基于RS與GIS的太行山山地丘陵區(qū)水土流失風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

2014-09-22 10:13王雪趙筱青王興友

山東農(nóng)業(yè)科學(xué) 2014年7期

王雪　趙筱青　王興友

摘要：太行山山地丘陵區(qū)由于地形、地貌、氣候等自然條件和人類(lèi)活動(dòng)的干擾，出現(xiàn)了一定程度的水土流失。本文以河北省贊皇縣為例，選取美國(guó)陸地衛(wèi)星2010年Landsat5TM遙感影像、DEM數(shù)據(jù)和土地利用現(xiàn)狀等數(shù)據(jù)，在RS和GIS的技術(shù)支持下，提取對(duì)水土流失影響較大的植被覆蓋度、地形坡度和土地利用類(lèi)型等因子，對(duì)贊皇縣水土流失強(qiáng)度進(jìn)行等級(jí)劃分。結(jié)果表明：贊皇縣水土流失程度有微度、輕度、中度、強(qiáng)度、極強(qiáng)度和劇烈?guī)追N情況，其中以微度、輕度和中度為主，分別占土地總面積的69.27%、19.30%和10.86%，主要集中分布于自然保留地、旱地和園地。

關(guān)鍵詞：太行山；山地丘陵；RS；GIS；水土流失；植被覆蓋度

中圖分類(lèi)號(hào)：S157文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2014）07-0102-05

AbstractDue to natural conditions such as terrain， physiognomy， climate and interference of human activities， there was a certain degree of soil erosion in the Taihang Mountain hilly area. Taking Zanhuang County for example and selecting Landsat5TM remote-sensing image， DEM and land-use map in 2010 as primary data， the major factors affecting soil erosion， such as vegetation coverage， terrain slope， land-use type and so on，were extracted based on RS and GIS. And the soil erosion intensity in Zanhuang County was graded. The results showed that the soil erosion in Zanhuang County was divided into the degrees of mired， mild， moderate， strength， pole strength and fierce. Among which， mired， mild and moderate were the primary， which took up 69.27%， 19.30% and 10.86% of total land area respectively， and mainly distributed in nature reserve， dry land and garden plot.

Key wordsThe Taihang Mountain； Hilly area； RS； GIS； Soil erosion； Vegetation coverage

水土流失是全世界面臨的一個(gè)重大環(huán)境問(wèn)題，它會(huì)使土地退化，生產(chǎn)力下降，生態(tài)環(huán)境惡化，從而對(duì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成威脅[1]。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外運(yùn)用RS和GIS對(duì)水土流失進(jìn)行了一定的研究。Wischmeier等[2]提出的通用水土流失方程（USLE），因不受主觀影響、形式簡(jiǎn)單，得到了較普遍的應(yīng)用；后來(lái)，美國(guó)農(nóng)業(yè)部對(duì)其進(jìn)行了修正，修正方程RUSLE具有更廣泛的應(yīng)用范圍和更高的精度[3]。但對(duì)于多山地區(qū)，由于地形因素的制約，進(jìn)行實(shí)測(cè)及侵蝕模數(shù)調(diào)查存在一定困難，難以用侵蝕模數(shù)進(jìn)行水土流失的研究，因此，賀奮琴[4]、趙善倫[5]、魏興萍[6]等通過(guò)選取植被覆蓋度、地形坡度、溝谷密度和土地利用類(lèi)型等因子，運(yùn)用RS和GIS對(duì)相應(yīng)研究區(qū)的水土流失進(jìn)行了分級(jí)研究和空間分析。本文以河北省贊皇縣為例，基于RS和GIS，提取對(duì)水土流失影響較大的地形坡度、植被覆蓋度、土地利用類(lèi)型等因子，對(duì)贊皇縣的水土流失強(qiáng)度分布特征及其與土地利用情況的關(guān)系進(jìn)行了分析，以期為太行山山地丘陵區(qū)的水土流失調(diào)查、監(jiān)測(cè)和環(huán)境整治提供一定的科學(xué)參考。

1研究區(qū)概況

贊皇縣地處河北省太行山中段，位于北緯37°26′～37°46′，東經(jīng)114°2′～114°31′之間，國(guó)土面積832 km2，轄11個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，2010年底總?cè)丝跒?4.65萬(wàn)人。地勢(shì)西高東低，西部、西南部為深山區(qū)，海拔大都在500 m以上，占土地總面積的22.23%；中部為淺山區(qū)和丘陵區(qū)，海拔在100～500 m之間，占總面積的69.52%；東部為山前平原區(qū)，占總面積的8.25%，構(gòu)成“七山一灘二分田”的格局。土壤類(lèi)型主要有褐土、棕壤、黃褐土；氣候類(lèi)型為暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年均氣溫13.3℃，無(wú)霜期約190 d，年均降水量568 mm，且分布不均，12月至次年2月降水量占全年降水量的 2.3%，6～9月占全年降水量的75.8%。由于境內(nèi)地形起伏較大，土質(zhì)貧瘠，降雨多且集中，存在一定程度的水土流失。

2水土流失強(qiáng)度評(píng)價(jià)方法

2.1數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

選用2010年8月TM 7個(gè)波段的遙感影像，以及贊皇縣土地利用類(lèi)型圖（2010年）、DEM（1∶50 000）、贊皇縣行政區(qū)劃圖。柵格計(jì)算以30 m×30 m為基本單元，所有數(shù)據(jù)均采用統(tǒng)一的WGS_1984_UTM_Zone_49N投影進(jìn)行空間計(jì)算。此外，還選用了贊皇縣的社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

2.2水土流失因子信息提取

水土流失是發(fā)生在地表的過(guò)程，一些特殊的侵蝕退化標(biāo)志（如地表裸露程度、地形地貌、植被覆蓋度和土地利用方式的改變等）易于被遙感影像所記錄[7]，地理信息系統(tǒng)的快速發(fā)展使大范圍的土壤侵蝕監(jiān)測(cè)成為可能。根據(jù)國(guó)家水利部頒布的《土壤侵蝕分級(jí)分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)》（SL190-96）[8]，研究區(qū)屬于北方土石山區(qū)，按年水土流失量分為微度（<200 t/km2）、輕度（200～2 500 t/km2）、中度（2 500～5 000 t/km2）、強(qiáng)度（5 000～8 000 t/km2）、極強(qiáng)度（8 000～15 000 t/km2）和劇烈（>15 000 t/km2）六級(jí)。

本研究利用ENVI對(duì)遙感影像進(jìn)行處理，提取植被覆蓋度；對(duì)DEM提取坡度，并進(jìn)行重分類(lèi)，利用表1中的指標(biāo)進(jìn)行水土流失強(qiáng)度分級(jí)。

4結(jié)論與討論

本研究綜合考慮植被覆蓋度、地形、土地利用等水土流失因子，參照《土壤侵蝕分類(lèi)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》（SL190-96）中的規(guī)定，基于RS和GIS，得出了贊皇縣的水土流失強(qiáng)度級(jí)別。結(jié)果表明：（1）贊皇縣水土流失強(qiáng)度可分為微度、輕度、中度、強(qiáng)度、極強(qiáng)度和劇烈，以微度、輕度和中度為主，分別占土地總面積的69.27%、19.30%和10.86%，主要分布在許亭鄉(xiāng)、嶂石巖鄉(xiāng)、院頭鎮(zhèn)和黃北坪鄉(xiāng)；（2）水土流失主要集中于自然保留地、旱地和園地，其它土地利用類(lèi)型較少。在今后的土地利用中應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)厍闆r，認(rèn)真開(kāi)展土地適宜性評(píng)價(jià)，合理、科學(xué)地制定土地利用規(guī)劃，抑制建設(shè)用地的大量擴(kuò)增，完善基本農(nóng)田保護(hù)制度；對(duì)水土流失較嚴(yán)重的地區(qū)，如贊皇西部深山區(qū)，應(yīng)禁止對(duì)25°以上的坡地進(jìn)行開(kāi)墾，已開(kāi)墾耕地應(yīng)逐漸退耕還林還草；對(duì)于自然保留地，應(yīng)采取一定的科學(xué)技術(shù)手段進(jìn)行林草種植和生態(tài)恢復(fù)。

水土流失過(guò)程復(fù)雜，影響因素眾多。對(duì)贊皇縣來(lái)說(shuō)，地形地貌變化不太劇烈，與采用相同研究方法研究的西南地區(qū)比較，侵蝕相對(duì)較輕，可見(jiàn)地形是影響水土流失的重要因子。將本研究結(jié)果與贊皇縣環(huán)保部門(mén)現(xiàn)有的水土流失資料進(jìn)行對(duì)比分析，本文所得結(jié)論與現(xiàn)有數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率接近90%，說(shuō)明，采用本研究方法計(jì)算水土流失強(qiáng)度等級(jí)較為客觀，且具有較高的可行性。隨著今后研究的深入，可考慮采用水土流失方程，進(jìn)而在更大尺度上評(píng)價(jià)該區(qū)域的水土流失侵蝕程度。

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