吳 鵬,韓錦琳

(1.河南省水土保持監(jiān)測總站,河南 鄭州 450008； 2.河南省水利勘測有限公司，河南 鄭州 450008)

河南省地跨長江、淮河、黃河、海河四大流域,是亞熱帶向暖溫帶、山區(qū)向平原的雙重過渡帶[1]。地形自西向東突變，西部海拔高，起伏大，而東部地勢低，較為平坦。兩者之間分布著大范圍低山丘陵過渡帶，其中平原區(qū)面積占比約55.7%，丘陵區(qū)面積占比約17.7%，山區(qū)面積占比約26.6%。

長期以來，河南省依托國家水土保持重點工程大力推進水土流失治理工作，60%以上的水土流失面積得到有效控制，特別是重點治理區(qū)的水土流失治理程度超過70%[2]，取得了顯著成效。然而，隨著政府職能的不斷轉(zhuǎn)變和水土保持精細化、信息化管理要求的不斷提高，現(xiàn)有的管理方式和手段已不適應水土保持發(fā)展和創(chuàng)新的需求。特別是近些年在開展生態(tài)清潔小流域建設中，由于小流域基礎信息不詳，往往難以有效地進行規(guī)劃、治理和監(jiān)管。

結(jié)合地形特征及小流域管理需求，制定了河南省小流域劃分原則，開展了全省小流域劃分工作。這可為精準地分析小流域水土流失空間分布特征、建立數(shù)字小流域基礎信息數(shù)據(jù)庫、精細化管理水土保持業(yè)務等提供基礎支撐，同時為水土保持信息化建設奠定基礎。

1 基礎數(shù)據(jù)

本次劃分是基于ArcGIS軟件搭建的工作平臺，采用2000國家大地坐標系開展的，基礎數(shù)據(jù)包括高精度DEM、高分影像、行政區(qū)劃、水系圖等，見表1。

2 劃分原則

2.1 基本原則

參考《小流域劃分及編碼規(guī)范》(SL 653—2013)，制定河南省小流域劃分基本原則，具體如下：

(1)邊界形態(tài)方面：①以自然地形地貌為基礎，最大程度保證小流域形態(tài)特征完整；②小流域邊界應與各級流域邊界吻合[3]，當流域邊界與縣級行政邊界沖突時，以縣級行政邊界作為流域邊界。

表1 基礎數(shù)據(jù)

(2)面積大小方面：①小流域面積原則上控制在3～50 km2；②小流域由一個或多個微流域歸并而成，微流域最小面積取0.1 km2；③跨越縣級行政邊界的小流域應根據(jù)行政邊界將小流域劃分為多個亞單元，當亞單元面積小于3 km2時，與鄰近流域歸并。

(3)匯水關系方面：①小流域劃分應充分考慮地表匯水關系，保證上下游匯水關系的正確性[3]；②確定小流域邊界時，可適當考慮水庫、水閘、水文站等水利工程設施和村莊、居民點的位置。

2.2 特殊情況

山區(qū)小流域劃分已十分成熟，不再贅述。結(jié)合河南省實際，對以下特殊情況單獨研究，并制定相應劃分原則。

2.2.1 平原區(qū)

河南省平原區(qū)面積約9.3萬km2，平原區(qū)小流域劃分并沒有相關的規(guī)范依據(jù)，結(jié)合河南省水土保持管理工作需求，制定以下劃分原則：

(1)優(yōu)先保證河流匯水關系。

(2)對于被縱橫交錯的河流、溝渠分割形成的孤島型平原區(qū)小流域，保留主要河道作為匯水河流線。

(3)在保證匯水關系的前提下，盡量保證鄉(xiāng)級行政區(qū)劃的完整。

(4)應用以上劃分原則后，小流域面積仍然超出50 km2限制的，可采用高速公路、除高鐵外的鐵路、國道、省道等線形地物作為小流域邊界。

2.2.2 丘陵區(qū)

河南省丘陵區(qū)總面積約3萬km2，多數(shù)是低山經(jīng)風化剝蝕形成的，或是黃土塬經(jīng)水流侵蝕形成的。與山區(qū)相比，其主要特點是山脊線特征不突出，而人工擾動影響突出，直接應用山區(qū)小流域劃分經(jīng)驗可能產(chǎn)生小流域邊界不準確或穿越農(nóng)田等后果。因此，針對丘陵區(qū)制定以下小流域劃分原則：

(1)對于山脊線較突出、人工擾動影響較輕的丘陵區(qū)，采用山脊線作為小流域邊界。

(2)對于山脊線較突出，但人工擾動影響劇烈的丘陵區(qū)，如河南省常見的梯田區(qū)域，以山脊線為參考，調(diào)整小流域邊界到附近的道路上。

(3)對于山脊線不突出，但溝谷較為突出的丘陵區(qū)，如鄭州、洛陽一帶水流侵蝕而形成的丘陵區(qū)，以溝谷為小流域邊界。

(4)對于孤立的、面積小于50 km2的小山丘，可單獨作為一個小流域。

2.2.3 水 庫

為了確保小流域總面積與各級行政管理面積一致，水庫范圍需要劃分小流域，劃分時主要考慮以下原則：

(1)對于面積超過50 km2的水庫，以水庫管理界線作為小流域邊界。

(2)若水庫跨越縣界，以縣界將小流域分隔為多個亞單元。

2.2.4 黃河灘區(qū)

黃河在河南省境內(nèi)長約711 km，流經(jīng)8個省轄市26個縣(市、區(qū))。為了確保小流域總面積與各級行政管理面積一致，需對黃河灘區(qū)劃分小流域。出西霞院水庫后黃河灘區(qū)小流域的劃分原則是以主要的入河口、黃河大堤及縣界作為小流域的邊界。

2.2.5 南水北調(diào)中線工程總干渠

南水北調(diào)中線工程總干渠在河南省境內(nèi)長約731 km，流經(jīng)8個省轄市21個縣(市、區(qū))，占地2.37萬hm2。總干渠在主要河流交叉處以渡槽、倒虹吸等方式通過，與沿線自然河流無匯流關系，因此小流域邊界可跨渠道劃分。但在山前平原區(qū)，可優(yōu)先考慮利用總干渠作為平原區(qū)界線，兩岸可采用不同的劃分原則。

2.2.6 城 鎮(zhèn)

對于人口、建筑密集的城鎮(zhèn)區(qū)域，在不破壞周邊流域匯流關系的前提下，可突破50 km2的小流域面積限制，以保證城區(qū)的完整性。

3 劃分流程

3.1 溝道和微流域提取

依托ArcGIS平臺，首先利用水系圖對DEM進行修正，確保溝道提取成果與水利普查數(shù)據(jù)吻合，然后整合流向流量、河流鏈、集水區(qū)等，設置微流域最小面積0.1 km2，計算機即可提取河南省范圍內(nèi)的微流域及相應溝道，其提取流程見圖1。其中溝道均為樹狀匯流關系，與水系圖成果一致，微流域矢量面自動構建拓撲關系。河南省DEM見圖2，微流域提取成果見圖3，溝道提取成果見圖4。

圖1 溝道及微流域提取流程

圖2 河南省DEM

3.2 小流域劃分

在溝道及微流域成果基礎上，依據(jù)河南省小流域劃分原則，分地形開展河南省小流域劃分工作，初步劃分后參照高分影像對小流域進行邊界調(diào)整，確保小流域邊界在最大程度符合匯水關系的前提下達到清晰明確，便于現(xiàn)場管理。劃分流程見圖5，劃分成果見圖6。

圖3 微流域提取成果

圖4 溝道提取成果

圖5 小流域劃分流程

圖6 河南省小流域劃分成果

4 展 望

河南省共劃分小流域5 576條，在摸清小流域現(xiàn)狀的基礎上，下一步應盡快建立河南省小流域水土保持基礎數(shù)據(jù)庫，以小流域為單元開展水土保持治理、監(jiān)督、監(jiān)測等工作，推進河南省水利信息化建設，夯實“智慧水利”基礎。