水土保持重点工程实施效果评估实践分析

杨路明，胡 红

（海河水利委员会海河流域水土保持监测中心站，天津 300170）

为全面提升水土保持重点工程建设管理水平、加强对水土保持重点工程事中监督检查和事后考核评估、优化水土保持重点工程管理方式、提升监管水平，2018年根据《国家水土保持监管规划（2017—2020年）》，利用“图斑精细化”监管手段，对河北省丰宁满族自治县2016年坡耕地水土流失综合治理试点工程开展实施效果评估，以图斑为单元进行详细核查[1]，准确核实工程措施数量、任务完成情况和实施效果。

1 工程概况

丰宁县2016年坡耕地水土流失综合治理试点工程坐落于河北省丰宁满族自治县黄旗镇南沟、南沟门、城根营村，总面积445 hm2，属北温带大陆性燕山山地季风气侯，土壤以褐土为主，质地较好，轻壤土占70%，植被类型属冀北山地栎林、油松亚高针叶林植被。

工程所在区域水土流失比较严重，土壤养分流失，肥力下降，农业耕作方式原始，农业产业结构调整缓慢，制约了农村经济可持续发展和新农村建设步伐。2016年该区域被列入坡耕地水土流失综合治理试点工程，目的在于将坡耕地改造为基本农田、控制坡耕地水土流失、保水保土、基本控制泥沙不下山、促进农民增收和经济社会发展。

工程规划治理坡耕地面积445 hm2，其中5°～10°面积196.14 hm2、10°～15°面积246.51 hm2、15°～20°面积2.35 hm2，分别占总治理面积的44.1%、55.4%、0.5%。工程于2016年5月开工建设，2016年底完工。

2 评估方法

2.1 技术路线

采用无人机技术、高分卫星遥感手段，对工程实施前后水土流失情况、竣工年和评估年水土保持措施情况进行对比分析，结合工程水土保持措施设计图和竣工图等资料，得出水土流失治理情况、水土保持措施保存情况及水土流失消长情况，在图斑层次上对重点工程实施效果进行定量评价，重点为水土保持措施保存情况、水土流失面积消长等指标。技术路线，如图1所示。

图1 技术路线

2.2 数据来源和处理

收集丰宁县2016年坡耕地水土流失综合治理试点工程实施方案、设计变更和竣工验收等资料，包含措施布局和项目区边界等矢量数据。

工程实施前影像采用2012年3月卫星遥感影像，空间分辨率20 cm，原始影像经地理配准、裁剪等预处理后获得工程区正射影像。

工程评估年影像采用无人机影像，2018年9月使用Ebee Plus固定翼无人机拍摄，经软件处理后得到工程区正射影像，空间分辨率5 cm。

2.3 解译标志建立

工程水土保持措施有水平梯田、水源工程、田间道路、截水沟工程、标志碑、植物措施，土地利用类型有林地、村庄、坡耕地、旱平地、农村道路等类型。根据工程实际情况，建立解译标志库，每种土地利用类型和水土保持措施的解译标志样本不少于 2 个[2]。

2.4 水土保持基础图斑解译

水土保持基础图斑是指反映实施前工程区土地利用、植被覆盖度、坡度和土壤侵蚀等基础信息的空间单元。

水土保持基础图斑影像采用工程实施前卫星影像，依据《水利部办公厅关于印发国家水土保持重点工程信息化监管技术规定（试行）的通知》（办水保〔2018〕107号），获取工程实施前土地利用、植被覆盖度、坡度和土壤侵蚀等基础信息。

坡度等级详见表1，不同侵蚀类型林草植被覆盖度分级详见表2。

表1 坡度分级

表2 不同侵蚀类型林草植被覆盖度分级%

2.5 实施效果评估图斑解译

参考解译标志，利用GIS软件，采用人机交互勾绘土地利用类型图斑并赋属性编码；获取每个图斑的坡度等级[3]；采用归一化植被指数法获取图斑的林草覆盖度等级。参照《土壤侵蚀分类分级标准》（SL 190-2007）等有关规定，根据土地利用类型、坡度、林草覆盖度等信息判定不同图斑土壤侵蚀强度。

2.6 水土保持措施解译

水土保持措施包括面状、线状和点状水土保持措施。其中，面状水土保持措施是指坡改梯等在专题图上以面状形式表达的措施，采用公顷等计量单位；线状水土保持措施是指坡面截流工程、生产道路等在专题图上以线状形式表达的措施，采用千米等计量单位；点状水土保持措施是指集蓄工程等在专题图上以点状形式表达的措施，采用座、处、个等计量单位。

采用目视解译方法，获取评估年各类型水土保持措施图斑并赋相应属性。

2.7 解译验证

解译工作结束后，抽取不少于总图斑数的10%进行内业核查和外业验证。根据《国家水土保持重点工程信息化监管技术规定（试行）》要求，解译结果判对率应超过90%。

2.8 指标计算

评估指标包括评估年水土流失治理度、水土保持措施保存情况和水土流失消长情况。计算公式如下：

水土流失消长情况根据工程实施前和评估年土壤侵蚀判读结果进行分析。

3 结果与分析

3.1 水土保持基础图斑和实施效果评估图斑解译成果

基于工程施工前和评估年影像，完成水土保持基础图斑和实施效果评估图斑解译，为后续实施效果评估提供依据。水土保持基础图斑和实施效果评估图斑，如图2—3所示。

3.2 评估年水土流失治理度

通过《丰宁县2016坡耕地水土流失综合治理试点工程实施方案》统计水土保持措施实施前项目区水土流失面积445 hm2，通过解译结果获得评估年水土流失治理面积440.37 hm2，经计算得出评估年水土流失治理度为98.96%。通过各项水土保持措施的实施，工程区水土流失得到根本治理。

3.3 评估年水土保持措施保存情况

图2 项目区水土保持基础图斑

图3 项目区实施效果评估图斑

丰宁县2016年坡耕地水土流失综合治理试点工程面状水土保持措施为修建土坎梯田，共完成面状水土保持措施面积445 hm2；评估年面状水土保持措施面积为440.37 hm2。线状水土保持措施为生产道路和坡面截流工程，共完成生产道路32.50 km、坡面截流工程5.61 km；评估年线状水土保持措施生产道路为23.84 km，坡面截流工程为4.16 km。点状水土保持措施为机井和蓄水池，共完成水源工程23处、蓄水池18个；评估年点状水土保持措施水源工程为23处，蓄水池为18个。水土保持措施保存情况，详见表3。

表3 工程区水土保持措施保存情况

从水土保持措施保存情况可以看出，面状措施（土坎梯田）和点状措施（水源工程、蓄水池）保存率均达到98%以上，线状措施（生产道路、坡面截流工程）保存率达到73%以上，各类措施较好地发挥了水土保持效果。根据现场调查，造成线状措施保存率较低的原因主要是部分修建的田间道路被村民开垦用于耕作和部分截水沟已被平整或淤满，无法持续发挥水土保持功能，因此线状措施保存率较低。

3.4 工程实施前后水土流失消长情况

工程实施前轻度土壤侵蚀面积215.68 hm2，中度土壤侵蚀面积226.97 hm2，强烈土壤侵蚀面积2.35 hm2；各项水土保持措施实施后，土壤侵蚀强度为微度。土壤侵蚀强度的改善，主要得益于土地利用类型从坡耕地转变为水平梯田。坡改梯能改善立地条件，减缓梯田坡度，减少水流冲刷；同时，提高土壤的蓄水能力，有效减少水土流失[4]。

4 结论与讨论

（1）按照《国家水土保持重点工程信息化监管技术规定（试行）》，对丰宁满族自治县2016年坡耕地水土流失综合治理试点工程进行实施效果评估，通过工程实施前后遥感影像和无人机影像解译对比发现，项目区水土流失治理度较高，各类水土保持措施较好地发挥了水土保持效果，有效提升了当地生产条件，水土流失情况得到根本治理。

（2）为改进类似工程资料收集困难、影像获取及解译难度大等问题，做好水土保持重点工程信息化监管，后续应加大以下工作力度：设计阶段要更加贴合实际，在仔细勘察现场情况基础上，提高设计水平；规范文明施工，严格按照设计施工，如有变化，需及时进行变更设计和备案，做好施工资料的收集和存放；提高信息化监管技术手段和水平，利用无人机等新技术，提高精度和效率，为水土保持重点工程的监督和评价提供技术支撑。

（3）为提高评估准确度、减少影像精度和人工解译带来的误差，在后续工程实施过程中应在图像解译后增加解译成果野外验证环节，到现场实地勘察验证，保证解译成果精确可靠；同时，走访周边居民，详细了解工程对当地生产生活的改善，多维度反映工程效益情况。