贛州市崩崗侵蝕分布特征與影響因子分析

廖凱濤,劉 艷,劉 荃,宋月君,黃宏勝

(1.江西師范大學 地理與環(huán)境學院,南昌 330022;2.江西省水利科學院 江西省土壤侵蝕與防治重點實驗室,南昌 330029;3.江西農業(yè)大學 國土資源與環(huán)境學院,南昌 330045)

江西省的崩崗數(shù)量與面積位居南方紅壤丘陵區(qū)第2位[1]，其中贛州市崩崗數(shù)量32 923個，面積12 856.1 hm2，均為江西省各市之首[2]，是我國南方紅壤丘陵區(qū)崩崗侵蝕的典型區(qū)域[3]。當?shù)厣鷳B(tài)安全、糧食安全以及人民生命安全一直受到崩崗侵蝕的威脅，“興國要亡國，寧都要遷都”，“龍回千百家，家家米淘沙，一家不淘沙，就不成人家”，這些都是贛州崩崗侵蝕區(qū)“沙進、田毀、人退”的真實寫照[4]。贛州市是全國水土保持改革試驗區(qū)，有必要對贛州市的崩崗分布特征和影響因子進行分析，為當?shù)乇缻徢治g防治工作提供數(shù)據(jù)參考與依據(jù)。

灰色關聯(lián)度是一種可以明確系統(tǒng)中各因素之間的主要關系，并定量描述和比較各因素的影響力的方法[5-6]，在泥石流[7]、滑坡等[8-9]災害影響因子分析評價運用廣泛。吳鐘騰等[10]基于野外詳細調查，采用灰色關聯(lián)度法分析了安溪縣崩崗的降雨持續(xù)時間、降雨量、植被覆蓋率和孔隙度4個影響因子的權重，結果表明該方法也能用于崩崗侵蝕因子的定量判斷，但未對崩崗侵蝕發(fā)生造成影響的其他影響因素，如地形[11]、土壤[12]與人為活動等[13]進行分析。

基于此，本文以2015年贛州市崩崗普查數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，分析各縣(市、區(qū))的崩崗分布特征；采用灰色關聯(lián)度法分析各縣市區(qū)崩崗與海拔高度、坡度、坡向、坡型、成土母質、土壤類型、降雨侵蝕力、距河流距離、植被覆蓋度與土地利用類型共10個影響因子關聯(lián)度，探究影響崩崗侵蝕規(guī)模的關鍵影響因子及其作用強度，為贛州市崩崗形成機理研究以及崩崗水土流失防治工作提供數(shù)據(jù)參考與依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

贛州市位于江西省南部，地處贛江上游，位于北緯24°29′—27°09′，東經(jīng)113°54′—116°38′。贛州市下轄贛縣區(qū)、興國縣、瑞金市等18個縣市區(qū)，總面積3.94萬km2，占江西省總面積的23.6%。研究區(qū)地貌以山地、丘陵和盆地為主；水系眾多，是贛江和東江的發(fā)源地；巖層以火成巖和變質巖為主；氣候為亞熱帶濕潤季風氣候區(qū)，降雨多集中于春夏季，多年平均降雨量為1 080 mm，多年平均氣溫為19.2℃；土地利用類型以林地為主，耕地次之；自然土壤類型主要包括紅壤、紫色土、山地黃壤等；森林樹種垂直分布比較明顯，海拔1 000 m以下馬尾松、杉木、油茶等為主，海拔1 000 m以上多為天然灌木類。

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源與因子選取

贛州市崩崗分布數(shù)據(jù)主要來源于2015年江西省水土保持規(guī)劃崩崗調查更新數(shù)據(jù)成果，包括崩崗點位坐標、面積、形態(tài)和穩(wěn)定程度等信息。

綜合分析學者已有的研究成果[12,14]，選取對崩崗侵蝕發(fā)育影響較大的10個影響因子(海拔高度、坡度、坡向、坡型、成土母質、土壤類型、降雨侵蝕力、距河流距離、植被覆蓋度及土地利用類型)。海拔高度(m)、坡度(0°～90°)、坡向(0°～360°)以及坡型(地表曲率)，利用高程數(shù)據(jù)ASTER GDEM數(shù)據(jù)通過ArcGIS的空間分析功能提?。痪嗪恿骶嚯x(m)因子為崩崗點距其周邊河流最短的距離；土壤類型來源于1∶100萬中華人民共和國的土壤圖，包括紅壤、黃壤、紫色土、潮土和石灰土；成土母質來源于1∶250萬的中國地質圖，包括第四紀紅黏土、河湖沉積物、紅砂巖、花崗巖、泥質巖、石灰?guī)r、石英巖、紫色頁巖；降雨侵蝕力因子通過中國氣象數(shù)據(jù)共享網(wǎng)(https:∥data.cma.cn/)獲取贛州市及其周邊25個氣象站點的1986—2015年日降雨量采用章文波等[15]方法計算獲得；植被覆蓋度由2015年Landsat數(shù)據(jù)提取的NDVI計算獲得；土地利用數(shù)據(jù)采用2015年1∶10萬的江西省土地利用數(shù)據(jù)，來源于地理國情監(jiān)測云平臺(http:∥www.dsac.cn/)[16]，包括耕地、林地、草地、水域、城鎮(zhèn)居民建設用地和未利用地。

2.2 灰色關聯(lián)度

灰色關聯(lián)度研究法通過比較序列(子序列)與參考序列(母序列)之間的曲線相似性來確定比較序列與參考序列之間的相關性[17]。為同一系統(tǒng)內各影響因素的變量量化提供了標準，并能有效地處理不確定變量之間的相關性，通常包括以下4個步驟：確定分析數(shù)列、原始數(shù)據(jù)變換、計算關聯(lián)系數(shù)、求關聯(lián)度、排關聯(lián)序。

根據(jù)選取的影響因子：海拔高程、坡型、坡度、坡向、土地利用類型、成土母質、土壤類型、距河流距離、降雨侵蝕力、植被覆蓋度以及崩崗侵蝕面積組成數(shù)列Xi={X1，X2，X3，X4，X5，X6，X7，X8，X9，X10，X11}(i=1，…，11)，其中X1—X10作為子序列，X11為母序列。選取贛州地區(qū)18個縣市區(qū)作為研究對象，它們組成數(shù)列Yj={贛縣，龍南，于都，安遠，崇義，大余，定南，會昌，南康，寧都，全南，瑞金，上猶，石城，信豐，興國，尋烏，章貢}(j=1，…，18)。

部分影響因子是定性數(shù)據(jù)，需對其進行賦值，其中成圖母質共有第四紀紅黏土、河湖沉積物、紅砂巖、花崗巖、泥質巖、石灰?guī)r、石英巖、紫色頁巖8類，分別將它們賦值為1～8；土壤類型有紅壤、黃壤、紫色土、潮土、石灰土5類，分別將它們賦值為1～5；土地利用類型有耕地、林地、草地、水域、城鎮(zhèn)居民建設用地和未利用地6類，分別將它們賦值為1～6。通過ArcGIS空間分析功能將影響因子柵格圖的屬性值提取到崩崗點圖層，然后根據(jù)不同的行政區(qū)，對數(shù)據(jù)進行無量綱并計算關聯(lián)系數(shù)，根據(jù)關聯(lián)系數(shù)排出關聯(lián)序。

3 結果與分析

3.1 贛州市崩崗分布特征

由表1可知，從崩崗分布數(shù)量來看，排在前5位的分別為龍南縣、贛縣區(qū)、于都縣、興國縣和石城縣，總數(shù)達到17 917個，占到總數(shù)量的55.34%；其中龍南縣的崩崗數(shù)量最多，4 354個，占到總數(shù)的13.48%；剩余各行政區(qū)內的崩崗數(shù)量較少，均不超過2 500個，占比均在8%以下，其中章貢區(qū)最少為42個。從崩崗分布面積來看，排在前5位的分別為贛縣區(qū)、于都縣、興國縣、信豐縣和龍南縣，總面積為8 951.40 hm2，占總面積的69.63%；特別是分布在贛縣區(qū)的崩崗面積最大，為3 860.52 hm2，占總面積的30.03%，剩下的各縣(市、區(qū))崩崗面積較少，占比在0.13%～7.65%。從各縣(市、區(qū))人口密度來看，除章貢區(qū)外，排在前五位的南康區(qū)、贛縣區(qū)、興國縣、信豐縣和于都縣的崩崗數(shù)量為15 096個，占到崩崗總數(shù)的45.85%；面積為8 499.93 hm2，占崩崗總面積的66.12%，人口密度的大小，可能對崩崗侵蝕的發(fā)生發(fā)育具有一定的貢獻性[4]。從崩崗分布密度來看，排在前五位的分別為龍南縣、石城縣、于都縣、贛縣區(qū)和上猶縣，其中密度最大的為龍南縣2.64個/km2，最小的為章貢區(qū)0.09個/km2。從崩崗數(shù)量空間分布看(圖1)，崩崗主要分布在贛縣、興國、于都為主的贛州市北部區(qū)域，贛州市東部與西部分布較少，總體特點是由北向南減少，由東北向西南先增多再減少。

表1 贛州市各行政區(qū)崩崗統(tǒng)計

圖1 贛州市各縣(市區(qū))崩崗分布

3.2 各縣(市、區(qū))崩崗侵蝕影響因子分析

崩崗的面積能直接反映崩崗侵蝕范圍的大小，本文選取崩崗面積作為參考變量，其他影響因子作為比較變量，兩種變量進行對比分析崩崗侵蝕與各影響因子之間的關聯(lián)度。

由表2可知，贛州市各縣(市、區(qū))的崩崗侵蝕與10個影響因子均存在密切的相關性，但不同縣(市、區(qū))的影響因子關聯(lián)系數(shù)還存在一定的差異。贛縣區(qū)、龍南縣、于都縣、安遠縣、大余縣、定南縣、會昌縣、南康區(qū)、上猶縣、石城縣、信豐縣和尋烏縣12個縣區(qū)的崩崗侵蝕與10個影響因子的關聯(lián)系數(shù)均在0.9以上，其中平均關聯(lián)系數(shù)排名前3的是石城縣、尋烏縣和信豐縣；章貢區(qū)的關聯(lián)系數(shù)最小，在0.66～0.75，其次崇義縣，在0.75～0.82；其余的縣市區(qū)均在0.8以上。

表2 崩崗影響因子灰色關聯(lián)度分析結果

安遠縣崩崗侵蝕影響因子關聯(lián)度排序前3的為降雨侵蝕力、海拔高度、土壤類型，最小的為坡度；大余縣崩崗侵蝕影響因子關聯(lián)度排序前3的為降雨侵蝕力、坡型、土地利用類型，最小的為植被覆蓋度；定南縣崩崗侵蝕影響因子關聯(lián)度排序前3的為降雨侵蝕力、海拔高度、成土母質，最小的為土壤類型；南康縣崩崗侵蝕影響因子關聯(lián)度排序前3的為降雨侵蝕力、坡型、坡度，最小的為海拔高度；瑞金市崩崗侵蝕影響因子關聯(lián)度排序前3的為降雨侵蝕力、海拔高度、坡型，最小的為植被覆蓋度；尋烏縣崩崗侵蝕影響因子關聯(lián)度排序前3的為降雨侵蝕力、海拔高度、坡型，最小的為植被覆蓋度；上猶縣崩崗侵蝕影響因子關聯(lián)度排序前3的為降雨侵蝕力、坡型、海拔高度，最小的為植被覆蓋度；信豐縣崩崗侵蝕影響因子關聯(lián)度排序前3的為降雨侵蝕力、海拔高度、坡度，最小的為成土母質；會昌縣崩崗侵蝕影響因子關聯(lián)度排序前3的為海拔高度、土地利用類型、坡型，最小的為降雨侵蝕力；興國縣崩崗侵蝕影響因子關聯(lián)度排序前3的為海拔高度、降雨侵蝕力、坡度，最小的為土壤類型；贛縣區(qū)崩崗侵蝕影響因子關聯(lián)度排序前3的為海拔高度、土地利用類型、坡型，最小的為降雨侵蝕力；于都縣崩崗侵蝕影響因子關聯(lián)度排序前3的為海拔高度、坡度、坡型，最小的為土壤類型；崇義縣崩崗侵蝕影響因子關聯(lián)度排序前3的為坡型、海拔高度、降雨侵蝕力，最小的為植被覆蓋度；石城縣崩崗侵蝕影響因子關聯(lián)度排序前3的為坡型、坡度、海拔高度，最小的為土地利用類型；章貢區(qū)崩崗侵蝕影響因子關聯(lián)度排序前3的為坡型、坡度、成圖母質，最小的為土壤類型；龍南縣崩崗侵蝕影響因子關聯(lián)度排序前3的為坡型、海拔高度、降雨侵蝕力，最小的為植被覆蓋度；寧都縣崩崗侵蝕影響因子關聯(lián)度排序前3的為坡度、坡型、植被覆蓋度，最小的為坡向；全南縣崩崗侵蝕影響因子關聯(lián)度排序前3的為坡度、坡型、土地利用類型，最小的為降雨侵蝕力。

降雨侵蝕力因子關聯(lián)度排序為第一位的縣(市、區(qū))有8個，除崇義縣、寧都縣、瑞金市和章貢區(qū)的關聯(lián)系數(shù)在0.9以下，其他各縣(市、區(qū))均在0.9以上；海拔高度因子關聯(lián)度排序為第一位的縣(市、區(qū))有4個，除崇義縣、寧都縣、全南縣和章貢區(qū)的關聯(lián)系數(shù)在0.9以下，其他各縣(市、區(qū))的均在0.9以上；坡型因子關聯(lián)度排序為第一位的縣(市、區(qū))有4個，坡度因子關聯(lián)度排序為第一位的縣(市、區(qū))有2個。降雨侵蝕力、海拔高度或坡度關聯(lián)度排名前3的縣(市、區(qū))有11個，分別是龍南縣、安遠縣、大余縣、定南縣、南康區(qū)、瑞金市、上猶縣、信豐縣、興國縣、崇義縣以及尋烏縣，表明崩崗侵蝕與水力因子及地形因子關聯(lián)度最大；贛縣區(qū)、崇義縣、石城縣及于都縣4縣區(qū)與地形因子關聯(lián)度最大；其余各縣(市、區(qū))中與崩崗侵蝕關聯(lián)度最大的影響因子中也均有地形因子的存在，表明包括海拔高度、坡型曲率、坡度以及坡向的地形因子對崩崗侵蝕的關聯(lián)性最高，海拔高度會影響到地形地貌的發(fā)育，海拔的高低與風化巖體的剝蝕、沉積具有緊密聯(lián)系，直接影響到風化殼厚度，海拔較低時風化物較深厚，并且受人為不當影響也較多；坡型上凹形坡中部侵蝕劇烈，易在下部形成堆積，多活動型崩崗；隨著坡度增加土壤侵蝕量也會逐漸增加，而坡向選擇上陽坡的崩崗更多，因為光照不同使得氣溫、土溫以及降水蒸發(fā)都會不同，形成小氣候，造成崩崗侵蝕。

4 討論與結論

(1)贛州崩崗侵蝕地貌分布特征為中間多，兩邊少，主要在龍南縣、贛縣區(qū)、于都縣、興國縣和石城縣，總數(shù)達到17 917個，占到全市崩崗總數(shù)量的55.34%。

(2)贛州市各縣(市、區(qū))的崩崗侵蝕與10個影響因子均存在密切的相關性，但不同縣(市、區(qū))的影響因子關聯(lián)系數(shù)存在一定差異。地形因子關聯(lián)排序第一的縣(市、區(qū))有10個，水力因子關聯(lián)排序第一的縣(市、區(qū))有8個，崩崗侵蝕主要受地形因子影響，其次是水力因子，崩崗侵蝕是一種在重力和水力侵蝕雙重驅動下的復雜土壤侵蝕類型，由于各縣(市、區(qū))所處的自然區(qū)位以及不同的人類活動影響，其崩崗侵蝕影響因子存在一定的區(qū)位特殊性，因此在崩崗侵蝕防治過程中，應采取針對性防治措施，開展有的放矢的綜合治理。

在贛縣區(qū)、崇義縣等以地形因子影響最大的地區(qū)，地形破碎不穩(wěn)定，坡度大，應當根據(jù)實際地形、海拔等因素，重點進行削坡整地來達到降坡、穩(wěn)坡、創(chuàng)造適宜的地形，并輔以其他治理措施；在尋烏縣、上猶縣等以水力因子(降雨侵蝕力)影響最大的地區(qū)，重點通過設置坡面的截流排水溝，實施喬灌草的植物水保防護措施體系，降低水力因子在崩崗發(fā)育前期的作用，并輔以其他治理措施。在龍南縣、安遠縣等以兩種因子交互作用的地區(qū)，可以通過建立水土保持林以及開發(fā)經(jīng)果林，修建谷坊等工程措施來預防地表土壤流失。