基于GIS的六盤水市水土流失調(diào)查分析

張坤禮+鄧健+李永吉+張騰江+陳賢

摘 要：區(qū)域水土流失的研究是我國水土流失中的重點(diǎn)，而南方水蝕區(qū)的水土流失的動(dòng)態(tài)研究較少， 水土流失已經(jīng)成為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中不可忽視的社會(huì)問題和環(huán)境問題，開展區(qū)域水土流失分析評價(jià)與研究十分有必要。該文利用3S技術(shù)，以ASTER GDEM 30mDEM為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)提取貴州省六盤水市坡度數(shù)據(jù)，與六盤水市1990—2015年土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析，參照中華人民共和國《土壤侵蝕分類分級標(biāo)準(zhǔn)》（SL190—2007），結(jié)合六盤水市實(shí)際情況評定六盤水市水土流失等級，對近25年水土流失狀況進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測。結(jié)果表明，六盤水市水土流失狀況是一個(gè)波動(dòng)起伏的過程，但總體上水土保持有所改善。并且分析了其變化特征、規(guī)律及產(chǎn)生的原因，提出了相應(yīng)的治理措施。

關(guān)鍵詞：六盤水市；水土流失；動(dòng)態(tài)監(jiān)測；GIS

中圖分類號 S157 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）23-0122-3

Abstract：The study of regional soil and water loss is the focus of soil and water loss in our country. However， there are few studies on the soil erosion in the water erosion area in the south. Soil and water loss has become a social and environmental issue that can not be neglected in the social and economic development. Research is very necessary. In this paper， the slope data of Liupanshui City in Guizhou Province were extracted based on the ASTER GDEM 30mDEM data and the land use data of Liupanshui from 1990 to 2015 were superposed with 3S technology. According to the "Classification Standard of Soil Erosion Classification" （SL190-2007） of the People's Republic of China ） and the actual situation of Liupanshui City， the grade of soil and water loss in Liupanshui City was assessed. The soil and water loss status in recent 25 years was monitored dynamically. The results showed that the water and soil loss in Liupanshui City was a fluctuating process， but the overall soil and water conservation was improved. Finally， the article analyzes its changing characteristics， rules and causes， and puts forward the measures of governance.

Key words：Liupanshui City；Water and soil erosion；Dynamic moitoring；GIS

水土流失與農(nóng)林牧的生產(chǎn)緊密相關(guān)，主要表現(xiàn)為大量水土流失導(dǎo)致土層變薄，土壤肥力下降，嚴(yán)重的情況下還會(huì)對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生較大的負(fù)面影響。我國西南地區(qū)水土流失嚴(yán)重，水土流失導(dǎo)致基巖裸露，從而造成三大生態(tài)災(zāi)害中的—種——石漠化。貴州水土流失分布總的趨勢是西北部嚴(yán)重于東南部，從行政區(qū)劃單位看，畢節(jié)、六盤水的水土流失最為嚴(yán)重[1]。

我國早期的水土流失調(diào)查大多基于定性的地貌調(diào)查方法或制圖學(xué)方法，類型和等級劃分依據(jù)簡單。從1985年至今，以陸地資源衛(wèi)星MSS和TM影像為主要信息源，開展了3次全國范圍的土壤侵蝕遙感調(diào)查，基本查明了中國的水土流失狀況[2]。我國是世界上水土流失最嚴(yán)重的國家，同時(shí)水土流失也是世界性的環(huán)境問題。美國Wischmeier和Smith利用美國國家數(shù)據(jù)中心收集的10000多個(gè)小區(qū)的年徑流和土壤流失基礎(chǔ)資料，研制出著名的經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)模型通用土壤流失方程，后來對USLE模型作了適當(dāng)調(diào)整命名為RUSLE，并且RUSLE還被開發(fā)為計(jì)算機(jī)軟件模型。盡管RUSLE模型得到廣泛的認(rèn)可，但其各個(gè)因子難以確定。

區(qū)域水土流失是我國水土流失研究中的重點(diǎn)領(lǐng)域。通過研究近25年水土流失演變規(guī)律，變化特征，預(yù)測發(fā)展趨勢，彌補(bǔ)喀斯特地區(qū)水土流失資料的不足。本研究基于3S技術(shù)對六盤水市水土流失現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查和遙感監(jiān)測，分析六盤水市水土流失的現(xiàn)狀，對該地區(qū)水土保持、維護(hù)生態(tài)平衡及農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提出初步意見和對策，為生態(tài)環(huán)境監(jiān)測與保護(hù)提供依據(jù)。

1 研究區(qū)域概況

六盤水市位于貴州省西部，所轄六枝特區(qū)、盤縣、鐘山區(qū)、水城縣4個(gè)縣級政區(qū)。西與云南省接壤，地處滇東高原和廣西丘陵及黔西北高原向黔中高原過渡的斜坡地帶，其地勢東南低于西北。地理位置為北緯25°19′44"～26°55′33"、東經(jīng)104°18′20"～105°42′50"，屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，降水集中，夏季平均溫度19℃，全年平均溫度13～14°C，最高海拔2900.6m，最低海拔586m。

六盤水市是典型的資源型城市，2015年原煤產(chǎn)量為6274.610萬t，煤炭資源的開采，對土地資源造成破壞，煤炭開采、運(yùn)輸、堆積以及交通路線建設(shè)等過程造成植被破壞[3]，土壤疏松性增加，土壤抗侵蝕能力減弱，很容易引發(fā)水土流失。盡管近年的生態(tài)和工程治理，水土流失得到有效的治理，但局部地區(qū)形勢仍然不容樂觀。

2 數(shù)據(jù)來源與處理

2.1 坡度數(shù)據(jù) 采用ASTER GDEM數(shù)據(jù)作為坡度數(shù)據(jù)提取的數(shù)據(jù)源，水平精度30m[4]。利用ArcGis的表面分析功能提取坡度并重新分類，分為6類，即0～5°，5～8°，8～15°，15～25°，25～35°以及大于35°，得到坡度數(shù)據(jù)，如圖1所示。

2.2 土地利用類型數(shù)據(jù) 1990—2000年土地利用數(shù)據(jù)源于中國科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)科學(xué)數(shù)據(jù)中心，2005—2015年數(shù)據(jù)采用中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所數(shù)據(jù)中心提供的數(shù)據(jù)。所有數(shù)據(jù)均采用LUCC（Land-Use and Land-Cover Change）分類體系，共分6個(gè)一級分類，本課題研究采用6個(gè)一級分類，分別為耕地、林地、草地、水域、建筑用地以及未利用地。所有數(shù)據(jù)采用Albers正軸等面積雙標(biāo)準(zhǔn)緯線圓錐投影，南標(biāo)準(zhǔn)緯線：北緯25°，北標(biāo)準(zhǔn)緯線：北緯47°，中央經(jīng)線：東經(jīng)105°，坐標(biāo)原點(diǎn)：東經(jīng)105°與赤道的交點(diǎn)，起始緯線：0°。

3 結(jié)果與分析

3.1 近25年各侵蝕等級面積 基于ArcGis軟件空間疊加分析功能，將1990—2015年的土地利用數(shù)據(jù)和坡度數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加，按照中華人民共和國《土壤侵蝕分類分級標(biāo)準(zhǔn)》（SL190—2007）評定六盤水市水土流失等級。由表1可以看出，在近25年中，六盤水市各侵蝕等級以輕度侵蝕和中度侵蝕占主，輕度侵蝕的面積在近25年中均大于中度侵蝕 ，其次為微度侵蝕。按照各侵蝕等級的面積由大到小排序分別為：輕度侵蝕、中度侵蝕、微度侵蝕、強(qiáng)度侵蝕、極強(qiáng)度侵蝕。

3.2 近25年各侵蝕等級的動(dòng)態(tài)變化

3.2.1 各侵蝕等級的動(dòng)態(tài)變化 微度侵蝕和輕度侵蝕均在在1990—1995年、2000—2005年呈現(xiàn)上身趨勢，1995—2000年、2005—2015年呈下降趨勢；中度和強(qiáng)度侵蝕面積在1995年至2000年為增加，其余年份均為下降；極強(qiáng)度侵蝕面積在1995年至2005年增加1.99km2，在其余每5年下降?？傮w而言，2005—2015年之間這10年中，所有侵蝕等級均呈不同等級的下降。用所研究年份后一年減前一年數(shù)據(jù)，得出每5年不同侵蝕等級面積變化數(shù)據(jù)如表3。

3.2.2 水土流失動(dòng)態(tài)變化的特點(diǎn) （1）水土流失面積減少：由表3可知，水土流失面積不斷減少，1990—2005年，各侵蝕等級的面積均有所下降，在2005—2015年這10年中，各侵蝕等級均呈下降趨勢，水土流失面積都有不同程度的減少。（2）水土流失強(qiáng)度降低：對比研究1990年和2015年水土流失發(fā)現(xiàn)，六盤水市微度侵蝕減少30.37km2，輕度侵蝕減少9.65km2，中度侵蝕減少29.06km2，強(qiáng)度侵蝕減少8.12km2，極強(qiáng)度減少1.08km2，強(qiáng)度以上減少9.2km2，占減少流失面積的。微度侵蝕和中度侵蝕面積減少最多，總計(jì)59.43km2，占減少流失面積的75.91%。

3.3 水土流失變化成因分析

3.3.1 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整 三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對水土流失具有顯著的影響，第一產(chǎn)業(yè)農(nóng)林牧的開發(fā)、投資是造成水土流失的主要原因，第二、三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對水土流失率的降低具有正面的作用[5]。六盤水大力發(fā)展服務(wù)業(yè)，第三產(chǎn)業(yè)在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中的比例逐漸增加，2015年第三產(chǎn)業(yè)增加值為472.43億元，增長12.9%[6]；2016年第三產(chǎn)業(yè)增加值528.21億元，增長14.7%[7]，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化、調(diào)整，是影響水土流失的重要原因。同時(shí)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的農(nóng)業(yè)人口逐漸減少，對土地開發(fā)的強(qiáng)度下降，不適合耕作的土地已經(jīng)退耕還林，林地面積增加，水土流失的面積也因此減少。

3.3.2 水土流失的綜合治理 在國家政策的支持下，六盤水市按照“生態(tài)產(chǎn)業(yè)化，產(chǎn)業(yè)生態(tài)化”的發(fā)展思路，開展森林資源保護(hù)工作。自2005年來，六盤水市采取了封山育林、人工造林、坡改梯、多種措施進(jìn)行治理，森林覆蓋率由2005年森林覆蓋率上升至26%，在此基礎(chǔ)上，2010年森林覆蓋率上升至37%，到2015年，森林覆蓋率達(dá)48.5%，因此，在2005—2015年的10年間，各侵蝕等級的面積都在不斷的減少。

3.3.3 煤礦開采對水土流失的影響 六盤水市是典型的資源型城市，素有“江南煤都”之稱。2013年全市共有煤礦306個(gè)，煤礦開采對水土流失的影響主要是破壞環(huán)境水土保持功能和土壤結(jié)構(gòu)，加劇水土流失。近年來受國家政策的影響，去除煤炭產(chǎn)能過剩，六盤水市能源局公示了2016年關(guān)閉煤礦16處、去產(chǎn)能589萬t，2017年度擬關(guān)停煤礦9處，退出產(chǎn)能192萬t，礦區(qū)生態(tài)環(huán)境逐漸恢復(fù)，對水土保持起到積極的作用。

3.4 水土流失空間分析 研究發(fā)現(xiàn)，近25年的水土流失的等級中，強(qiáng)度以上的水土流失主要分布在水城縣東南部、六枝西南部；中度侵蝕主要分布在水城縣中部、北部以及六枝的西北部；鐘山區(qū)以微度侵蝕和輕度侵蝕為主，在盤縣范圍內(nèi)，北部和南部的中度侵蝕分布較少，中部以微度侵蝕和輕度侵蝕為主。

4 幾點(diǎn)建議

石漠化是喀斯特地區(qū)的主要生態(tài)環(huán)境問題，而水土流失的則是是石漠化的核心因素，成因多種多樣，由此引發(fā)的生態(tài)問題更是一直受到了各部門的重視，并開展了很多的水土保持措施，在各種影響因子的作用下，各等級的水土流失的變動(dòng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過程。從整體上來看，六盤水市的水土流失以中度侵蝕和輕度侵蝕以及微度侵蝕為主，其中輕度侵蝕在各年中的面積最大，中度次之，其次是微度侵蝕。侵蝕嚴(yán)重的地區(qū)主要在水城縣南部、東南部以及六枝東南部，對于水土流失較為嚴(yán)重的地區(qū)，應(yīng)本著因地制宜的原則，利用多種治理方法進(jìn)行綜合治理，同時(shí)以煤礦去產(chǎn)能為契機(jī)，加大煤礦去的水土流失整理和生態(tài)環(huán)境恢復(fù)。為此，本文提出以下幾點(diǎn)建議：

4.1 利用自然力恢復(fù) 六盤水市典型的資源型城市，同時(shí)也是西南地區(qū)石漠化嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境脆弱。是貴州最為嚴(yán)重的區(qū)域[8]，水土流失的原因很大程度上歸結(jié)于土地的不合理利用。因此，對水土流失治理首先應(yīng)減少人類對自然環(huán)境不合理的干預(yù)，減少山高坡陡地區(qū)的土地墾殖，采取退耕還林還草的措施，利用土地自然生產(chǎn)力和植被的保水蓄水能力恢復(fù)生態(tài)環(huán)境，治理水土流失。

4.2 因地制宜，采用多種手段綜合治理 水土流失的成因多種多樣，不同區(qū)域的水土流失情況更是不盡相同，在開展水土流失治理工作時(shí)，根據(jù)區(qū)域的實(shí)際情況及主導(dǎo)因子采用不同的治理措施。水城縣南部、東南部以及六枝西南部坡度較大，水土流失嚴(yán)重，且年降水季節(jié)性強(qiáng)，可采取坡改梯和人工造林等工程措施，而對于地形較為平坦的盤縣南部、六枝東部及背部地區(qū)，通過人工造林即可，減少坡改梯工程，節(jié)約水土流失的治理成本。

4.3 加大喀斯特地區(qū)水土流失治理研究 六盤水巖溶地貌廣布，地下地表二元結(jié)構(gòu)發(fā)育，由于其自然環(huán)境的復(fù)雜性與特殊性，水土流失的治理難度大。加大巖溶地區(qū)水土流失治理理論研究，探索水土流失的影響因子及主導(dǎo)因素，為水土流失治理決策提供可靠的理論支持。

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（責(zé)編：張宏民）