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2023 , Vol. 38 >Issue 6: 1588 - 1601

DOI: https://doi.org/10.31497/zrzyxb.20230613

其他研究论文

地震对三江源国家公园生态环境的影响机制与损失评估

  • 殷成龙 , 1 ,
  • 周强 2 ,
  • 刘峰贵 2 ,
  • 陈睿山 , 1, 3 ,
  • 孟飞 4
展开
  • 1.华东师范大学地理科学学院，上海 200241
  • 2.青海师范大学地理科学学院，西宁 810008
  • 3.上海交通大学设计学院，上海 200240
  • 4.山东建筑大学测绘地理信息学院，济南 250101
陈睿山（1982-），男，甘肃武威人，博士，教授，博士生导师，研究方向为综合自然地理学、土地利用及人类环境耦合、资源环境与可持续发展。E-mail:

殷成龙（1995-），男，山东潍坊人，博士研究生，研究方向为土地变化与自然灾害风险。E-mail:

收稿日期: 2022-09-05

  修回日期: 2023-02-07

  网络出版日期: 2023-06-09

基金资助

第二次青藏高原综合科学考察研究项目(2019QZKK0906)

国家重点研发计划课题(2017YFC1503001)

收起

Mechanism and damage assessment of the impact of earthquakes on the ecological environment of Sanjiangyuan National Park

  • YIN Cheng-long , 1 ,
  • ZHOU Qiang 2 ,
  • LIU Feng-gui 2 ,
  • CHEN Rui-shan , 1, 3 ,
  • MENG Fei 4
Expand
  • 1. School of Geographic Sciences, East China Normal University, Shanghai 200241, China
  • 2. School of Geographic Sciences, Qinghai Normal University, Xining 810008, China
  • 3. School of Design, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China
  • 4. School of Surveying and Geo-Informatics, Shandong Jianzhu University, Jinan 250101, China

Received date: 2022-09-05

  Revised date: 2023-02-07

  Online published: 2023-06-09

Fold

摘要

国家公园是中国生态文明建设的重要内容，是推进自然生态和生物多样性保护的切实行动。然而，自然灾害是影响国家公园建设和可持续发展的重要因素。三江源地区是中国重要的生态屏障，生态环境极为脆弱、敏感，自我调节和修复能力差，一旦破坏，极难恢复。三江源地区地震及其次生灾害频发，对生态环境影响深远。为系统评估地震对三江源国家公园生态环境的影响，在近年来青藏高原多次地震灾害评估的基础上，构建了地震灾害对三江源国家公园生态环境直接和间接影响的评估框架。基于此框架，以2021年青海玛多地震为例，通过实地调查、基于遥感和GIS等方法，综合评估了地震对三江源国家公园生态系统与生态基础设施的影响以及生态系统服务价值损失，并在此基础上提出了构建地震对国家公园生态环境影响评估平台的建设思路。结果表明：地震严重损害了三江源国家公园的生态管护设施和冰川、冻土、植被、地表、水系等生态系统要素的结构稳定性，导致区域生态系统的功能受到破坏；地震发生当年导致的生态系统服务价值损失达1492.67亿元，远超116.95亿元的直接经济损失。本文提出的评估框架及平台构建思路，可为评估未来地震对三江源乃至整个青藏高原地区国家公园的生态环境影响提供参考。

关键词： 三江源; 国家公园; 地震; 生态环境; 影响机制; 损失评估

本文引用格式

殷成龙 , 周强 , 刘峰贵 , 陈睿山 , 孟飞 . 地震对三江源国家公园生态环境的影响机制与损失评估[J]. 自然资源学报, 2023 , 38(6) : 1588 -1601 . DOI: 10.31497/zrzyxb.20230613

Abstract

National parks are an important part of the construction of ecological civilization in China, and a practical action to promote natural ecological protection and protect biodiversity. However, natural disasters are an important factor affecting the construction and sustainable development of national parks. The Sanjiangyuan region is an important ecological barrier in China, and the ecological environment is extremely fragile and sensitive. It has poor self-regulation and repair capacity and once damaged, it is extremely difficult to recover. The frequent occurrence of earthquakes and their secondary disasters in the Sanjiangyuan region has a great impact on the ecological environment. In order to systematically assess the impact of earthquakes on the ecological environment in the context of the construction of the Sanjiangyuan National Park, this paper constructs a framework for assessing the direct and indirect impacts of seismic hazards on the ecological environment of the park based on the assessment of several seismic hazards on the Tibetan Plateau in recent years. Based on this framework, this paper takes the 2021 Qinghai Madoi earthquake as an example, and comprehensively evaluates the impact of the earthquake on the ecosystem and ecological infrastructure of Sanjiangyuan National Park and the loss of ecosystem service value through field surveys, remote sensing, and GIS methods. On this basis, the idea of building an assessment platform for the impact of earthquakes on the ecological environment of national parks is proposed. The results show that the earthquake seriously damaged the ecological management and protection facilities of Sanjiangyuan National Park and the structural stability of ecosystem elements such as glaciers, permafrost, vegetation, surface and water system, destroying regional ecosystem functions. The value loss of ecosystem services caused by the earthquake reached 149.267 billion yuan, far exceeding the direct economic loss of 11.695 billion yuan. The evaluation framework and platform construction ideas proposed in this paper can provide a reference for evaluating the impact of future earthquakes on the ecological environment of the Sanjiangyuan region and even the entire Tibetan Plateau National Park.

Key words： Sanjiangyuan; national park; earthquake; ecological environment; impact mechanism; damage assessment

三江源地区地处青藏高原腹地，是高原生物多样性最集中和全球气候变化最敏感的地区，丰富的自然资源和重要的生态功能使其成为中国重要的生态安全屏障[1]。然而，三江源地区生态环境极为脆弱、敏感，自我调节和修复能力差，一旦破坏，极难恢复。三江源国家公园是中国第一个国家公园体制试点，以生态文明和自然资源保护为建设目的，是实现三江源地区生态恢复的最佳路径和自然保护地体系的重要组成部分[2]。
由于印度洋板块对亚欧板块的碰撞挤压，导致青藏高原的三江源及其周边地区构造运动剧烈，是中国地震活动最频繁的地区[3⇓⇓-6]。频繁发生的地震尤其是强震，会对三江源国家公园的生态环境造成一系列复杂而深远的影响。然而，综合评估地震对三江源地区尤其是三江源国家公园生态环境影响的工作较少，也缺乏相关的规范和标准，且目前尚未有聚焦于三江源国家公园灾害影响的系统性研究。有关三江源地区和三江源国家公园生态环境的研究，主要分为以下三类：一是从自然角度出发，多从生物量估算、生态脆弱性评估、气候变化特征及其影响评估、生态产品价值的变化与核算、植被覆盖变化、冰川变化与水源涵养功能评估等[7⇓⇓⇓⇓⇓-13]；二是从生态建设与服务功能的角度入手，进行三江源国家公园环境保护指标体系的构建与生态系统游憩服务功能的探讨[14,15]；除此以外，亦有从生态保护过程中所产生的矛盾作为切入点的研究[16,17]。在三江源国家公园与青藏高原国家公园群建设的背景下，建立一套标准规范，从而快速、定量、综合评估未来地震对三江源国家公园生态环境的影响具有重要价值，既有助于灾害发生时的损失评估，又可为灾后的恢复与重建提供基础。
鉴于此，本文基于近年来青藏高原多次地震灾害评估工作，建立了评估框架分析地震对三江源国家公园生态环境的影响，并以三江源地区2021年发生的青海玛多地震为例，通过现场实地调查、遥感和GIS的空天地一体化技术来综合分析地震对三江源国家公园生态环境的影响。引入青藏高原生态资产价值评估方法，定量评估了地震导致的三江源国家公园生态系统服务价值损失。并在此基础上提出构建国家公园生态环境地震影响评估平台的思路，以期为评估未来地震对三江源及整个青藏高原地区国家公园生态环境的影响及灾后恢复重建提供科学借鉴与技术支撑。

1 研究区概况与研究方法

1.1 研究区概况

三江源地处青海省南部，总面积39.5万km2（89°45′~102°23′E，31°39′~36°12′N），是长江、黄河、澜沧江的发源地，素有“中华水塔”“亚洲水塔”之称，在供水与调节生态服务、生物多样性保护等方面发挥着举足轻重的作用[18,19]。三江源位于中国最大的地震区——青藏高原地震区内，是地震活动最强烈、大地震频繁发生的地区之一。据统计，进入21世纪以后，三江源及其周边共发生5级以上地震64次。其中，6级以上地震10次，7级以上4次，8级以上1次（截至2022年12月）。21世纪以来三江源地区及其周边的典型地震分布情况如图1所示。
图1 三江源地区及其周边典型地震分布情况

Fig. 1 Distribution of typical earthquakes in the Sanjiangyuan region and its surroundings

三江源国家公园（图2）是中国第一个国家公园，位于三江源地区腹地。面积19.07万km2，占三江源地区总面积的48.28%，由长江源、黄河源、澜沧江源三个园区组成。其中，长江源园区面积14.69万 km2、黄河源园区面积3.17万 km2、澜沧江源园区面积1.21万 km2。三江源国家公园不仅是中国西部生物多样性热点地区，也是中国气候变化响应最敏感的地区之一[20]。
图2 三江源国家公园玛多地震烈度图

Fig. 2 Seismic intensity map of Madoi in Sanjiangyuan National Park

1.2 数据来源

（1）在中国地震局官方网站检索得到的三江源及其周边21世纪以来的震级、震中、震源深度和发震时刻历史数据（https://www.cea.gov.cn/cea/dzpd/index.html）。（2）2021年青海玛多5.22地震烈度空间分布数据，由国家应急管理部发布的地震烈度图矢量化所得。（3）青海玛多地震灾后实地调查数据。（4）三江源国家公园矢量边界数据，来源于国家青藏高原科学数据中心（http://data.tpdc.ac.cn）[21]。（5）国家地球系统科学数据中心（http://www.geodata.cn）发布的青藏高原边界数据[22,23]。（6）国家青藏高原科学数据中心发布的三江源地区范围数据集[24]和数字高程模型（DEM）数据[25]。（7）国家冰川冻土沙漠科学数据中心（www.ncdc.ac.cn）发布的中国第二次冰川编目数据集[26]和中国冻土分布图[27]。（8）自然资源部2020年GlobeLand 30数据（http://www.globallandcover.com/）[28]（9）国家科技资源共享服务平台（https://www.escience.org.cn/）。（10）陆地卫星Landsat 8 TIRS/OLI遥感影像数据（https://earthexplorer.usgs.gov/）。

1.3 研究方法

本文使用以下方法，对地震所造成的生态环境影响进行定性与定量相结合的综合损失评估，以期深入认识地震灾害对三江源国家公园生态系统的影响，为灾后监测、评估与恢复重建提供方法框架。

1.3.1 实地调查

对受地震灾害影响的三江源国家公园内的冰川、冻土、水系、植被、地表和生态管护基础设施等进行实地调查勘探，获得现场资料。

1.3.2 定量评价

基于遥感和GIS等的分析、空天地一体化技术，在冰川、冻土、水系、植被、地表等方面，对生态系统所受的影响进行定量评价，进而分析潜在的生态退化风险，并探讨地震对三江源国家公园生态环境的影响模式与机制。
通过归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index，NDVI）[29]结合Landsat 8 OLI/TIRS遥感影像对地震前后三江源国家公园植被覆盖变化进行监测。使用谢高地等[30]提出的青藏高原生态资产价值评估方法，对三江源国家公园受损的冰川、冻土、植被、湿地和地表的生态系统服务价值进行评估。考虑到该论文的收稿年份为2002年，与玛多地震时间相隔19年，存在明显的通货膨胀，而中国的通货膨胀率没有官方权威数据公布，故采用2002—2021年间年均金价变化（63.50~374.61元/g）代替通货膨胀率计算生态系统服务价值损失。与此同时，以《建筑震后应急评估和修复技术规程》（JGJ/T415—2017）[31]中“直接经济损失估算”方法作为生态管护基础设施损失评估的依据，并结合青海省建设工程造价站提供的玛多县最新的非住宅用房造价指标，估算得到地震对生态管护基础设施造成的经济损失。

2 地震对三江源国家公园生态环境的影响模式与机制

2.1 地震对三江源国家公园生态环境影响的评估框架

地震对环境或生态的影响（Earthquake Environmental Effects，EEEs）一直是地震灾害评估的重点。因为生态环境影响包括的范围较为广泛，不仅要考虑相应的各种要素，还要考虑不同空间尺度的影响及不同时间尺度的滞后效应。Potter等[32]采用枚举法，从自然、社会、经济三个方面，选择了土壤液化和水质、生态和生物多样性、洪涝、地质灾害、垃圾废物和土地污染6个自然要素，致死率和健康、教育、犯罪、社区连通性和娱乐及地方认同、少数族群5个社会要素，家庭住房和保险、商业、就业3个经济要素评估了英国坎特伯雷2010—2011年地震的影响。2007年，Michetti等[33]提出了地震环境强度等级概况图，影响深远[34]，Audemard等[35]在此基础上提出了地震环境效应目录。意大利环境保护研究所（伊斯普拉）发布了网络平台来评估地震生态环境效应[36]，从现代和历史地震中收集有关地震环境影响的特征及空间分布信息，但是该数据库只具备过往地震存储查询功能，不具备新发地震评估功能。日本地震和海啸的环境影响评估中，也采用了EEEs目录的评估方法[37]。但截至目前，地震对生态环境的综合影响评估在中国还缺乏深入研究，对三江源地区和国家公园的研究更是十分缺乏，需要构建相应框架和平台，从而在灾害发生时可以开展快速、精准评估。图3为本文所概括的地震对三江源国家公园生态环境的影响机制。
图3 地震对三江源国家公园生态环境的影响机制

Fig. 3 Influence mechanism of earthquakes on the ecological environment of Sanjiangyuan National Park

2.2 地震对三江源国家公园生态环境的直接影响

地震对三江源国家公园生态环境的影响分为直接影响和间接影响两类，其直接影响包括对冰川、冻土、水系、植被、地表等生态系统要素的影响以及对生态管护基础设施的影响。其中，生态管护基础设施包括生态管护站、巡山公路、生态监测设施等。
地震对冰川的影响包括冰川裂缝、冰崩、冰川跃动、冰湖溃决洪水、冰川泥石流等灾害类型。地震可能导致冰川在坡度较大的坡面断裂，在重力作用下失稳而引发冰块崩解、坍塌。地震也可能导致冰川底部滑动，使冰川以超出正常运动速度数十甚至数百倍的速度快速前进，形成冰川跃动灾害。地震还可能触发冰川地震，导致二次地震的发生，并产生二次破坏。
在地震过程中，土体颗粒之间的摩擦过程会产生一定的热量，当土体产生的热量大于向外部散失的热量时，就会导致温度的升高，从而加剧冻土层消融。其次，地震会破坏国家公园内冻土斜坡的稳定性。土体颗粒摩擦导致的温度升高，不仅能够加快冻土层消融，还会对斜坡稳定性产生影响，尤其是对于含有冰体的冻土斜坡，具体表现为斜坡滑动，加剧滑坡、崩塌等地质灾害的产生。
地震对三江源国家公园内水系造成的影响通常较为明显。以玛多地震为例，通过对震区的地面调查与卫星遥感调查，震后部分区域出现新生湖泊，部分区域湖泊干涸。

2.3 地震对三江源国家公园生态环境的间接影响与连锁反应

间接影响和连锁反应的研究是灾害研究的热点，是因一种灾害发生而引发一系列灾害的多米诺骨牌现象，即原生灾害诱发次生灾害的事件，自然地理要素和基础设施要素之间的相互依赖性得到研究者的广泛关注[38⇓⇓-41]。例如2011年的东日本大地震，先是诱发了海啸与核电站爆炸（直接影响），进而将灾害影响扩散至陆地与海洋生态系统，还导致了日本汽车产业与金融行业的动荡（间接影响与连锁反应）；而2021年郑州暴雨事件，除造成的城市内涝、人员伤亡等直接影响外，其间接影响与连锁反应还使得铁路交通枢纽瘫痪，甚至影响了全球供应链和贸易关系网络。Rinaldi等[42]提出了关键基础设施之间的关联框架，对研究基础设施之间的关联意义重大。地震灾害的间接影响和连锁反应，有些可在天的尺度上出现，有的则可能在数年后才会显现。如1993年青海省库容330万m3的沟后水库垮坝，发生溃坝洪水，造成下游300多人遇难，该事件与1990年青海共和县发生的7.0级地震有着密不可分的关系。
地震对三江源国家公园的间接影响，既会对园区内的基础设施如水库水电站等水利设施以及道路等造成破坏，进而影响电力供应、交通运输、动物保护等；也会进一步导致冰川形变、冻土裂解（会加剧草地生态系统的水土流失并产生负向演替）和地下、地表水环境改变等多种后果。地震还会引发冰川湖溃决和雪崩等灾害。地震导致的地表破裂、植被受损和湖泊消失，使得物种适宜栖息地面积缩小，进而对陆地和湖泊生物多样性的影响也属于间接影响。
三江源国家公园震区中区域基质物理性破坏会引发生态环境的一系列连锁反应（生态系统承载力下降、区域生态系统斑块破碎化与连通性降低，生物多样性保护受到威胁，生态系统结构改变及生态系统功能受到影响等），从而将共同导致三江源国家公园区域生态系统的服务功能下降。
上述直接与间接影响可能会最终导致国家公园生态退化的级联效应，并在短期和长期带来进一步的影响。

3 青海玛多地震对三江源国家公园生态环境影响的损失评估

3.1 青海玛多地震特征

2021年5月22日凌晨2时04分，青海省果洛藏族自治州玛多县发生7.4级地震，震源深度17 km，震中位于北纬34.59°，东经98.34°。该次地震是四川汶川地震之后中国发生的震级最高的一次地震，地震灾害总特征为：地震破坏大、人员伤亡少、结构损毁严重、生态影响深广。
本次地震的震中玛多县是青海省海拔最高的县，全县平均海拔4500 m以上，高寒湿地、草地生态系统形态独特，植被以高寒草甸为主。玛多县位于三江源地区核心腹地，县域内分布有三江源国家公园中的黄河源园区，素有“黄河之源”的美誉，生态地位十分重要，既是青藏高原重要的生态屏障，也是黄河中下游地区经济社会发展的重要生态功能平衡区。

3.2 对冰川、冻土的影响

通过遥感手段监测，本次地震范围波及三江源冰川区域，会对三江源国家公园产生影响。故使用空间分析法，通过叠加三江源冰川分布位置及玛多地震烈度，分析此次地震对冰川的影响（图4）。若地震未实时导致冰川产生形变，则相关影响需经历一段时间后才能显现出来。本次分析仅涉及三江源冰川可能被影响的位置及范围。
图4 玛多地震震区冰川、冻土的分布情况

Fig. 4 Distribution of glacier and permafrost in Madoi earthquake

根据图2计算，三江源地区冰川总面积约2308.19 km2，其中三江源国家公园内分布有1137.45 km2。受地震最直接影响（烈度范围内，图4）的冰川面积为104.14 km2，地理位置紧邻黄河源园区，均分布在Ⅵ度（6度）区内。表1为2021年青藏高原不同类型生态系统服务价值。地震发生当年冰川生态系统服务价值的损失为2281.71万元。在行政区划中，冰川主要连片分布于玛沁县境内，另有少量冰川零散分布在西北的都兰县。
表1 青藏高原不同类型生态系统服务价值

Table 1 The service value of different types of ecosystems on the Tibetan Plateau

生态系统类型 单价/(万元/km2)
高寒草甸 281.76
冰川 21.91
高寒荒漠 37.38
湿地 3273.29
由于本次地震发生在春夏之交，且三江源国家公园内冰川分布较广，不仅可能会出现冰川裂缝、冰崩、冰川跃动等灾害，而且可能会导致冰湖溃决、洪水和冰川泥石流的发生。灾害最可能的发生地点即为图4烈度范围内面积为104.14 km2的冰川范围。
青藏高原多年冻土区有1.50×106 km2，占中国多年冻土总面积的69.76%，青藏高原面积的58.12%[43]。根据图2计算，三江源国家公园内冻土总面积约11.17万 km2，受地震最直接影响（烈度范围内，图4）的冻土面积为3.42万 km2，占国家公园冻土总面积的30.62%。由于冻土层为非单一生态系统类型，借助2020年GlobeLand 30数据，与冻土数据进行叠加分析，受损的3.42万 km2冻土中，草地、裸土和湿地的面积分别为29488.73 km2、4403.96 km2和263.76 km2，地震发生当年冻土生态系统服务价值的损失为933.67亿元。
冻土层是三江源国家公园承载所有生态系统的基础。经分析，本次地震对三江源国家公园生态系统和生物多样性最大的直接影响是将加剧冻土层的消融。主要原因为地裂等形变将改变地表热量的吸收传导，并且深层地震所产生的热能将逐步自下而上传导至地表。地震影响与全球气候持续变暖效应双重叠加，加剧了冻土层的消融，进而将会造成地表水系和水文状况的改变，使草地生态系统产生负向演替。

3.3 对植被、地表的影响

草地生态系统是三江源国家公园生态系统的主体，由于震区的高寒特点，区域生态系统十分脆弱。图5为三江源国家公园受地震影响现场调查图。玛多地震造成草地、湿地发生大面积崩塌、裂纹、裂缝、鼓包和塌陷（图5b）。经现场调查统计，震区草地受损面积为70万亩（1亩≈667 m2），湿地受损面积达250万亩，经计算，地震发生当年草地和湿地生态系统服务价值的损失分别为13.15亿元和545.58亿元。位于黄河源园区的黄河源水电站，如果因地震影响导致拆除，其库区水面下降还将会导致约4万亩草地裸露。
图5 三江源国家公园受地震影响现场调查情况

注：图a1~a2为三江源国家公园部分生态管护基础设施受损情况现场调查图，图b1~b4为三江源国家公园部分地表地质灾害现场调查图，图c1~c4为三江源国家公园部分湖泊新生和干涸现场调查图。

Fig. 5 On-site investigation of the earthquake-affected Sanjiangyuan National Park

三江源国家公园受玛多地震影响最大的园区为黄河源园区，对该园区地震前后的植被覆盖变化进行遥感监测。因7月属于该地区植被长势良好的季节，且由于气温相对较高，积雪等干扰较少，故分别选取2019年7月和2021年7月条带号为134/036的Landsat 8 TIRS/OLI高质量遥感影像进行地震前后的植被覆盖变化监测，结果如图6所示。相较于地震发生前，在地震发生当年的7月，园区绝大多数地表均出现了植被覆盖减少的情况，面积占比达66.39%，园区草地生态系统遭受严重破坏；在行政区划上，园区所辖的玛查理镇、黄河乡、扎陵湖乡三个乡镇中，黄河乡为此次地震中黄河源园区植被覆盖减少最为严重的乡镇；在海拔高度分布方面，黄河源园区的海拔范围为4137~5107 m，植被覆盖减少的情况主要发生在海拔4500 m以下区域，占减少总面积的75.70%；在空间分布上，除园区南部和西部的部分地区外，其余区域的植被覆盖变化情况均以减少为主。地震发生后，土壤失去原有功能，适宜生境面积减少，生境支撑能力下降。草地生态系统水土流失加剧，生态承载能力严重下降。
图6 黄河源园区地震前后植被覆盖变化情况

Fig. 6 Changes in vegetation cover in the Yellow River Source Park before and after the earthquake

此次地震导致地表破裂严重，空间上呈非对称双侧破裂模式，最大滑动量分布区位于震中东南方向，破裂长度约140~160 km。在长约230 km、宽约75 km的调查区内发现活动断裂6条、地裂缝653条、断层泉1237个、地震鼓包97个，且地裂缝总体呈西北—东南方向展布。调查发现的最长裂缝达4500 m，最大宽2.5 m，位于玛多县玛查理镇江多村—刊木青村断裂带（图5b1）。距离地表破裂东西两侧大野马岭和昌麻河GNSS测站发现超过1 m的同震水平向偏移。在地表破裂迹线西北90 km距离处有多个GNSS测站显示出有20~30 cm的西北方向运动，东南80 km处有约30 cm的东南方向运动。据此，初步估计沿地表破裂两侧区域100 km范围内有20 cm以上地表永久变形。地表发生的严重破裂，将导致冻土层消融现象的加剧。

3.4 对水系的影响

震中玛多县位于三江源国家公园中的黄河源园区，境内河流纵横，主要河流有玛曲、热曲、江曲、勒那曲、多曲等；湖泊星罗棋布，其中扎陵湖、鄂陵湖两“姊妹湖”被联合国《湿地公约》列为国际重要湿地。
经统计分析，震后共出现地震断层泉1237处，其中2处已形成喷泉，尤以花石峡镇斗纳村断层泉分布最为密集；玛多县玛查理镇刊木青村、江多村2处湖泊干枯；花石峡镇扎地村、扎陵湖勒那村、玛查理镇刊木青村均出现新生湖泊。地震对自然水系造成的改变，对高原湖泊、高寒湿地等生态系统造成严重破坏。图5c为部分区域出现的新生湖泊和湖泊干枯。震区内唯一的生态水利工程黄河源水电站，自1996年建成运行以来，与扎陵湖已形成稳定的水文生态系统。经水利部门专家组现场检查，坝体暂无明显的裂缝、管涌、渗漏等异常现象。库坝水位为4269.25 m，库容15.04亿 m3，出口流量35 m3/s。如果未来出现异常，将会进一步对水文、植被等生态系统要素造成影响。
地震亦对该区域的水资源安全产生严重影响。其中，当洛乡有40%的水井缺水，另有60%的水井变浑浊；黄河乡饮用水源浑浊度已超过《地下水质量标准》Ⅲ类标准。地震还使得国家公园的水源涵养能力降低，对区域生态安全屏障产生影响，并危及区域生物多样性安全。
三江源国家公园地处青藏高原气候尾闾区，水系及水资源所遭受的地震影响对该地区一直以来因水而存的生态系统带来了严峻的挑战，应当引起相关部门的高度重视，做好监测与恢复工作。

3.5 生态管护基础设施受损情况

除对上述生态系统要素造成影响外，地震还导致了三江源国家公园生态保护设施中的管护站、巡护道路、监测设施等不同程度损毁（图5a）。据实地调查，位于震中的玛多县黄河乡、扎陵湖乡、玛查理镇生态管护站房屋受损面积共约1536 m2，受损房屋类型为非住宅用房，建筑结构以钢混结构为主，估算得到地震对生态管护站造成的经济损失为387.07万元。其中黄河源园区房屋受损较重，内部出现吊顶掉落、墙面多处裂缝、顶棚及墙皮多处脱落、承重墙出现斜裂缝等情况，扎陵湖乡阿涌村有房屋坍塌情况；另外，玛多县城和多个村庄的生态巡护道路存在不同程度的损毁情况；生态监测设施暂未出现损坏情况，运行正常。

4 结论与展望

4.1 研究结论

本文基于近年来青藏高原多次地震灾害评估，构建了地震灾害对三江源国家公园生态环境直接和间接影响的评估框架，并以2021年青海玛多地震为例，基于现场实地调查、遥感和GIS的空天地一体化技术，综合评估了地震对三江源国家公园生态系统与生态基础设施的影响以及生态系统服务价值损失。所得主要结论如下：
（1）在生态环境影响方面，地震对三江源国家公园的生态环境产生了深远的影响，尤其是造成的大面积冻土消融、地表破裂、地表和地下水网结构的改变等结果，严重损害了高原腹地水塔区的生态管护基础设施和冰川、冻土、植被、地表、水系等结构稳定性，导致区域生态系统的功能受到破坏。
（2）在生态系统服务价值方面，玛多地震发生当年导致的三江源国家公园的生态系统服务价值损失达1492.67亿元，尤以冻土和湿地的损失最大，分别达933.67亿元和545.58亿元。生态系统服务价值损失远超地震所导致的116.95亿元的直接经济损失。
（3）在评估框架方面，本文提出的地震灾害对三江源国家公园生态环境直接和间接影响的评估框架，可为评估未来可能发生的地震对三江源及整个青藏高原地区国家公园的生态环境影响及灾后恢复和重建提供科学借鉴与技术支撑。

4.2 研究展望

4.2.1 国家公园生态环境地震影响评估平台

基于前述评估标准与框架，结合前文总结的相关研究进展，本文在此提出集过往地震信息存储、查询，新发地震快速、精准评估于一体的国家公园生态环境地震影响评估平台的建设思路。平台基于高分辨率遥感影像和WebGIS进行开发，通过数据库进行地震信息存储，主要由以下三个模块构成：
一是数据库存储模块。该数据库旨在青藏高原范围内存储地震灾害信息，不仅包含了地震的时间、位置等信息，还包含了基于上述评估框架的地震灾害对国家公园造成的不同类别的影响，并将可用的图像、视频文件等存储在数据库中。二是交互式操作模块。在此可以通过单击震中所在位置的符号，在空间上查看关于某次地震的信息，也可以查看某一特定时间范围内地震活动的地理空间分布情况。通过放大每个地点的细节，可以更好地定位每个单独的地震事件。通过双击某次地震事件，可以交互式调用与该次地震相关的在数据库中存储的信息。同样，也可在数据库中对交互式操作模块进行反向调用。三是新发地震评估模块。基于已有框架，输入新发地震的调查数据和结果，包括RS、GIS、地质和现场调查数据等，自动生成对国家公园影响的快速评估结果，使得地震影响评估具有较高的时效性和较好的精确度。

4.2.2 地震对国家公园生态环境潜在有利影响的研究

无论是目前已有的地震对青藏高原生态环境的影响研究，还是本文所进行的地震对三江源国家公园生态环境的影响评估，大多聚焦于地震灾害所造成的不利影响，而未从一分为二的角度，对潜在的有利影响进行探讨。地震对以三江源国家公园为代表的青藏高原国家公园的地表生态破坏，虽然会经历一个缓慢的恢复过程，但是从整个地球生态系统的演变过程来看，依然是一个相对短期的阶段。地震可以重新分配地表断层沿线的高山草地生态系统的物种丰度，长远来看可能存在一些潜在的益处。在未来的工作中，在关注不利影响的同时，也会探索有利影响具体表现在哪些方面，从而进一步完善地震对国家公园生态环境影响的评估框架。

感谢桂林理工大学测绘地理信息学院王志华女士为本文插图绘制过程中所做出的贡献。

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