趙天香

面對日益嚴(yán)峻的生態(tài)環(huán)境惡化形勢，我國提出了生態(tài)文明建設(shè)，區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的觀念逐漸深入人心，要保持社會經(jīng)濟(jì)和區(qū)域生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展就必須注重水土保持工作[1-3]。

全國各地區(qū)的水土保持工作具有各自的特點(diǎn)，分屬不同的類型，而區(qū)劃正好可以實(shí)現(xiàn)各地區(qū)水土保持資源的最佳配置，以便科學(xué)有序地開展生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作。作為水土保持工作的關(guān)鍵和前提，水土保持區(qū)劃一直受到專家學(xué)者的廣泛關(guān)注和探討[4-5]。水土保持區(qū)劃不僅可以促進(jìn)各地區(qū)因地制宜利用土地資源，防止水土流失，還可以為各區(qū)域的經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。多年來，我國的水土區(qū)劃研究已經(jīng)取得一定的成效，對水土保持工作起到了一定的指導(dǎo)和促進(jìn)作用[6-9]。

本文在前人研究理論和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合貴州盤縣地區(qū)的實(shí)際情況，探討分析了適合該地區(qū)的水土保持區(qū)劃指標(biāo)體系，并對該區(qū)劃及功能定位進(jìn)行了研究，可為類似縣級地區(qū)的水土保持工作提供理論支撐。

1 水土保持區(qū)劃方法及指標(biāo)體系的建立

1.1 研究區(qū)概況

六盤水市盤縣位于貴州省西部，屬亞熱帶高原季風(fēng)氣候區(qū)，冬無嚴(yán)寒，夏無酷暑，立體氣候明顯，年均氣溫15.2℃，年均無霜期271天，平均日照時數(shù)1593小時；年均降水量1390毫米，雨熱基本同季。5～10月的降雨量占年降雨量的88%；盤縣地區(qū)主要以落葉闊葉林為主，糧食作物以禾谷類、豆菽類和薯類為主，境內(nèi)分布有金、銀、銅、鐵等各類礦物。

1.2 區(qū)劃方法簡介

一般而言，區(qū)劃過程需要采取定性和定量相結(jié)合的方法，其中，水土保持區(qū)劃定性法主要包括：順序法、主導(dǎo)因子法、圖形疊加法、地理相關(guān)法等，而定量分析法主要包括：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、模糊聚類法、系統(tǒng)聚類法等[10]。本文擬采用SPSS軟件對各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和主成分分析，再對各指標(biāo)的綜合得分進(jìn)行聚類分析，最后利用ARCGIS對各要素分區(qū)圖進(jìn)行疊加匯總，最終生成該地區(qū)的水土保持區(qū)劃圖。

1.3 五級指標(biāo)體系的建立

水土保持區(qū)劃是一個系統(tǒng)性的工作，要構(gòu)建縣級五級區(qū)劃則需要自上而下進(jìn)行區(qū)分。全國的水土保持區(qū)根據(jù)地貌因素共分為8個一級區(qū)，見圖1，從圖中可以看到，盤縣位于西南巖溶區(qū)（1級）中的滇黔桂山地丘陵區(qū)（2級）、滇黔川高原山地保土蓄水區(qū)（3級），由于六盤水地區(qū)主要以中低山區(qū)為主，因此將該區(qū)定義為全國黔西中山低山石灰?guī)r白云巖中度流失蓄水保水區(qū)（4級），縣級五級區(qū)劃則是根據(jù)盤縣當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況在以上四級基礎(chǔ)上進(jìn)行。

圖1 我國水土保持區(qū)劃一級分區(qū)圖

根據(jù)我國以往水土保持的區(qū)劃經(jīng)驗(yàn)，繪制出本文水土保持五級區(qū)劃指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)見圖1。從圖中可以看到，水土保持區(qū)劃指標(biāo)體系主要包括：自然地理要素、土地利用要素、社會經(jīng)濟(jì)要素以及水土流失要素等4個要素層，根據(jù)盤縣地區(qū)的水土流失和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r，選取地形地貌因子、氣候因子、植被因子、土地利用類型因子、土壤侵蝕強(qiáng)度因子、社會因子以及經(jīng)濟(jì)因子等7個因子作為因子分析呈，再從各因子分析層中劃分為平局海拔、降雨量、GDP等18個指標(biāo)分析層。本指標(biāo)體系的建立不僅反映了區(qū)劃的目的和原則，也反映出當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，促進(jìn)當(dāng)?shù)厝伺c自然、社會、生態(tài)的和諧發(fā)展。

圖2 五級區(qū)劃指標(biāo)體系的示意圖

2 水土保持區(qū)劃與功能評價分析

2.1 主成分分析法結(jié)果

主成分分析法將眾多具有相關(guān)性的指標(biāo)重新組合成一組具有相互無關(guān)的綜合指標(biāo)，通過輸入數(shù)據(jù)、定義屬性、標(biāo)準(zhǔn)化處理（SPSS處理）、輸出主成分及因子矩陣因子綜合得分（區(qū)劃聚類分析瓦爾德法），即可得到初步的分區(qū)結(jié)果，并將分析結(jié)果輸入ARCGIS軟件得到分區(qū)方案見圖3，從圖中可以看到，按主成分分析法得到的盤縣初步分區(qū)結(jié)果將盤縣分成15個水土保持區(qū)。

圖3 主成分分析法分區(qū)方案圖

2.2 要素聚類分析法結(jié)果

將主成分分析得到的自然、生態(tài)、社會經(jīng)濟(jì)三大要素的主成分分析因子矩陣當(dāng)作是聚類分析的數(shù)據(jù)集合，根據(jù)研究經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過初步判斷，將三大要素均聚類成為4類，見圖4（a-c）。采用ArcGIS疊加功能，將生成的各要素的分區(qū)圖進(jìn)行疊加，并結(jié)合盤縣地區(qū)的自然、生態(tài)和社會經(jīng)濟(jì)情況，在相關(guān)調(diào)研統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)支撐下，對盤縣各地區(qū)的區(qū)劃進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整，將盤縣水土保持劃分為9個區(qū)，見圖4（d）。

圖4 要素聚類分析法分區(qū)方案

2.3 水土保持功能分析與評價

水土保持的基礎(chǔ)功能在于保護(hù)水土資源、改善生態(tài)、促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及防災(zāi)減災(zāi)等，根據(jù)盤縣的區(qū)域特征和研究經(jīng)驗(yàn)，將盤縣的水土保持功能定義為水源涵養(yǎng)、土壤保持、生態(tài)維護(hù)3個功能區(qū)。將土地利用類型作為水源涵養(yǎng)的重要性評價指標(biāo)、將土壤侵蝕敏感性和強(qiáng)度作為土壤保持重要性評價指標(biāo)，將林草植被覆蓋度及各類保護(hù)區(qū)面積比例作為生態(tài)維護(hù)功能區(qū)劃指標(biāo)，對3個功能區(qū)進(jìn)行重要性評價，將各功能區(qū)分為比較重要、重要以及極重要的評價分區(qū)圖，見圖5。從圖中可以看到，盤縣地區(qū)水源涵養(yǎng)功能極重要分布較廣，且主要集中于東部地區(qū)；土壤保持功能主要以比較重要和重要為主，極重要地區(qū)所占比例較?。簧鷳B(tài)維護(hù)功能區(qū)極重要主要分布于東北和南方局部地區(qū)。

圖5 功能重要性定位分區(qū)結(jié)果

2.4 最終區(qū)劃結(jié)果

將上文分析結(jié)果進(jìn)行匯總，并利用ARCGIS軟件的空間分析疊加功能，結(jié)合盤縣各功能區(qū)的重要性分區(qū)結(jié)果，將盤縣水域保持五級區(qū)劃圖反映在盤縣的行政圖上，最終得到該地區(qū)的水土保持五級區(qū)劃功能定位圖，見圖6。從圖中可以看出，盤縣東北部、中南部以及西部地區(qū)主要為水源涵養(yǎng)生態(tài)維護(hù)區(qū)，中東部、北部地區(qū)主要為土壤保持或者農(nóng)田防護(hù)區(qū)，南部地區(qū)主要為生態(tài)防護(hù)或者農(nóng)田防護(hù)區(qū)。

圖6 五級區(qū)劃功能定位最終分區(qū)結(jié)果

3 防治措施

在水源涵養(yǎng)區(qū)，要修建截排水渠以及坡必梯等來防止水土流失，在提高農(nóng)作物經(jīng)濟(jì)效率的同時，還要實(shí)行相應(yīng)的封禁治理措施；在土壤保持區(qū)，要加大截排水渠、機(jī)耕道等配套設(shè)施的投入，及時進(jìn)行溝道、溪溝的整治工作；在生態(tài)維護(hù)區(qū)，要減少人為的對該地區(qū)的生態(tài)擾動，保持原狀，以封禁治理措施為主；在農(nóng)田防護(hù)區(qū)，要加大坡改梯的改造力度，提高農(nóng)作物生產(chǎn)率。

4 結(jié)論

本文在前人研究基礎(chǔ)上，利用主成分分析法和聚類分析法，借助相應(yīng)的計(jì)算分析軟件，以貴州盤縣為例，構(gòu)建了水土保持五級區(qū)劃指標(biāo)體系，并根據(jù)盤縣實(shí)際情況，對盤縣地區(qū)的水土保持進(jìn)行了區(qū)劃和功能定位的探討分析，制定了適合各區(qū)劃的防治措施，對類似地區(qū)水土保持工作的開展具有一定的借鑒意義。

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