西云江水库水土保持特定区域监测成果及分析

吴 靖，谢增武

（广西水利电力勘测设计研究院有限责任公司，南宁 530023）

西云江水库已划定有西云江水库饮用水水源地，目前项目区种植大量的桉树，项目区存在农林开发以及部分生产建设活动，存在人为水土流失及自然水土流失，如项目区水土流失严重则有可能对西云江水库饮用水水源地造成影响。为了防止水土流失成为制约西云江水库发挥综合效能及流域内经济社会发展的因素，为全面掌握流域内水土流失情况，因此有必要针对西云江流域西云江水库开展水土保持特定区域监测。

1 主要工作任务

西云江水库位于广西南宁市，西云江水库集雨区隶属武鸣区太平镇和兴宁区昆仑镇、五塘镇。依据《水土保持监测技术流程》（SL 277-2002）、《区域水土流失动态监测技术规定（试行）》（办水保〔2018〕189号）等相关规范性文件的要求，对西云江水库集雨区进行监测，主要工作任务如下：

（1）绘制西云江水库集雨区范围。收集项目区电子地形图、高分辨率遥感影像等数据，提取拼接编辑等高线、高程点、水系、地名等图层，绘制西云江水库集雨区范围。

（2）分析水土流失影响因素监测。依据相关规范，收集分析监测区内气象、土壤、地形、植被覆度与植被措施、工程措施、耕作措施等因素。

（3）对监测区土地利用现况进行监测。通过遥感及现场踏勘等技术手段，调查清楚土地利用类型、数量与分布，分析挖掘不同地类的分布规律，并对生产建设项目合规性进行分析。

（4）对监测区土流失状况进行监测。调查清楚特定监测区域内水土流失的类型、形式、面积、强度与分布。对监测区土壤侵蚀模数、土壤侵蚀强度进行分析，分析集雨区水土流失空间分布，分析引起水土流失成因。

（5）对监测区水土流失危害进行监测。包括土地生产力监测、损坏土地数量监测、生产建设活动扰动情况监测等。

（6）分析集雨区蓄水保土等水土保持措施的基础效益、生态效益、经济效益和社会效益；针对水源保护区的要求，对集雨区提出水土保持方面的治理与管理建议。

2 技术路线

按照水利部水土保持监测中心《2020年度水土流失动态监测技术指南》的要求，综合采用资料收集、高分遥感影像解译（2 m 分辨率）、无人机遥测、移动采集系统和现场调查等技术手段开展区域监测。主要包括前期准备、内业数据处理、现场调查评估、成果整编与审核阶段。

主要技术路线见图1。

图1 技术路线图

3 工作流程

监测内容包括：土地利用、林草植被覆盖度、地形地貌、水土流失情况、水土保持措施。按照《水土保持遥感监测技术规范》（SL 592-2012）和《2020年度水土流失动态监测技术指南》开展监测工作。

3.1 基础资料收集整编

（1）地形等基础数据收集整编。收集项目区范围内1∶1万数字高程图（DEM）资料，基于ArcGIS 软件，对1∶1万数字地形数据进行镶嵌融合工作，主要包括坡度、高程等专题要素图层的提取、拼接和编辑，各专题要素图层应通过编辑处理实现无缝拼接，满足生成1∶1万DEM和制作专题图件的要求。

（2）遥感数据收集与预处理。监测采用2021年高分遥感影像（优于2 m 分辨率），影像时相为监测区域监测年度最新的遥感影像为主。开展遥感影像预处理工作，即对监测区域的遥感数据进行辐射纠正、正射校正、增强融合、镶嵌等预处理工作。

（3）其它资料收集整编。收集监测区域居民点、道路等矢量图。所有数据资料来源应可靠，数据资料整编应规范、准确。

3.2 水土保持野外调查

根据项目的需要开展水土保持野外调查工作，利用无人机等新技术手段，获取监测区域的土地利用、水土保持措施、水土流失类型和强度、生产建设项目情况、等级等野外实地调查资料，为建立土地利用类型、水土保持措施、生产建设项目等解译标志提供依据。同时开展野外调查，获取相应的检验样本数据；在计算获得水土保持成果后进行野外调查验证和精度分析。

3.3 水土流失因子与强度调查

（1）土地利用因子解译。采用遥感解译方法，获取西云江水库流域旱地、水田、果园、林地、草地等水土保持相关地类数据（1∶1 万精度）。掌握农、林、草地类的空间分布和面积，地类解译精度须符合规范规定要求。

（2）坡长坡度因子计算。利用监测区1∶1万数字高程图（DEM）数据，通过水文分析获取西云江水库流域边界范围。在获得DEM数据的基础上，利用DEM进行坡长、坡度计算，获得流域地形坡度栅格图（精度满足空间分析要求，原则上与影像精度一致）。

（3）植被覆盖度计算。利用近三年的遥感影像，计算归一化植被指数（NDVI），利用NDVI 反演流域植被覆盖度值，获得植被覆盖度栅格图像，在开展水土流失野外调查的基础上，核查植被覆盖度反演精度须符合规范规定要求。

（4）水土流失情况计算。利用收集到的基础资料对水土流失的各个影响因子进行计算，基于GIS平台，运用中国水土流失方程CSLE（Chinese Soil Loss Equation）计算土壤侵蚀模数，对降雨侵蚀力因子R、土壤可蚀性因子K、坡长因子L、坡度因子S、植被覆盖与生物措施因子B、工程措施因子E、耕作措施因子T，进行图层栅格乘积运算，得到每个栅格的土壤侵蚀模数，依据《土壤侵蚀分类分级标准》（SL 190-2007）等技术标准，评价每个栅格的土壤侵蚀强度。人为水土流失地块直接采用其土壤侵蚀强度评价结果，并转为栅格图层（重采样为10 m），与其他土地利用类型的土壤侵蚀计算栅格图层融合形成土壤侵蚀专题图层，评价侵蚀强度和水土流失面积统计。采用分析西云江水库流域水土流失空间分布，分析引起水土流失成因。

3.4 水土流失情况分析

对2021年监测区水土流失情况进行分析。

3.5 调查成果汇总整编

（1）成果汇总分析。汇总、分析、整编西云江水库流域水土保持遥感调查资料、图表等各种成果，分析水土流失的类型、强度、面积、空间分布状况。

（2）成果图件编制。编制西云江水库流域遥感影像图、水土流失专题图，专题图制作应符合相关制图规范要求。

（3）成果报告编写与成果提交。根据调查成果，编写西云江水库流域水土保持监测报告。

4 监测成果

本项目在遥感、GIS技术的支持下，提取降雨侵蚀因子、土壤可蚀性因子、坡长坡度因子、植被覆盖与生物措施因子、工程措施因子和耕作措施因子作为2021 年西云江水库集雨区水土流失评估指标。运用中国土壤流失方程，分析计算研究区内水土流失、植被覆盖度情况，以及水土流失与土地利用、坡度的关系，得出以下主要结论：

（1）通过1∶1万DEM数据分析获取了西云江水库集雨区范围。西云江水库集雨区面积为129.96 km2，集雨区范围包括武鸣区太平镇和兴宁区昆仑镇、五塘镇。

（2）完成了2021 年西云江水库集雨区土地利用情况调查。西云江水库集雨区土地利用类型包括旱地、水田、有林地、灌木林地、其他林地、果园、其他草地、农村道路、其他交通用地、农村建设用地、城镇建设用地、人为水土流失用地、河湖库塘，其中有林地、其他林地占比较大，土地利用类型面积分别为95.85 km2，21.05 km2，分别占总面积的73.75%，16.20%。其余土地利用类型占集雨区总面积的10.05%。对各类型土地利用图斑抽样112个，占总图斑数的10.33%，其中实地验证图斑112 个，占总图斑数的10.33%。土地利用解译总体精度为97.32%。水田、河湖库塘、其他交通用地分类精度较高，均超过95%；旱地、有林地、其他林地分类精度在94%以上。

（3）完成了2021 年西云江水库集雨区的植被覆盖度监测工作。基于融合法计算的植被覆盖度监测结果显示，2021年西云江水库集雨区大部分地表都被植被覆盖，且植被覆盖度均较高，高植被覆盖度面积为116.56 km2，占总面积的比例为89.69%。监测区总体植被覆盖度较高。

（4）完成了2021 年西云江水库集雨区的水土流失监测工作。基于融合法计算出2021 年西云江水库集雨区土壤侵蚀模数在0～50 933 t/（km2×a）之间，水土流失面积为8.61 km2，占项目区总面积的6.63%。剧烈和极强烈的土壤侵蚀发生在其他林地。

（5）人为水土流失。当前，项目区正处于基础设施建设繁多、城市化快速发展过程中，有新增人为水土流失，生产建设中重开发、轻保护的现象仍存在，特别是无序的山丘区林果业开发等生产建设活动，点多量大、破坏严重，监管难度很大。①桉树成材砍伐后造成大面积的山坡裸露易受雨水冲刷，造成明显的水土流失；②桉树幼苗栽植后的一段时间内无法形成较好的植被覆盖，起到的水土保持作用有限；③由于喷洒农药及刹虫剂等原因，果树周边无法生长其他植被，果园内林下覆盖度较低，易造成明显的水土流失；④生产建设项目造成了部分水土流失，项目区柳州经合山至南宁的高速公路修建造成了一定程度的水土流失。

（6）监测区面源污染现状。根据调查，监测区种植有大量桉树及部分果、蔬经济作物用地，流域区域气候温暖湿润，适合农作物病虫害的生存，且复种指数高，导致用药量大，加上农药经营者、使用者科学安全使用农药的水平有待提高，农药复配不够了解，农村先进植保器械的使用未能普及，导致药效降低，使用药量增大，此外，由于当地百姓环保意识不足，农药产品使用后的农药瓶、农药袋等废弃物乱扔乱弃的现象普遍。同时由于速生桉等经济林大范围种植，施肥量大，尤其是速生桉高强度种植，撒施、表施，重化肥、轻有机肥现象严重，导致林地施肥量偏高。农药、化肥残留通过农田渗漏和地表径流随雨水冲刷进入受纳水体，水环境中污染负荷增加，而使水体遭受污染。目前，河流沿岸灌溉区均未设置废水处理设施以及农药瓶、肥料袋回收设施。西云江水库饮用水水源地大面积开垦种植速生桉，受面源污染影响较严重。

（7）总体来看，南宁市特定监测区域（西云江水库流域）内水土流失程度轻，水土流失总体可控。项目区林地占比高达90.29%，植被覆盖度占比89.69%。西云江水库水源地现状受人类活动影响较小，水质现状较好，但存在一定程度的面源污染，随着周边居民对自然环境的不断开发利用，需进一步加强水源地水质的保护与防范工作。也可根据需要开展生态清洁型小流域建设，更换桉树树种，有利于保护水源。

5 建议

（1）水库周边水土流失防治建议。库区周边造林种草，可增加周边植被覆盖度，提高区域土地的生产能力，可以控制水土流失和改善周边生态环境，同时，能够促进整个生态环境下的农业生产、林业、牧渔业等各行业的平衡与协调性发展。结合项目区水库及周边地理特征，对其进行统一造林种草规划。

（2）生产建设项目水土流失防治建议。依法强化对生产建设项目水土保持监管，加强水土保持监督检查，落实水土保持专项验收，保证水土保持防治措施能够落到实处，强化对水土保持违法案件的查处，确保生产建设项目全面落实水土保持“三同时”制度。

（3）对部分水土流失严重区域进行工程防护。修筑各种工程设施，对水库库区水源地周边环境进行工程防护，利用工程措施来防治水库库区水源地的水土流失问题。