复、微生物污染治理等生态措施。

（3）三级生态功能区重点促进价值转换。该区域生态环境保持良好发展，需加强水陆系统的统筹管理，对绿色生态资源合理利用并实现价值转换，增加湿地面积，保障生态安全和保护生物多样性；建设再生水调蓄库塘，提高水资源的可持续再生循环利用。