基于GIS的六盘水市水土流失调查分析

张坤礼+邓健+李永吉+张腾江+陈贤

摘 要：区域水土流失的研究是我国水土流失中的重点，而南方水蚀区的水土流失的动态研究较少， 水土流失已经成为社会经济发展中不可忽视的社会问题和环境问题，开展区域水土流失分析评价与研究十分有必要。该文利用3S技术，以ASTER GDEM 30mDEM为基础数据提取贵州省六盘水市坡度数据，与六盘水市1990—2015年土地利用数据进行叠加分析，参照中华人民共和国《土壤侵蚀分类分级标准》（SL190—2007），结合六盘水市实际情况评定六盘水市水土流失等级，对近25年水土流失状况进行动态监测。结果表明，六盘水市水土流失状况是一个波动起伏的过程，但总体上水土保持有所改善。并且分析了其变化特征、规律及产生的原因，提出了相应的治理措施。

关键词：六盘水市；水土流失；动态监测；GIS

中图分类号 S157 文献标识码 A 文章编号 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

水土流失與农林牧的生产紧密相关，主要表现为大量水土流失导致土层变薄，土壤肥力下降，严重的情况下还会对生态环境产生较大的负面影响。我国西南地区水土流失严重，水土流失导致基岩裸露，从而造成三大生态灾害中的—种——石漠化。贵州水土流失分布总的趋势是西北部严重于东南部，从行政区划单位看，毕节、六盘水的水土流失最为严重[1]。

我国早期的水土流失调查大多基于定性的地貌调查方法或制图学方法，类型和等级划分依据简单。从1985年至今，以陆地资源卫星MSS和TM影像为主要信息源，开展了3次全国范围的土壤侵蚀遥感调查，基本查明了中国的水土流失状况[2]。我国是世界上水土流失最严重的国家，同时水土流失也是世界性的环境问题。美国Wischmeier和Smith利用美国国家数据中心收集的10000多个小区的年径流和土壤流失基础资料，研制出著名的经验统计模型通用土壤流失方程，后来对USLE模型作了适当调整命名为RUSLE，并且RUSLE还被开发为计算机软件模型。尽管RUSLE模型得到广泛的认可，但其各个因子难以确定。

区域水土流失是我国水土流失研究中的重点领域。通过研究近25年水土流失演变规律，变化特征，预测发展趋势，弥补喀斯特地区水土流失资料的不足。本研究基于3S技术对六盘水市水土流失现状进行调查和遥感监测，分析六盘水市水土流失的现状，对该地区水土保持、维护生态平衡及农业可持续发展提出初步意见和对策，为生态环境监测与保护提供依据。

1 研究区域概况

六盘水市位于贵州省西部，所辖六枝特区、盘县、钟山区、水城县4个县级政区。西与云南省接壤，地处滇东高原和广西丘陵及黔西北高原向黔中高原过渡的斜坡地带，其地势东南低于西北。地理位置为北纬25°19′44"～26°55′33"、东经104°18′20"～105°42′50"，属亚热带湿润季风气候，降水集中，夏季平均温度19℃，全年平均温度13～14°C，最高海拔2900.6m，最低海拔586m。

六盘水市是典型的资源型城市，2015年原煤产量为6274.610万t，煤炭资源的开采，对土地资源造成破坏，煤炭开采、运输、堆积以及交通路线建设等过程造成植被破坏[3]，土壤疏松性增加，土壤抗侵蚀能力减弱，很容易引发水土流失。尽管近年的生态和工程治理，水土流失得到有效的治理，但局部地区形势仍然不容乐观。

2 数据来源与处理

2.1 坡度数据 采用ASTER GDEM数据作为坡度数据提取的数据源，水平精度30m[4]。利用ArcGis的表面分析功能提取坡度并重新分类，分为6类，即0～5°，5～8°，8～15°，15～25°，25～35°以及大于35°，得到坡度数据，如图1所示。

2.2 土地利用类型数据 1990—2000年土地利用数据源于中国科学院寒区旱区科学数据中心，2005—2015年数据采用中国科学院地理科学与资源研究所数据中心提供的数据。所有数据均采用LUCC（Land-Use and Land-Cover Change）分类体系，共分6个一级分类，本课题研究采用6个一级分类，分别为耕地、林地、草地、水域、建筑用地以及未利用地。所有数据采用Albers正轴等面积双标准纬线圆锥投影，南标准纬线：北纬25°，北标准纬线：北纬47°，中央经线：东经105°，坐标原点：东经105°与赤道的交点，起始纬线：0°。

3 结果与分析

3.1 近25年各侵蚀等级面积 基于ArcGis软件空间叠加分析功能，将1990—2015年的土地利用数据和坡度数据进行叠加，按照中华人民共和国《土壤侵蚀分类分级标准》（SL190—2007）评定六盘水市水土流失等级。由表1可以看出，在近25年中，六盘水市各侵蚀等级以轻度侵蚀和中度侵蚀占主，轻度侵蚀的面积在近25年中均大于中度侵蚀 ，其次为微度侵蚀。按照各侵蚀等级的面积由大到小排序分别为：轻度侵蚀、中度侵蚀、微度侵蚀、强度侵蚀、极强度侵蚀。

3.2 近25年各侵蚀等级的动态变化

3.2.1 各侵蚀等级的动态变化 微度侵蚀和轻度侵蚀均在在1990—1995年、2000—2005年呈现上身趋势，1995—2000年、2005—2015年呈下降趋势；中度和强度侵蚀面积在1995年至2000年为增加，其余年份均为下降；极强度侵蚀面积在1995年至2005年增加1.99km2，在其余每5年下降。总体而言，2005—2015年之间这10年中，所有侵蚀等级均呈不同等级的下降。用所研究年份后一年减前一年数据，得出每5年不同侵蚀等级面积变化数据如表3。

3.2.2 水土流失动态变化的特点 （1）水土流失面积减少：由表3可知，水土流失面积不断减少，1990—2005年，各侵蚀等级的面积均有所下降，在2005—2015年这10年中，各侵蚀等级均呈下降趋势，水土流失面积都有不同程度的减少。（2）水土流失强度降低：对比研究1990年和2015年水土流失发现，六盘水市微度侵蚀减少30.37km2，轻度侵蚀减少9.65km2，中度侵蚀减少29.06km2，强度侵蚀减少8.12km2，极强度减少1.08km2，强度以上减少9.2km2，占减少流失面积的。微度侵蚀和中度侵蚀面积减少最多，总计59.43km2，占减少流失面积的75.91%。

3.3 水土流失变化成因分析

3.3.1 产业结构调整 三次产业结构对水土流失具有显著的影响，第一产业农林牧的开发、投资是造成水土流失的主要原因，第二、三产业的发展对水土流失率的降低具有正面的作用[5]。六盘水大力发展服务业，第三产业在产业结构中的比例逐渐增加，2015年第三产业增加值为472.43亿元，增长12.9%[6]；2016年第三产业增加值528.21亿元，增长14.7%[7]，产业结构的不断优化、调整，是影响水土流失的重要原因。同时，随着社會经济的发展，从事农业生产活动的农业人口逐渐减少，对土地开发的强度下降，不适合耕作的土地已经退耕还林，林地面积增加，水土流失的面积也因此减少。

3.3.2 水土流失的综合治理 在国家政策的支持下，六盘水市按照“生态产业化，产业生态化”的发展思路，开展森林资源保护工作。自2005年来，六盘水市采取了封山育林、人工造林、坡改梯、多种措施进行治理，森林覆盖率由2005年森林覆盖率上升至26%，在此基础上，2010年森林覆盖率上升至37%，到2015年，森林覆盖率达48.5%，因此，在2005—2015年的10年间，各侵蚀等级的面积都在不断的减少。

3.3.3 煤矿开采对水土流失的影响 六盘水市是典型的资源型城市，素有“江南煤都”之称。2013年全市共有煤矿306个，煤矿开采对水土流失的影响主要是破坏环境水土保持功能和土壤结构，加剧水土流失。近年来受国家政策的影响，去除煤炭产能过剩，六盘水市能源局公示了2016年关闭煤矿16处、去产能589万t，2017年度拟关停煤矿9处，退出产能192万t，矿区生态环境逐渐恢复，对水土保持起到积极的作用。

3.4 水土流失空间分析 研究发现，近25年的水土流失的等级中，强度以上的水土流失主要分布在水城县东南部、六枝西南部；中度侵蚀主要分布在水城县中部、北部以及六枝的西北部；钟山区以微度侵蚀和轻度侵蚀为主，在盘县范围内，北部和南部的中度侵蚀分布较少，中部以微度侵蚀和轻度侵蚀为主。

4 几点建议

石漠化是喀斯特地区的主要生态环境问题，而水土流失的则是是石漠化的核心因素，成因多种多样，由此引发的生态问题更是一直受到了各部门的重视，并开展了很多的水土保持措施，在各种影响因子的作用下，各等级的水土流失的变动是一个动态变化的过程。从整体上来看，六盘水市的水土流失以中度侵蚀和轻度侵蚀以及微度侵蚀为主，其中轻度侵蚀在各年中的面积最大，中度次之，其次是微度侵蚀。侵蚀严重的地区主要在水城县南部、东南部以及六枝东南部，对于水土流失较为严重的地区，应本着因地制宜的原则，利用多种治理方法进行综合治理，同时以煤矿去产能为契机，加大煤矿去的水土流失整理和生态环境恢复。为此，本文提出以下几点建议：

4.1 利用自然力恢复 六盘水市典型的资源型城市，同时也是西南地区石漠化严重，生态环境脆弱。是贵州最为严重的区域[8]，水土流失的原因很大程度上归结于土地的不合理利用。因此，对水土流失治理首先应减少人类对自然环境不合理的干预，减少山高坡陡地区的土地垦殖，采取退耕还林还草的措施，利用土地自然生产力和植被的保水蓄水能力恢复生态环境，治理水土流失。

4.2 因地制宜，采用多种手段综合治理 水土流失的成因多种多样，不同区域的水土流失情况更是不尽相同，在开展水土流失治理工作时，根据区域的实际情况及主导因子采用不同的治理措施。水城县南部、东南部以及六枝西南部坡度较大，水土流失嚴重，且年降水季节性强，可采取坡改梯和人工造林等工程措施，而对于地形较为平坦的盘县南部、六枝东部及背部地区，通过人工造林即可，减少坡改梯工程，节约水土流失的治理成本。

4.3 加大喀斯特地区水土流失治理研究 六盘水岩溶地貌广布，地下地表二元结构发育，由于其自然环境的复杂性与特殊性，水土流失的治理难度大。加大岩溶地区水土流失治理理论研究，探索水土流失的影响因子及主导因素，为水土流失治理决策提供可靠的理论支持。

参考文献

[1]熊康宁，胡顺光.贵州喀斯特地区水土流失研究进展[J].贵州师范大学学报（自然科学版），2011（04）：106-110.

[2]颉耀文，徐建华.基于3S技术的土地详查方法创新[J].国土资源遥感，2002（02）：4-9.

[3]朱丽，秦富仓.露天煤矿开采项目水土流失量预测——以内蒙古锡林郭勒盟胜利矿区一号露天煤矿为例[J].水土保持通报，2008，04：111-115，137.

[4]杨军，陈阿林，余海清，等.基于不同DEM数据源的流域特征信息提取对比[J].荆楚理工学院学报，2010，25（5）：53-56.

[5]金时来.三次产业结构对福建省水土流失率影响的实证分析[J].亚热带水土持，2013，25（4）：31-35.

[6]六盘水市统计局.六盘水市经济和社会发展公报[R].2015.

[7]六盘水市统计局.六盘水市经济和社会发展公报[R].2016.

[8]王小琳，兰安军，刘发勇.贵州省水土流失重点防治区划分研究[J].贵州师范大学学报（自然科学版），2016（01）：8-13.

（责编：张宏民）