清镇市卫城镇小流域水土流失状况监测及分析
2021-08-05向万丽
向万丽,罗 婷,郭 剑
(清镇市水务管理局,贵州清镇 551400)
0 引言
2015年,清镇市卫城镇小流域列入了中央预算内投资水土流失重点治理项目,项目组对流域内进行了本底调查,为本次研究提供数据基础。根据清镇市产业新城的规划,卫城、王庄、站街将连成一片,围绕金属铝合力打造产业新城,卫城小流域约2/3的面积位于产业新城规划内,预计流域内将陆续入驻越来越多的开发建设项目,流域内的扰动也将不断增加,且流域内有乌江流域猫跳河一级支流、二级支流两条河流流经,若水土流失防治工作不到位,河流输沙量将大大提高,流域的产沙量也将增加,从而对河流下游产生更大影响。为了能持续掌握卫城小流域水土流失的变化规律,本文选取了该流域作为研究对象。
1 流域基本情况
卫城小流域位于清镇市中北部卫城镇境内,距清镇市区34 km,东经106°18′~106°22′,北纬26°42′~26°45′,流域涉及坪寨村、星光村和黎明村3个行政村,土地总面积21.41 km2。流域内有长江流域乌江水系猫跳河一级支流暗流河和二级支流甘河流经。流域为中低山丘陵地貌;土壤主要为黄壤、石灰土,土壤多成中性或碱性,土层平均厚度一般达80 cm以上;流域内乔木品种不多,主要有青冈、山杨、板栗、枫香、樟树等,常见的多为常绿、落叶阔叶混交林,森林覆盖率约42.12%。流域内总人口约7 067人,农业人口约6 657人,农业生产以种植水稻、油菜、玉米为主。流域内现有至西向东贵黔高速S82及站街至毕节004县道通过,交通便利。
2 研究内容
本次研究主要是通过开展卫城小流域内水土流失状况动态监测,从水土流失类型、面积、强度进行调查、观测和分析,从而获得与之相关的动态监测数据,通过土壤侵蚀严重性指数进一步探明流域内水土流失发展趋势,为下一步的水土流失治理、生态环境建设等措施提供依据。
3 研究方法
3.1 数据获取
2015年主要通过野外实地调查利用研究区1:10 000地形图,结合研究区域实际地质、地形地貌、土壤、坡度、植被覆盖度、土地利用现状等进行实地勾绘,并对各小斑内的主要土壤侵蚀影响因子如土地利用现状、植被覆盖度及坡度等进行如实记录。底图勾绘原则以利用明显的地形和地类,沿明显的自然界限进行区划。然后将野外调查的图件资料进行扫描,图件扫描是地理信息系统(GIS技术)对图件进行深入定量、定性分析的重要一步,最后在GIS技术的支持下获取本流域内空间属性数据库,数据库是地理信息系统的核心,是进行一切数据处理、空间分析、模型分析及专题制图的基础与保证。研究区属于水力侵蚀区。土壤侵蚀强度通常用土壤侵蚀模数来表示,考虑到流域内还难以获取准确的侵蚀模数。因此在GIS中依据中华人民共和国水利行业标准SL190-2007《土壤侵蚀分类分级标准-面蚀分级》和研究区的实际地面特征情况,建立一个土壤侵蚀强度自动分等定级系统。将土壤侵蚀强度等级划分为微度侵蚀、轻度侵蚀、中度侵蚀、强烈侵蚀、极强烈侵蚀、剧烈侵蚀六类。
在2015年,在卫城小流域实地调查生成的数据库基础上,每年同一时段对流域开展巡查,借助无人机及卫星影像,将每年扰动区块进行图斑处理,并逐年对数据库进行更新,从而获得2016年、2017年、2018年和2019年度4个时段的流域监测数据。
3.2 土壤侵蚀严重程度
土壤侵蚀严重性指数亦称土壤侵蚀综合指数(ID),是评价某区域土壤侵蚀严重程度的有效指标,它既全面考虑了土壤侵蚀的面积因素,又区别反映了各级侵蚀强度的影响差异。利用该指数定量评价区域土壤侵蚀严重程度,实际上是采用平均侵蚀强度来评价区域土壤侵蚀严重性,从而对不同区域的土壤侵蚀情况进行比较分析。在本研究中,定量分析和界定研究区土壤侵蚀严重性,其分布可反映研究区土壤侵蚀的分布集中程度和严重性。
计算公式为:
式中,ID为土壤侵蚀综合指数;
Wij为第i类第j级的土壤侵蚀强度的分级值;
Aij为第i类第j级的土壤侵蚀强度的面积比重。
在公式中,分级值Wij是为了反映某级土壤侵蚀强度对土壤侵蚀严重指数的贡献。参考SL190-2007《土壤侵蚀分类分级标准》和曹建华等人在2008年重新厘定的西南岩溶区水蚀的各级强度侵蚀模数的界定,用各级强度侵蚀模数的中值作为分级值Wij的基本数值。同时,为了扩大差异,突出反映不同强度侵蚀的严重性,在此中值的基础上,采用等比数列,确定相应侵蚀强度等级在土壤侵蚀严重指数计算中的分级值Wij。由于微度侵蚀的侵蚀模数相对较小,其流失量小于规定土壤容许流失量,在实际生产中对生态环境影响不大,在水土保持综合治理中也基本不予以考虑,所以将其权重指标确定为0。再根据每种土壤侵蚀的平均模数将每种土壤侵蚀强度指数系数。水力侵蚀的强度为轻度时,土壤侵蚀系数为2。土壤侵蚀强度为中度、强烈、极强烈、剧烈时土壤侵蚀系数分别为4、8、16和32。分级值越高表示对土壤侵蚀的综合指数的贡献越大。
4 水土流失状况监测结果与分析
在2015年实地调查在生成的数据库基础上,通过持续开展水土流失状况的动态监测,取得了2016、2017年、2018年和2019年度4个时段的流域监测数据,共计5个时段的流域水土流失状况监测数据(如表1)。
表1 卫城小流域2015—2019年水土流失状况监测
以上结果表明:2015年小流域内发生水土流失面积占整个流域面积的51.88%,以中度侵蚀为主,强度侵蚀以上仅占7.27%,且无极强烈侵蚀和剧烈侵蚀存在,说明流域内2015年流域整体水土流失较轻。2015年至2019年,流域内水土流失面积呈现增大趋势,从2015年11.10 km2到增大到2019年14.30 km2,其中强烈侵蚀的面积增长幅度最明显,从2015年的7.27%增长至2019年的23.91%。从土壤侵蚀综合指数来看,总体呈现逐年递增趋势,说明流域内水土流失呈现加重趋势。
5 结语
通过调查研究发现,卫城小流域水土流失呈现加重趋势,其中扰动变化最大的区域主要集中在流域的东北侧。该侧交通便利,位于S82贵黔高速卫城收费站出口及站街至毕节004县道周围,开发建设强度大于流域内的其他区域。2015年虽卫城小流域内开展了水土保持重点治理工程,但城镇的发展势必会带来新的扰动。进入新时代,随着生态文明建设的深入推进,根据“保护绿水青山,就是保护金山银山”的生态发展理念。下一步,应加强流域内开发建设项目的水土保持监管工作和法律宣传工作,务必做到生产建设项目动工前完成水土保持方案审批,加强事中事后监管工作,监督生产建设项目按批复方案落实施工过程中的防护措施,使水土流失危害尽可能减小,且持续开展水土流失监测工作,为后期的水土流失治理、生态环境建设等措施提供依据。