濱州市水土流失重點防治區(qū)劃分及防治途徑

劉曉華，劉潘偉，張榮華，王貴霞，常 成，張光燦

(1.山東省土壤侵蝕與生態(tài)修復重點實驗室/山東農(nóng)業(yè)大學 林學院，山東 泰安 271018；2.濱州市水利局，山東 濱州 256600； 3.濱州市水文局，山東 濱州 256600)

重點防治區(qū)劃分，是根據(jù)自然和社會條件、水土流失類型、水土流失強度和危害，以及水土流失區(qū)域相似性和區(qū)域間差異性進行的水土保持區(qū)域劃分[1-2]，是水土保持規(guī)劃的重要組成部分，也是提高水土流失防治成效的重要途徑。

為了適應經(jīng)濟社會發(fā)展和滿足《中華人民共和國水土保持法》要求，2013年水利部在原國家級水土流失重點防治區(qū)劃分成果的基礎上，根據(jù)《全國水土保持規(guī)劃國家級水土流失重點防治區(qū)復核劃分技術導則》，充分利用第一次全國水利普查成果，借鑒全國主體功能區(qū)規(guī)劃和已批復實施的水土保持綜合及專項規(guī)劃等，劃定并公告了23個國家級水土流失重點預防區(qū)和17個國家級水土流失重點治理區(qū)[3]。

根據(jù)《中華人民共和國水土保持法》和《山東省水土保持條例》的規(guī)定，山東省劃定了11個省級水土流失重點預防區(qū)(涉及20個縣級行政單位，總面積22 195.1 km2，其中重點預防面積4 454.8 km2)和7個省級水土流失重點治理區(qū)(涉及22個縣級行政單位，總面積29 805.2 km2，其中重點治理面積6 775.4 km2)，其中包括濱州貝殼堤島省級水土流失重點預防區(qū)(涉及濱州市無棣縣的埕口鎮(zhèn)和北海經(jīng)濟開發(fā)區(qū)馬山子鎮(zhèn)，重點預防面積435.4 km2)和鶴伴山省級水土流失重點預防區(qū)(涉及濱州市鄒平縣西董街道辦事處，重點預防面積131.5 km2)[4]。

為進一步明確濱州市水土流失防治重點，有效預防和治理水土流失，促進經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展，本研究綜合考慮濱州市實際情況，在滿足鄉(xiāng)鎮(zhèn)級行政邊界完整性的原則下[1]，利用系統(tǒng)聚類分析和ArcGIS的空間疊置分析工具[5]，采用自上而下與自下而上相結合、先定量研究后定性分析的方法進行了濱州市水土流失重點防治區(qū)劃分[5-9]，旨在為濱州市明確水土流失防治方向、開展水土保持規(guī)劃及制定合理可行的水土流失防治措施提供決策參考和理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

濱州市位于山東省北部、黃河三角洲腹地、渤海灣西南岸，北通渤海，東臨東營市，南連淄博市，西南與濟南市交界，西與德州市接壤，西北隔漳衛(wèi)新河與河北省海興縣、黃驊市相望。全市橫跨黃河兩岸，地理坐標為東經(jīng)117°15′～118°37′、北緯36°41′～38°16′，土地總面積9 600 km2。濱州市地處環(huán)渤海經(jīng)濟區(qū)與黃河經(jīng)濟帶的結合部，作為山東的海上北大門，可為魯北、魯中、魯西和中原地區(qū)開辟更為經(jīng)濟便捷的通道，成為連接東北經(jīng)濟區(qū)與中原經(jīng)濟區(qū)的樞紐。

濱州市地勢南高北低，由西南向東北傾斜，漸次過渡到大海。地處中緯度，屬北溫帶半濕潤半干旱季風性氣候。多年平均降水量574.4 mm(1952—2010年)，汛期6—9月降水量占年降水量的75.2%，年最大降水量1 095.6 mm(1964年)，年最小降水量242.9 mm(2002年)。全年主導風向為東南風，冬季以東北風為主，全年平均風速3.4 m/s，歷史最大風速35.5 m/s，最大風力8～9級。境內(nèi)土壤有潮土、鹽土、褐土、砂姜黑土、風沙土5個土類13個亞類127個土種。屬暖溫帶落葉闊葉林區(qū)，南部山區(qū)樹種較豐富，中部平原地帶樹種較南部山區(qū)少，北部沾化、無棣主要栽耐鹽樹種。在渤海灣年高潮線以上含鹽量較高的地帶，僅能生長檉柳和耐鹽草本植物。

2 基礎資料收集

2.1 基礎數(shù)據(jù)與處理

2.1.1 遙感數(shù)據(jù)

采用2017年3月30 m分辨率的Landsat-8遙感影像，利用高斯克呂格投影、CGCS2000坐標系，在ENVI 5.1和ArcGIS 10.2中對其進行幾何校正、輻射定標、大氣校正、勻色、裁剪和投影變換處理。根據(jù)遙感影像，結合野外調(diào)查，采用人機交互解譯方法，提取土地利用數(shù)據(jù)。依據(jù)遙感影像，提取植被覆蓋指數(shù)(NDVI)，計算植被覆蓋度(FVC)。利用GPS確定野外調(diào)查樣區(qū)并采集樣區(qū)的植被覆蓋數(shù)據(jù)，建立樣區(qū)植被覆蓋度與遙感計算植被蓋度之間的關系，獲得研究區(qū)植被覆蓋度數(shù)據(jù)。

2.1.2 地形數(shù)據(jù)

根據(jù)濱州市30 m分辨率的數(shù)字高程模型DEM，提取坡度和海拔信息，獲得研究區(qū)坡度因子信息。

2.1.3 其他數(shù)據(jù)

山東省土壤類型圖、山東省主體功能區(qū)規(guī)劃、山東省水功能區(qū)劃、濱州市生態(tài)紅線劃分方案、縣級和鄉(xiāng)鎮(zhèn)級行政單元統(tǒng)計數(shù)據(jù)等。

2.1.4 土壤侵蝕強度評價

在獲取研究區(qū)土地利用類型、植被覆蓋和地面坡度3個主導因子的基礎上，利用主導因子與土壤侵蝕的相關關系，結合氣象、地質(zhì)、土壤、巖石等輔助因子，依據(jù)水利部頒發(fā)的標準[10]，評價水力侵蝕強度。利用床面形態(tài)和植被覆蓋，結合氣象、地質(zhì)、土壤、巖石等輔助因子，評價風力侵蝕強度。利用ArcGIS的空間分析功能，獲得鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度上的地形地貌和水土流失等數(shù)據(jù)。

2.2 水土流失現(xiàn)狀資料

濱州市共有水土流失面積378.22 km2，占全市總面積的3.94%(表1)。從土壤侵蝕類型看，水力侵蝕面積為144.36 km2，占全市水土流失總面積的38.17%，風力侵蝕面積為233.86 km2，占61.83%。從不同土壤侵蝕強度看，輕度侵蝕面積占水土流失總面積的79.55%，中度侵蝕占18.41%，其他侵蝕占2.04%。總體分析，濱州市水土流失類型以風力侵蝕為主，侵蝕強度以輕度為主。

表1 濱州市水土流失統(tǒng)計 km2

從空間分布上看，水力侵蝕主要發(fā)生在鄒平縣的西董街道辦事處、臨池鎮(zhèn)、青陽鎮(zhèn)、黛溪街道辦事處南部、好生街道辦事處南部、黃山街道辦事處西部及博興縣的錦秋街道辦事處、湖濱鎮(zhèn)南部、興福鎮(zhèn)南部和曹王鎮(zhèn)南部。風力侵蝕主要發(fā)生在濱城區(qū)西部濱博高速以西、小開河干渠以東，東部秦皇臺鄉(xiāng)、梁才街道辦事處；鄒平縣西北部黃河以南小清河以北區(qū)域，包括碼頭鎮(zhèn)、臺子鎮(zhèn)、魏橋鎮(zhèn)北部；博興縣東北部黃河以南、北支新河以北區(qū)域，主要分布在純化鎮(zhèn)、喬莊鎮(zhèn)、陳戶鎮(zhèn)、龐家鎮(zhèn)；沾化區(qū)東部潮河以西濱孤路以東區(qū)域，包括下河鄉(xiāng)、利國鄉(xiāng)、泊頭鎮(zhèn)；無棣縣東北部小開河兩岸，包括北海經(jīng)濟開發(fā)區(qū)、碣石山鎮(zhèn)、埕口鎮(zhèn)；陽信縣中部德惠新河以東，小開河輸沙渠以西，勾盤河兩岸，包括溫店鎮(zhèn)、勞店鎮(zhèn)、流坡塢鎮(zhèn)、河流鎮(zhèn)、翟王鎮(zhèn)、水落坡鎮(zhèn)。

2.3 水土保持區(qū)劃資料

在全國水土保持區(qū)劃[11]中，濱州市涉及3個三級區(qū)，分別為魯中南低山丘陵土壤保持區(qū)(鄒平縣)、津冀魯渤海灣生態(tài)維護區(qū)(無棣縣、北海經(jīng)濟開發(fā)區(qū)、沾化區(qū))、黃泛平原防沙農(nóng)田防護區(qū)(濱城區(qū)、經(jīng)濟開發(fā)區(qū)、高新技術產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)、惠民縣、陽信縣、博興縣)?？紤]到濱州市的實際情況，根據(jù)黃河沿岸、黃泛平原、風力侵蝕分布、土壤類型、地貌類型等，將鄒平縣碼頭鎮(zhèn)、臺子鎮(zhèn)、魏橋鎮(zhèn)北部劃分至黃泛平原防沙農(nóng)田防護區(qū)；依據(jù)地貌類型，結合水力、風力侵蝕分布，將鄒平縣、博興縣部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)劃分至山前沖積平原區(qū)(表2)。

表2 濱州市水土保持區(qū)劃

3 重點防治區(qū)劃分

3.1 劃分方法

在國家、省級水土流失重點防治區(qū)劃分的基礎上，綜合考慮濱州市水土流失、地形地貌、林草植被、土地利用、水土保持基礎功能、河流水系、生態(tài)紅線等，同時兼顧各縣級行政單元水土流失治理規(guī)劃方向，運用系統(tǒng)聚類與GIS空間疊置分析工具，采用自上而下與自下而上相結合、先定量研究后定性分析的方法，進行濱州市水土流失重點防治區(qū)劃分。具體劃分方法為：①收集基礎數(shù)據(jù)，根據(jù)水土流失面積與強度、土地利用、地形坡度、林草覆蓋度、集中連片面積等定量指標，運用系統(tǒng)聚類與GIS空間疊置分析工具，對各項定量指標進行數(shù)據(jù)標準化和系統(tǒng)聚類分析；②根據(jù)水土流失危害程度、水土保持基礎功能、水功能、生態(tài)紅線等定性因素，并考慮各縣級行政單元水土流失治理規(guī)劃方向，對聚類結果進行分析和適當調(diào)整，形成濱州市水土流失重點預防區(qū)和重點治理區(qū)劃分結果圖。

3.1.1 劃分指標

(1)水土流失重點預防區(qū)。①定量指標：土壤侵蝕強度、林草覆蓋度、地形坡度、集中連片面積。②定性因素：區(qū)域是否涉及水源涵養(yǎng)、水質(zhì)維護、生態(tài)維護、防災減災等水土保持功能；是否處于江河源頭區(qū)、飲用水源保護區(qū)、自然保護區(qū)、風景名勝區(qū)、重要濕地、水功能區(qū)中的自然保護區(qū)和重要源頭水保護區(qū)；水土流失潛在危險危害程度。

(2)水土流失重點治理區(qū)。①定量指標：土壤侵蝕強度、水土流失面積占總土地面積的比例、中度以上水土流失面積占水土流失面積的比例、集中連片面積。②定性因素：水土流失危害程度、水土流失治理的緊迫性、民生要求的迫切性。

3.1.2 劃分原則

水土流失重點防治區(qū)服務于水土保持的預防和治理工作，既要考慮水土流失的類型、強度和自然環(huán)境條件等因素，更要考慮各級政府水土流失防治和管理工作的實際需要，是一個技術管理層面上的分區(qū)工作。因此，在劃分過程中需綜合考慮各種因素，并應遵循統(tǒng)籌協(xié)調(diào)原則、集中連片原則、相似性和差異性原則、定性和定量相結合原則、優(yōu)先原則。

3.1.3 分區(qū)間關系

水土流失重點預防區(qū)和水土流失重點治理區(qū)不能重疊、不能交叉。當同時滿足重點預防區(qū)和重點治理區(qū)條件時，以重點預防區(qū)優(yōu)先。水土流失重點防治區(qū)和涉及濱州市的省級水土流失重點防治區(qū)的預防保護范圍以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單元劃分，并考慮行政區(qū)域邊界。符合定量或定性標準，并達到規(guī)模要求的應劃為水土流失重點防治區(qū)。

3.2 劃分成果

3.2.1 水土流失重點治理區(qū)

在有關行政主管部門劃定的濱州市主要城鎮(zhèn)區(qū)域(鄉(xiāng)鎮(zhèn)以上城區(qū))外，劃定重點治理區(qū)面積280.65 km2，占全市總面積的2.92%，詳見表3和圖1。

3.2.2 水土流失重點預防區(qū)

在省級重點預防區(qū)、行政主管部門劃定的濱州市永久基本農(nóng)田和引黃干渠兩側外延100 m范圍外，劃定水土流失重點預防區(qū)775.75 km2，占全市總面積的8.08%，詳見表4和圖1。

表3 濱州市重點治理區(qū)分布 km2

表4 濱州市重點預防區(qū)分布 km2

圖1 濱州市水土流失重點防治區(qū)

4 防治途徑

4.1 重點治理區(qū)

結合濱州市水土保持區(qū)劃結果，對區(qū)域內(nèi)的自然條件、社會經(jīng)濟條件、水土流失狀況及水土保持現(xiàn)狀進行分析，明確區(qū)劃內(nèi)的重點治理區(qū)目前存在的主要問題，提出水土流失治理方向和途徑。

4.1.1 魯中南低山丘陵土壤保持區(qū)

區(qū)域地面起伏大、土層薄弱、植被稀少、降雨侵蝕及冬凍春融造成表土風化剝落，是形成水土流失的主要因素。水土流失以輕度和中度水蝕為主，主要分布在坡耕地、坡式梯田、退化的荒草地、疏林地及沙礫化嚴重的土地。該區(qū)域的治理方向和途徑是：以小流域為單元，把25°以下土層較厚的坡耕地改為水平梯田，并修建塘壩、蓄水池等小型水利水保工程；對立地條件較好地段，分山劃段，采取以戶作業(yè)的組織形式結合坡改梯工程發(fā)展經(jīng)濟林。

4.1.2 津冀魯渤海灣生態(tài)維護區(qū)

該區(qū)域工業(yè)企業(yè)密集，水資源短缺，地下水超采，河流水污染問題突出；沿海地區(qū)土壤板結和鹽堿化嚴重；水土流失以風蝕為主，兼有水蝕，河灘階地和古河道有沙化土地分布，春冬季風蝕嚴重。該區(qū)域治理方向和途徑為：通過挖溝排鹽、深耕、施肥、栽植耐鹽堿植物品種、換土和排堿降漬等措施進行鹽堿地改造。

4.1.3 黃泛平原防沙農(nóng)田防護區(qū)

該區(qū)域存在大片的風沙區(qū)，土壤質(zhì)地松軟，抗蝕性差，幼林郁閉度低，受風力作用和降雨侵蝕水土流失明顯；防洪排澇河道、引黃干渠渠道及平原水庫周邊水系多年清淤棄沙，向周邊傾倒廢棄物，加之中心城區(qū)建設等人為破壞，造成了一定的水土流失；水土流失以古河道、引黃灌區(qū)、濱河濱湖地帶風蝕為主，兼有一定邊岸水蝕。該區(qū)域治理方向和途徑為：開展平原風沙區(qū)治理，整平風沙區(qū)土丘，以現(xiàn)有的河、溝、渠、路為依托，建設農(nóng)田林網(wǎng)、發(fā)展經(jīng)濟林。

4.1.4 山前沖積平原區(qū)

該區(qū)域水土流失主要由人為活動導致，一是小清河、杏花河、預備河、孝婦河等排澇河道水系兩岸多年清淤棄沙、亂堆亂放，二是中心城區(qū)建設擾動地表、破壞植被、大量棄土棄渣。該區(qū)域治理方向和途徑為：在排澇河道治理區(qū)建設水系防護林；禁止在水系治理區(qū)取土、開展開發(fā)建設活動，禁止傾倒廢棄物。

4.2 重點預防區(qū)

該區(qū)域生態(tài)狀況良好，且多為重要水源地，水土流失較輕，但是潛在水土流失危險程度較高。該區(qū)防治方向是：以維護生態(tài)、改善水質(zhì)、涵養(yǎng)水源為主；在防洪排澇河道、黃河干渠渠道及平原水庫等水系區(qū)建設水系防護林帶；在北部沿海人口稀少濕地和南部山區(qū)殘次林地、疏林地及25°以上人工造林困難區(qū)域?qū)嵭蟹庥Ｗo。

5 結 論

在國家、省級水土流失重點防治區(qū)劃分的基礎上，結合濱州市實際情況，以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為基本劃分單元，運用系統(tǒng)聚類與ArcGIS空間疊置分析工具，采用自上而下與自下而上相結合、先定量研究后定性分析的方法，進行了濱州市水土流失重點防治區(qū)劃分。劃定水土流失重點預防區(qū)775.75 km2，占全市總面積的8.08%；劃定重點治理區(qū)280.65 km2，占全市總面積的2.92%。針對不同區(qū)域提出了不同的防治途徑，可為濱州市明確水土流失防治方向、開展水土保持規(guī)劃提供決策參考和理論依據(jù)。

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[3] 中華人民共和國水利部.水利部辦公廳關于印發(fā)《全國水土保持規(guī)劃國家級水土流失重點預防區(qū)和重點治理區(qū)復核劃分成果》的通知(辦水?！?013〕188號)[EB/OL].(2013-08-12)[2017-06-08].http://www.swcc.org.cn/desc.asp?id=43072.

[4] 山東省水利廳.我省劃定省級水土流失重點防治區(qū)《關于發(fā)布省級水土流失重點預防區(qū)和重點治理區(qū)的通告》(魯水保字〔2016〕1號)[EB/OL]. (2016-02-03) [2017-06-11]. http://www.sdwr.gov.cn/xwzx/gsgg/201602/t20160203_205479.html.

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[11] 中華人民共和國水利部．水利部辦公廳關于印發(fā)《全國水土保持區(qū)劃(試行)》的通知(辦水保〔2012〕512號)[EB/OL]．(2012-11-15) [2017-06-08]. http://zwgk.mwr.gov.cn/zfxxgkml/201212/t20121214_335132.html.