县域尺度水土流失重点治理区域划定方法

李子轩， 邹海天， 赵 辉， 齐建怀

(1.海河流域水土保持监测中心站，300170，天津；2.水利部水土保持监测中心，100053，北京)

水土流失重点预防区和重点治理区(以下简称“水土流失重点防治区”)的划分是因地制宜落实水土保持工作方针，实施分类指导和分区防治战略[1]的基础,其涉及国家、省、市和县4级人民政府，且为便于管理，应满足不同级别间空间不相互重叠的原则要求[1- 2]。2015年，国务院批复的《全国水土保持规划(2015—2030年)》划分了40个国家级水土流失重点防治区，其中：国家级重点预防区23个，涉及28个省(自治区、直辖市)，460个县(区、市、旗)，县域总面积334.4万km2(其中重点预防区域面积43.92万km2)；国家级重点治理区17个，涉及24个省(自治区、直辖市)631个县(市区、旗)，县域总面积163.65万km2(其中重点治理区域面积49.44万km2)。各地也相继开展了省级、县级水土流失重点防治区划分工作。省级重点防治区划分一般多以县级行政区为单元[3]，其中重点防治区集中连片面积一般在1 000 km2以上；或以乡镇为基本划分单元[4- 6]，其中重点防治区集中连片面积一般在10～100 km2及以上。北京市以小流域为最小单元进行重点防治区复核划分[7]。省级划定的重点防治区面积一般约占省级行政区面积30%～70%，少数涵括整个省域面积。县级一般以乡镇[8]或行政村[9]为单元，划分水土流失重点防治区域。

我国水土流失重点防治区划定工作尚未完成[10]，国家级水土流失重点防治区重点防治面积尚未“落地”。按照各级水土流失重点防治区空间不相互重叠原则，这在一定程度上影响了省级及以下水土流失重点防治区划定；因此，划定县域尺度重点治理区域的具体边界，是协调各级重点防治区空间范围，开展水土流失监测，实施动态监管，落实水土流失防治责任的基础。笔者以平山县为例，研究县域尺度重点治理区域范围的划定方法，为国家级水土流失重点防治区重点治理面积“落地”提供实证。

1 研究区概况

河北省平山县，属太行山国家级水土流失重点治理区，位于E 113°31′～114°15′，N 38°09′～38°45′，土地总面积2 648.00 km2。境内北、西、南三面环山，成簸箕状地貌轮廓，地势自东南向西北逐渐升高，地貌类型依次为丘陵、低山、中山、亚高山。境内片麻岩、变质岩分布广泛，土壤以棕壤、褐土和草甸土为主。属暖温带落叶阔叶林，2017年全县植被覆盖率67.56%。属暖温带大陆性半湿润半干旱季风气候，冬春寒干，夏季炎热多雨，秋高气爽，四季分明，年平均气温12.7～14 ℃，极端最高气温42.5 ℃，极端最低气温为-17.9 ℃，年平均风速2.2 m/s，多年平均降水量530～690 mm。境内河流均系海河流域子牙河水系滹沱河支流，多年平均径流深189.8 mm，多年平均径流系数28%。据全国第1次水利普查水土保持情况普查，至2011年底，全县共有水土流失面积1 348.38 km2，约占土地总面积的50%，以水蚀为主。

2 材料与方法

收集国家级水土流失重点防治区划分成果、平山县级和乡级行政区划、1∶5万地形图等基础地理数据，以及县域土地利用、植被覆盖、土壤侵蚀、水土流失治理工程等基础资料。根据《全国水土保持规划国家级水土流失重点防治区复核划分结果》(2013年)，平山县国家级水土流失重点治理区域面积为1 106.80 km2(仅有数量，无空间分布)。笔者以此作为基准参照值，进行平山县国家级重点治理区域划定和结果分析评价。

1)利用ArcGIS软件，基于1∶5万地形图和乡级行政区划图，提取等高线、高程点等数据，以及乡镇边界和小流域边界，完成小流域划分，建立拓扑关系。据统计，平山县现有25个乡镇(30～240 km2)，共划分为118个小流域(10～90 km2)。

2)参照《全国水土保持规划国家级水土流失重点防治区复核划分技术导则(试行)》[11]，通过遥感解译和资料收集等方法，获取土地利用、土壤侵蚀等定量指标(表1)，以及国家主体功能区、重点治理工程和反映水土流失危害程度大小、治理迫切程度等定性因素，构建县域尺度重点治理区域划分指标体系。

表1 水土流失重点治理区域划分指标Tab.1 Division index of key control area of soil and water loss

3)分别以乡级行政区和小流域为划分单元计算定量指标。利用ArcGIS软件，将乡镇界和小流域界矢量数据，分别与县域土壤侵蚀、土地利用专题数据进行空间叠加分析，筛选符合定量指标划分标准的乡镇或小流域，汇总统计其面积，并与基准参照值进行对比。

4)根据定量计算结果，将以乡级行政区为单元的划分结果和以小流域为单元的划分结果进行叠加综合分析，在保证划定区域相对集中连片的基础上，综合考虑国家主体功能区、重要水源区和水土流失重点治理工程分布情况等定性因素，调整部分区域，划定重点治理区域的空间范围。技术流程详见图1。

3 结果与分析

3.1 以乡级行政区为单元的划分结果

以乡级行政区为划分单元，利用ArcGIS软件，空间分析、统计土壤侵蚀和坡耕地面积。平山县25个乡级行政区中水土流失面积比≥40%的有12个，其中中度以上水土流失面积比≥20%的有10个，分别为孟家庄镇、蛟潭庄镇、宅北乡、营里乡、下口镇、下槐镇、古月镇、苏家庄乡、小觉镇和杨家桥乡，土地面积为1 358.81 km2，且所有乡镇的坡耕地面积比均≤20%(见表2和图2)。经分析可知，以乡级行政区为单元划分的重点治理区域，能在较大程度上实现集中连片；但因划分单元面积较大，易将部分植被覆盖条件好、土壤侵蚀相对较轻的区域划入重点治理区域，而将岗南水库上游周边等一些面积较小但水土流失较集中、需要重点关注和治理的区域剔除在外。坡耕地面积比指标没有参考意义。

3.2 以小流域为统计单元的划分结果

以小流域为划分单元，利用ArcGIS软件，空间分析、统计土壤侵蚀和坡耕地面积。平山县118条小流域中水土流失面积比≥40%的有64条，其中中度以上水土流失面积比≥20%的有56条，土地面积共计1 273.61 km2，且所有小流域的坡耕地面积比均≤20%(图3)。经分析可知，以小流域为单元划分的重点治理区面积较接近基准对照值；但划定区域相对分散，不利于后续水土流失精准治理和综合管理。坡耕地面积比指标没有参考意义。

图1 县域尺度重点治理区域划定技术流程图Fig.1 Technical flow chart of key control area at the county scale

乡镇名称Town name土地面积Land area/km2坡耕地面积比Area ratio of sloping land/%土壤侵蚀面积 Soil erosion area/km2微度Micro erosion轻度Mild erosion中度Moderate erosion强烈Intense erosion水土流失面积占比Area ratio of soil and water loss/%中度以上水土流失面积占比Area ratio of soil and water loss above moderate degree/%孟家庄镇Mengjiazhuang106.973.7062.4223.1221.43041.6420.03蛟潭庄镇Jiaotanzhuang149.052.2274.9830.0644.01049.7029.53宅北乡Zhaibei107.328.7750.4533.2223.65052.9922.04营里乡Yingli231.721.66103.0174.5454.17055.5423.38下口镇Xiakou120.071.6448.8351.1520.08059.3320.89下槐镇Xiahuai141.783.5749.1044.0148.580.0865.3734.33古月镇Guyue129.444.5540.7968.2120.45068.4921.98苏家庄乡Sujiazhuang58.527.2018.3018.0522.18068.7337.09小觉镇Xiaojue179.421.0345.1971.8662.37074.8134.76杨家桥乡Yangjiaqiao134.511.0833.0059.6441.86075.4631.12

图2 以乡级行政区为单元划分的重点治理区域Fig.2 Key control area based on the unit of township district

3.3 综合定量和定性指标的划分结果

平山县土壤侵蚀现状表明，其水土流失严重区域多集中分布在岗南水库上游。由分析图2和图3可知，无论以乡级行政区为单元，还是以小流域为单元，划定的重点治理区域面积，均与基准参照值(即1 106.80 km2)有差距。为此，笔者利用ArcGIS软件，将以乡级行政区为单元的划分结果和以小流域为单元的划分结果进行叠加计算，在同时满足指标1和指标2要求的乡镇中，筛选出同时满足指标1和指标2的小流域。然后，按相对集中连片的原则，综合考虑平山县驼梁国家级自然保护区、西柏坡—天桂山风景名胜区等国家主体功能区，以及岗南水库等重要水源区、西柏坡水土流失综合治理和岗黄水库坡改梯水土保持重点治理工程分布等定性指标相关因素，将叠加结果外的6条小流域划入重点治理区域。最终，确定平山县重点治理区域面积为1 126.44 km2，涉及11个乡镇56个小流域(表3和图4)，接近基准对照值，且分布合理。

4 结论与讨论

通过平山县重点治理区域划定工作的开展，研究结论和有关问题归纳如下。

1)平山县属太行山国家级水土流失重点治理区，地形破碎，土壤侵蚀较为严重，划定县域水土流失重点治理区域范围，对实施精准治理，协调省级、县级水土流失重点治理区的划定十分重要。首先应构建符合区域实际的指标体系，对不尽合理的定量指标进行甄选，对主观随意性强的定性指标综合考虑区域实际情况再行设定。只有设置科学准确的定量指标和操作性强的定性指标，才能保证划定结果相对合理。

2)单一以乡级行政区或以小流域为单元，开展县域尺度重点治理区域划定工作，均存在一定局限性。结果与基准参照值相比均存在差距，且易受划分单元面积大小的影响；因此，在满足相对集中连片、空间不相互重叠、便于动态监管等原则下，综合考虑不同尺度划分结果的特点，适当取舍，才能保证划定结果较为合理。

图3 以小流域为单元划分的重点治理区域Fig.3 Key control area based on the unit of small watershed

划分单元Division unit指标Index基准参照值Reference value/km2面积Area/km2乡镇Town指标1≥40% 和 指标2≥20%Index 1≥40% and Index 2≥20%1106.801358.81小流域Small watershed指标1≥40% 和 指标2≥20%Index 1≥40% and Index 2≥20%1273.61乡镇+小流域Town+small watershed指标1≥40%和 指标2≥20%Index1≥ 40% and Index 2≥20%1000.35乡镇+小流域(增选)Town+small watershed(co-opted)指标1≥40% 和 指标2≥20%Index 1≥40% and Index 2≥20%1126.44

图4 综合定量和定性指标划分的重点治理区域Fig.4 Key control area based on the quantitative and qualitative indexes

3)在县域尺度划定重点治理区域范围，易受县域自然条件和水土流失特性影响，采用的划分指标、划分标准及划分结果，在不同县域千差万别，难以复制；因此，应先从国家层面或全国水土保持区划一级区，自上而下，按不同层级的水土保持管理需求，进行合理划分，下一层级按空间不相重叠的原则，基于上一层级的划分结果，划定本级水土流失重点治理区域范围。

4)国家级水土流失重点治理区重点治理区域划定是一项重要的基础性工作，应实施动态管理。各级水行政主管部门应根据水土流失发展、综合防治以及社会经济发展等情况，通过水土流失动态监测，定期进行合理划分或调整，并进行公告。