丹霞地區(qū)水土流失遙感評(píng)價(jià)及空間分異

閆利會(huì)　周忠發(fā)　王媛媛

摘要：為了定量查清丹霞地區(qū)赤水市的水土流失現(xiàn)狀及10年來的動(dòng)態(tài)變化，也為該區(qū)快速準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)水土流失和開展水土流失綜合防治、保護(hù)世界自然遺產(chǎn)地生態(tài)環(huán)境等提供科學(xué)依據(jù)，基于ArcGIS空間疊加分析方法，綜合考慮影響水土流失的地形坡度、植被覆蓋率、土地利用類型和溝谷密度等主要因子，在遙感定量監(jiān)測技術(shù)的支撐下對(duì)貴州省赤水市水土流失進(jìn)行了分析，劃分出流失強(qiáng)度等級(jí)，并得出其空間分異規(guī)律，最后與2000年數(shù)據(jù)對(duì)比，進(jìn)行動(dòng)態(tài)變化分析。結(jié)果表明，水土流失區(qū)域面積占赤水市面積比例比較低，水土流失狀況不甚嚴(yán)重，水土流失強(qiáng)度等級(jí)較低，無極強(qiáng)烈和劇烈流失區(qū)域。與2000年相比，赤水市2010年水土流失比例下降了2.09個(gè)百分點(diǎn)，輕度水土流失面積下降了22.34 km2，中度水土流失面積下降了13.12 km2，強(qiáng)烈水土流失面積下降了2.28 km2。

關(guān)鍵詞：丹霞地區(qū)；水土流失；GIS空間分析；遙感評(píng)價(jià)；空間分異

中圖分類號(hào)：S157.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：0439-8114（2012）20-4491-05

根據(jù)2005年貴州省水土流失公告，赤水河流域在貴州省水土流失治理區(qū)域劃分中為重點(diǎn)治理區(qū)，該區(qū)以治理水土流失為主，實(shí)行全面規(guī)劃，建立水土綜合防治體系。經(jīng)過一系列水土保持工程的投入，赤水市的水土流失治理工程取得了明顯的成效，現(xiàn)在的赤水市是世界自然遺產(chǎn)——中國丹霞·赤水、國家級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)、國家級(jí)生態(tài)示范區(qū)、中國優(yōu)秀旅游城市、中國竹子之鄉(xiāng)、全國水土保持示范市。為了定量查清赤水市水土流失治理效果及10年來動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，揭示丹霞地區(qū)水土流失空間差異，利用遙感與GIS技術(shù)，選取關(guān)鍵影響因子，開展赤水市2010年水土流失現(xiàn)狀遙感調(diào)查，與2000年數(shù)據(jù)疊加對(duì)比分析，揭示了10年來水土保持工程投入后赤水市水土流失的變化規(guī)律，以期為該區(qū)快速準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)水土流失和開展水土流失綜合防治提供決策依據(jù)，對(duì)世界自然遺產(chǎn)地生態(tài)環(huán)境保護(hù)也具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1研究區(qū)概況

1.1地理位置

赤水市位于貴州省北部，地理坐標(biāo)為東經(jīng)105°36′—106°16′，北緯28°15′—28°46′，東西長62.2 km，南北寬55.9 km，國土面積1 801.2 km2。除東南與習(xí)水縣相鄰?fù)?，南、西、北分別與四川省古藺縣、敘永縣、合江縣接壤。赤水市城區(qū)坐落在赤水河畔，是黔北重鎮(zhèn)，素有“黔北門戶”之稱[1]。森林覆蓋率達(dá)70%以上。

1.2地形地貌

赤水市位于長江流域，地處四川盆地向貴州高原過渡的斜坡地帶，地勢(shì)起伏明顯，地形主要為高原峽谷型和山原峽谷型，地勢(shì)為東南高西北低，海拔高度由東南向西北遞減，海拔最高1 730 m，最低221 m，地形切割強(qiáng)烈，山高、坡陡、溝深，水土流失比較嚴(yán)重。東南部重巒疊嶂，峽谷幽深，西北部丘陵起伏，河谷開闊平緩。

1.3地質(zhì)巖性

出露的地層主要有侏羅系、白堊系以及新生代第四系的9個(gè)組群。侏羅系地層以泥頁巖占的比例大，巖性較軟，易于風(fēng)化，地貌上表現(xiàn)為紅巖低山丘陵。白堊系嘉定群主要為泛濫性河流相的磚紅色砂巖、間夾紫紅色泥巖組成數(shù)十個(gè)大小不等的間斷性旋回。大面積分布的白堊系鮮紅色厚層塊狀的長石石英砂巖是丹霞地貌發(fā)育的主體[1]。

2數(shù)據(jù)與方法

2.1水土流失強(qiáng)度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及指標(biāo)因子確定

水土流失強(qiáng)度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)中華人民共和國水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《土壤侵蝕分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》（SL 190—2007）[2]（表1、表2）。赤水市丹霞地區(qū)主要為水蝕分布區(qū)，水土流失主要受降雨侵蝕力、土壤可蝕性、溝谷密度、土地利用類型、地形、植被覆蓋、水土保持措施等因子的影響[3，4]。由于降雨侵蝕力、土壤可蝕性和地形因子在較短的時(shí)間內(nèi)不會(huì)發(fā)生大的變化，因此主要選取坡度、植被覆蓋度、土地利用類型和溝谷密度作為評(píng)價(jià)的指標(biāo)因子。

2.2數(shù)據(jù)來源

2.2.1遙感數(shù)據(jù)選取2010年ALOS遙感圖像，北部圖像拍攝時(shí)間為2010年10月16日、西南部圖像拍攝時(shí)間為2010年9月17日、東南部圖像拍攝時(shí)間為2010年2月28日。由于三景影像拍攝時(shí)間不同，存在色差，研究采用色彩均衡與直方圖拉伸匹配方法進(jìn)行處理。

2.2.2地形數(shù)據(jù)來自于DEM數(shù)據(jù)，在赤水市的13幅1∶50 000地形圖基礎(chǔ)上制作全要素?cái)?shù)字地形圖，并建立柵格數(shù)字高程模型（DEM），用于計(jì)算坡度和溝谷密度。

2.2.3植被覆蓋度NDVI是植被的較好指示，研究所用NDVI數(shù)據(jù)為ALOS NDVI數(shù)據(jù)集，空間分辨率為10 m。

2.2.4土地利用類型對(duì)水土流失影響較大。研究所用土地利用數(shù)據(jù)來源于ALOS遙感影像的監(jiān)督分類數(shù)據(jù)。

3.2水土流失空間差異分析

從地形坡度、土地利用和植被覆蓋度3種角度分析了赤水市水土流失的空間分異規(guī)律，主要表現(xiàn)在：

1）從地形地貌來看，赤水市水土流失主要分布在寬闊谷地、被河流切割的臺(tái)面上，多位于山體的中部甚至是頂部。主要是由于這些地方人類活動(dòng)頻繁，大量開墾坡耕地，植被破壞嚴(yán)重，導(dǎo)致水土流失加劇。

2）從土地利用類型方面看，赤水市水田、水域以及覆蓋度較高的有林地和灌木林地水土流失為微度；輕度水土流失主要分布在5°～15°坡耕地；中度水土流失主要分布在15°～25°坡耕地；水土流失較為嚴(yán)重的區(qū)域主要分布在>25°陡坡耕地和在建的建設(shè)用地，其中陡坡耕地水土流失最為嚴(yán)重，大多為強(qiáng)烈流失。

3）從植被覆蓋度來分析，赤水市輕度水土流失主要分布在林草覆蓋度為45%～60%的區(qū)域；中度水土流失主要分布在林草覆蓋度為30%～45%的區(qū)域；強(qiáng)烈水土流失主要分布在林草覆蓋度<30%的區(qū)域，植被覆蓋度越高，水土流失程度越低。

3.32010年與2000年水土流失數(shù)據(jù)比較

通過與2000年數(shù)據(jù)對(duì)比分析（表4）可知，經(jīng)過10年的治理，2010年赤水市水土流失比例比2000年下降2.09個(gè)百分點(diǎn)，輕度水土流失面積下降22.34 km2，中度水土流失面積下降13.12 km2，強(qiáng)烈水土流失面積下降2.28 km2。水土流失分布與植被發(fā)育程度相關(guān)性很強(qiáng)。通過建立圖斑轉(zhuǎn)移矩陣，與赤水市2000年水土流失等級(jí)圖（圖6）對(duì)比分析可知，10年來赤水市水土流失空間分布特征變化主要表現(xiàn)在以下三點(diǎn)：

1）赤水市水土流失比例比2000年下降了2.09個(gè)百分點(diǎn)，是赤水市大力發(fā)展“退耕還竹”，大力開展水土流失治理工程，大力加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的效果。

2）中度水土流失面積減少13.12 km2，主要是因?yàn)槌嗨袨橘F州省水土流失重點(diǎn)治理區(qū)，治理后，東部谷地坡耕地中<15°的坡耕地由中度轉(zhuǎn)變?yōu)檩p度水土流失區(qū)。而15°～25°坡耕地由于坡度大，蓄水能力差，水土流失程度未得到改善，需加強(qiáng)水利設(shè)施建設(shè)和坡改梯工程的投入。

3）強(qiáng)烈水土流失面積減少2.28 km2，變化的范圍為2000年林草植被覆蓋度<30%的區(qū)域由強(qiáng)烈水土流失降低為中度。主要是由于加大了對(duì)赤水市水土流失分布區(qū)水土保持和退耕還林工程的投入，提高了赤水市的植被覆蓋度。

4小結(jié)與討論

分析結(jié)果表明，赤水市的水土流失現(xiàn)狀總體上不甚嚴(yán)重，但局部區(qū)域尤其是人為干擾強(qiáng)度較大的地區(qū)存在惡化趨勢(shì)，水土流失較為嚴(yán)重。10年來，赤水市水土保持治理工程的不斷實(shí)施，水土流失狀況較2000年明顯改善，比例及強(qiáng)度明顯降低。但是，從2010年分析數(shù)據(jù)來看，赤水市水土流失區(qū)域輕度水土流失面積所占比例最大。另外，由于丹霞地區(qū)基巖主要以石英砂巖、泥頁巖為主，巖性較軟，易于風(fēng)化，水蝕溝蝕作用的影響較大。因此，赤水市的水土流失治理較為脆弱，水土流失治理與保護(hù)是一項(xiàng)長期的工程，一旦破壞，很可能向不利的方向發(fā)展。人們?cè)诎l(fā)展的同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)保護(hù)，應(yīng)大力加強(qiáng)對(duì)人為破壞的限制，減少放牧、農(nóng)耕對(duì)地表植被的破壞，從水-土-氣-生等各環(huán)節(jié)加強(qiáng)保護(hù)，采取水利水保、退耕、生態(tài)修復(fù)、生態(tài)環(huán)境移民等工程措施，加強(qiáng)對(duì)區(qū)內(nèi)水土流失的綜合防治；同時(shí)采取合理利用土地資源，完善產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，提高農(nóng)民治水改土的積極性等一系列對(duì)策，加強(qiáng)對(duì)世界遺產(chǎn)地的保護(hù)，使之可持續(xù)發(fā)展。

水土流失的影響因子是多方面的，這里僅從地形坡度、植被覆蓋度、土地利用類型和溝谷密度等4個(gè)因子來考慮，研究結(jié)果有一定的片面性。在今后的研究中，應(yīng)從自然演化和人為干預(yù)兩個(gè)角度[10-15]選取較為全面的影響因子進(jìn)行評(píng)價(jià)，探索丹霞地區(qū)的水土流失影響因子的計(jì)算與評(píng)價(jià)方法，進(jìn)行丹霞地區(qū)與喀斯特地區(qū)對(duì)比分析，加強(qiáng)水土流失評(píng)價(jià)及其驗(yàn)證方面的研究[16]。另外，應(yīng)加強(qiáng)水土流失治理區(qū)與非治理區(qū)的對(duì)比，一方面是對(duì)水土流失治理效果進(jìn)行科學(xué)的定量分析；另一方面是為未來水土流失治理區(qū)規(guī)劃與設(shè)置提供更科學(xué)的理論依據(jù)。

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