基于GIS的江西于都崩崗侵蝕空間分布研究

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(江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 園林學(xué)院，南昌 330045)

1 研究區(qū)概況

于都縣位于江西省南部，東經(jīng)115°11′～115°49′、北緯25°35′8〞～26°20′53〞。在地質(zhì)構(gòu)造上地處華南加里東褶皺系的三級(jí)構(gòu)造單元信豐-于都拗褶斷束的北端，出露地層為前震旦系、震旦系、寒武系、石炭系、侏羅系、白堊系、第四系地層的花崗巖、變質(zhì)巖、紫色頁巖、粉砂巖等。在地貌上屬贛南中低山丘陵區(qū)，地形以丘陵、山地為主。

于都縣屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫暖濕潤，四季分明，光照充足，雨量充沛，無霜期長，多年平均氣溫為19.7℃，≥10℃的年積溫為6 183.2℃；多年平均降雨量為1 507 mm，降水量多而集中，4—5月降雨量約占全年的47%。境內(nèi)河流屬贛江水系，主要支流有貢水、梅江、濂江等。土壤類型以紅壤和水稻土為主，黃紅壤(富鋁土)則分布在海拔相對(duì)較高地帶。于都屬亞熱帶常綠闊葉林帶，以次生林或人工林為主，其中，人工林多為杉木和馬尾松。在人為干擾較少的地帶則分布有杉樹、馬尾松及樟科、殼斗科、山茶科、木蘭科、金縷梅科等闊葉樹木，森林覆蓋率達(dá)56.4%。

于都縣土地總面積2 893 km2，總?cè)丝?04.6萬，人口密度353人/km2。轄貢江鎮(zhèn)、鐵山垅鎮(zhèn)、盤古山鎮(zhèn)、禾豐鎮(zhèn)、祁祿山鎮(zhèn)、梓山鎮(zhèn)、銀坑鎮(zhèn)、嶺背鎮(zhèn)、羅坳鎮(zhèn)、羅江鄉(xiāng)、小溪鄉(xiāng)、利村鄉(xiāng)、新陂鄉(xiāng)、靖石鄉(xiāng)、黃麟鄉(xiāng)、沙心鄉(xiāng)、寬田鄉(xiāng)、葛坳鄉(xiāng)、橋頭鄉(xiāng)、馬安鄉(xiāng)、仙下鄉(xiāng)、車溪鄉(xiāng)、段屋鄉(xiāng)等23個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

2 研究方法

根據(jù)對(duì)于都縣面積大于60 m2的崩崗進(jìn)行登記調(diào)查，借助Arcmap 10軟件輸入已有的崩崗侵蝕點(diǎn)坐標(biāo)位置信息，生成具有空間位置的崩崗侵蝕點(diǎn)，建立拓?fù)洌x后轉(zhuǎn)換成和地形圖一致的坐標(biāo)系統(tǒng)。同時(shí)建立包含每個(gè)侵蝕點(diǎn)相應(yīng)的地理位置、面積、形態(tài)、發(fā)育類型等數(shù)據(jù)的屬性數(shù)據(jù)庫，在Arcmap 10中將崩崗侵蝕的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行鏈接后，得到于都縣崩崗侵蝕的數(shù)據(jù)庫。

運(yùn)用地理信息系統(tǒng)軟件，將于都縣土地利用、高程模型數(shù)據(jù)、土壤、成土母質(zhì)等相關(guān)要素圖掃描，數(shù)字化，建庫。最后通過Arcmap 10建立影響崩崗的以上相關(guān)圖層，將崩崗分布圖層分別與以上相關(guān)圖層疊加分析，從而得到研究區(qū)崩崗與各環(huán)境影響要素的關(guān)系，從而總結(jié)出崩崗的空間分布規(guī)律。

3 研究結(jié)果

3.1 崩崗數(shù)量與規(guī)模

于都縣是江西省水土流失較嚴(yán)重的縣份之一，全縣水土流失面積843.82 km2，占土地總面積的29.17%，土壤侵蝕強(qiáng)度大，中度以上流失占水土流失面積的64.01%，全縣約有崩崗4 062處[1]，于都土地面積僅占江西省土地面積的1.74%，但崩崗數(shù)量卻占江西崩崗總數(shù)量的8.52%，于都縣崩崗面積為1 738.4 hm2，占江西崩崗總面積的8.41%(表1)。按照崩崗面積60～1 000 m2、1 000～3 000 m2，≥3 000 m2的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，可將崩崗劃分為小型、中型、大型3種崩崗規(guī)模，于都縣大型、中型和小型崩崗分別為1 392，1 648，1 022個(gè)，面積分別為13.24,3.54,0.61 km2，從數(shù)量而言，大型崩崗分別是中型和小型的84.47%和136.2%，從面積上來說，分別是小型和中型的3.74和21.84倍。由此可見，于都縣以中型崩崗的數(shù)量最多，然而崩崗面積最大的則是大型崩崗。

表1 于都縣崩崗侵蝕現(xiàn)狀

3.2 崩崗發(fā)育階段

牛德奎等[2-4]學(xué)者對(duì)崩崗的發(fā)育階段在相關(guān)研究做作過不同描述，認(rèn)為崩崗有一個(gè)從初始發(fā)展、劇烈發(fā)展、到趨于穩(wěn)定的發(fā)展過程。

就單個(gè)崩崗而言，土壤母質(zhì)條件和外部條件的差異，發(fā)展的過程不盡相同，要對(duì)每個(gè)崩崗發(fā)育階段進(jìn)行統(tǒng)一劃分并在現(xiàn)場進(jìn)行判定很難做到準(zhǔn)確；但就整體而言，崩崗發(fā)育發(fā)展都有一個(gè)共同階段，即活動(dòng)期和相對(duì)穩(wěn)定期，水利部長江水利委員會(huì)依據(jù)崩崗所處發(fā)育階段，將崩崗分為活動(dòng)型與相對(duì)穩(wěn)定型2種發(fā)育類型[5]。相對(duì)穩(wěn)定型崩崗是指崩崗處于較為穩(wěn)定的發(fā)育階段，崩壁沒有發(fā)生新的崩塌，溝口有極少量新的沖積物堆積，植被覆蓋度較高，一般可達(dá)到75%以上；崩崗處于活躍的發(fā)育階段，崩壁仍在繼續(xù)崩塌，遇暴雨則溝頭崩塌活躍，溝頭陡壁新土出露，每年崩壁都出現(xiàn)新露土，溝壁和崩積堆植被覆蓋率低的崩崗稱為活動(dòng)型崩崗。

于都縣有4 062處崩崗，活動(dòng)型崩崗占于都縣崩崗總數(shù)量的98.74%，相對(duì)穩(wěn)定型崩崗僅占總數(shù)量的1.26%。根據(jù)于都縣崩崗的面積來看，活動(dòng)型崩崗面積占總侵蝕面積的98.82%，相對(duì)穩(wěn)定型崩崗的侵蝕面僅占1.18%，由此可見，于都的崩崗侵蝕，主要是以活動(dòng)型崩崗為主，表明絕大多數(shù)崩崗正處于侵蝕發(fā)育旺盛期，崩崗又是一種極難治理的水土流失類型，如果任由它侵蝕，而不加以治理，崩崗所產(chǎn)生的侵蝕量將不斷增加，侵蝕程度將日益加劇。

3.3 崩崗侵蝕形態(tài)

圖1 于都縣崩崗類型

圖2 于都縣崩崗類型-崩崗面積關(guān)系

對(duì)于崩崗侵蝕的形態(tài)，很多研究者們用比擬和象形來表述和分類。根據(jù)《南方崩崗防治規(guī)劃》的調(diào)查，將崩崗的侵蝕形態(tài)可分為條型、瓢型、弧形、爪型、混合型5種。這5種形態(tài)在于都縣均有分布，調(diào)查結(jié)果表明，條型、瓢型、弧形、爪型、混合型分別占全縣總個(gè)數(shù)的25%，41%，8%，5%，21%(圖1)，瓢型崩崗分布較廣。在不同形態(tài)類型中，瓢型和混合型的崩崗面積最大，分別占全縣崩崗總面積的33.47%和31.88%，其他3種侵蝕形態(tài)分別為6.56%，16.07%，12.02%(圖2)。

圖3 于都縣成土母質(zhì)分布

3.4 崩崗分布規(guī)律

3.4.1 崩崗分布的成土母質(zhì)與土壤類型

成土母質(zhì)是崩崗侵蝕的基礎(chǔ)，于都土壤的成土母質(zhì)主要有花崗巖、頁巖、千枚巖、砂巖、板巖、紅黏土、石灰?guī)r、片麻巖等。由GIS生成成土母質(zhì)分布圖(圖3)，并將崩崗分布與于都縣成土母質(zhì)分布信息疊加處理，其統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，崩崗主要分布在花崗巖、頁巖風(fēng)化殼上，發(fā)育在花崗巖上的崩崗占61.55%，發(fā)育在頁巖上的占20.06%，發(fā)育在千枚巖上的占12.06%，砂巖上的占5.64%(表2)；在崩崗與土壤的關(guān)系上，崩崗主要分布在紅壤、黃壤、水稻土地類中，據(jù)分析在紅壤地類中占91.16%，水稻土地類中占7.02%。

表2 于都縣崩崗成土母質(zhì)分布

3.4.2 崩崗分布的小地形條件

崩崗的發(fā)育與海拔高度、坡度十分密切。將由GIS生成高程圖(圖4)和坡度圖(圖5)，并將崩崗分布與于都縣高程圖和坡度分布信息分別疊加處理，其研究結(jié)果表明，于都縣崩崗的數(shù)量呈隨海拔的升高先上升后下降的趨勢。該縣崩崗數(shù)量主要發(fā)育在海拔100～300 m的丘陵區(qū)域，在海拔200 m處于一個(gè)極高值，高于200 m開始數(shù)量逐漸減少，崩崗極少發(fā)育在海拔500 m以上的山地(表3)；崩崗數(shù)量主要發(fā)育在坡度為10°～30°的丘陵地區(qū)，坡度大于30°的丘陵地區(qū)，崩崗數(shù)量呈下降趨勢(表4)。

圖4 于都縣崩崗高程分布

圖5 于都縣崩崗坡度分布

3.4.3 崩崗區(qū)域分布

3.4.3.1 崩崗數(shù)量的空間分布

全縣23個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)都有崩崗侵蝕，但主要集中分布在縣境內(nèi)中北部的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，零星分布于東部和南部的部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)，總的崩崗空間分布特點(diǎn)是北多南少、從西北向東南遞減。

表3 于都縣崩崗高程分布

表4 于都縣崩崗坡度分布

根據(jù)對(duì)于都縣23個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的崩崗數(shù)量分布分析，崩崗數(shù)量大于200個(gè)以上的有9個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，數(shù)量由大到小依次為貢江鎮(zhèn)、嶺背鎮(zhèn)、葛坳鄉(xiāng)、羅坳鎮(zhèn)、利村鄉(xiāng)、銀坑鎮(zhèn)、黃麟鄉(xiāng)、仙下鄉(xiāng)、梓山鎮(zhèn)，這9個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的崩崗個(gè)數(shù)高達(dá)2 443個(gè)，占全縣崩崗總數(shù)量的60.14%；其中以貢江鎮(zhèn)最多，嶺背鎮(zhèn)次之，分別達(dá)389個(gè)和306個(gè)，這些鄉(xiāng)鎮(zhèn)多位于縣境內(nèi)的北部和西北部；崩崗數(shù)量在100～200之間的鄉(xiāng)鎮(zhèn)有8個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，數(shù)量由大到小依次為新陂鄉(xiāng)、車溪鄉(xiāng)、寬田鄉(xiāng)、羅江鄉(xiāng)、段屋鄉(xiāng)、禾豐鎮(zhèn)、馬安鄉(xiāng)、橋頭鄉(xiāng)，崩崗個(gè)數(shù)合計(jì)1 143個(gè)，占全縣崩崗總個(gè)數(shù)的28.14%；崩崗數(shù)量小于100的鄉(xiāng)鎮(zhèn)有6個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，數(shù)量由大到小依次為鐵山垅鎮(zhèn)、靖石鄉(xiāng)、盤古山鎮(zhèn)、小溪鄉(xiāng)、沙心鄉(xiāng)、祁祿山鎮(zhèn)，崩崗個(gè)數(shù)合計(jì)476個(gè)，占全縣崩崗總個(gè)數(shù)的11.72%，個(gè)數(shù)最少的沙心鄉(xiāng)和祁祿山鎮(zhèn)分別為64,62個(gè)，除沙心鄉(xiāng)外的5個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)都位于南部。

圖6 于都縣崩崗侵蝕分布

3.4.3.2 崩崗侵蝕面積的空間分布

在崩崗侵蝕面積分布上也有由北向南減少的分布特點(diǎn)(圖6)，居于首位的是位于西部的貢江鎮(zhèn)，約為2.72 km2，北部的銀坑鎮(zhèn)、嶺背鎮(zhèn)和葛坳鄉(xiāng)次之，分別達(dá)1.3,1.25,1.08 km2，這4個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)合計(jì)崩崗面積達(dá)到6.35 km2，占全縣崩崗面積的37%。崩崗面積在0.3 km2以下的鄉(xiāng)( 鎮(zhèn)) 有祁祿山鎮(zhèn)、小溪鄉(xiāng)和沙心鄉(xiāng)3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，侵蝕面積合計(jì)0.54 km2，占全縣崩崗面積3.11%，沙心鄉(xiāng)位于全縣的東部，祁祿山鎮(zhèn)和小溪鄉(xiāng)都位于西南部。

4 結(jié) 語

根據(jù)已建立的于都縣崩崗侵蝕數(shù)據(jù)庫，利用GIS強(qiáng)大的空間疊置和矢量圖形分析功能，提取了研究區(qū)內(nèi)影響崩崗形成的成土母質(zhì)、海拔高度、坡度和土壤屬性等環(huán)境要素，并建立了崩崗與環(huán)境要素之間的關(guān)系，為崩崗災(zāi)害的控制對(duì)策及退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的途徑提供了可靠依據(jù)。研究表明，于都縣崩崗分布具有北多南少、從西北向東南遞減的空間分布特點(diǎn)；崩崗主要分布在花崗巖、頁巖等風(fēng)化殼上，發(fā)育在花崗巖上的崩崗占61.55%；崩崗主要集中分布在海拔200 m左右、坡度10°～30°的紅壤丘陵區(qū)域，該區(qū)域是崩崗防治的重點(diǎn)區(qū)域，應(yīng)加強(qiáng)水土保持預(yù)防監(jiān)督，實(shí)施重點(diǎn)治理。

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