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        祖厲河流域水土流失動(dòng)態(tài)變化研究

        2022-08-10 10:28:42白艷萍樊義佳馬田鉑
        中國(guó)水土保持 2022年8期
        關(guān)鍵詞:模數(shù)土壤侵蝕中度

        李 娜,李 雷,白艷萍,樊義佳,馬田鉑

        [黃河水土保持天水治理監(jiān)督局(黃河水利委員會(huì) 天水水土保持科學(xué)試驗(yàn)站),甘肅 天水 741000]

        祖厲河屬黃河一級(jí)支流,祖厲河流域位于黃土丘陵溝壑區(qū),流域內(nèi)地貌發(fā)育處于幼年期至幼年晚期階段。流域內(nèi)河水含沙量高,是黃河中上游地區(qū)入黃泥沙的主要來(lái)源之一,水土流失問(wèn)題突出。作為黃河流域重要的水源涵養(yǎng)區(qū)和補(bǔ)給區(qū),做好祖厲河流域水土流失防治工作具有重要意義。

        水土保持監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是水土流失防治工作的一項(xiàng)重要基礎(chǔ)性支撐。隨著科技發(fā)展,水土保持監(jiān)測(cè)手段逐漸豐富,監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)精度明顯提高,2018年已實(shí)現(xiàn)黃河流域(片)水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)全覆蓋。通過(guò)計(jì)算祖厲河流域土壤侵蝕模數(shù),分析祖厲河流域1985—2021年水土流失動(dòng)態(tài)變化特征,旨在掌握水土流失動(dòng)態(tài)變化情況,為流域后續(xù)水土流失防治工作和生態(tài)建設(shè)提供有力的數(shù)據(jù)支撐。

        1 研究區(qū)概況

        祖厲河流域由祖河、厲河兩條河流匯集而成,地處北緯34.5°~37.5°、東經(jīng)102.6°~106.5°,干流河長(zhǎng)224 km,流域面積1.07萬(wàn)km2,涉及甘肅和寧夏2省(區(qū))的37個(gè)縣(市、區(qū))。流域位于半干旱氣候區(qū)和半濕潤(rùn)氣候區(qū)的過(guò)渡區(qū)域[1],海拔1 500~2 300 m,地貌類型復(fù)雜多樣,以黃土梁為主,伴有河流谷地,地形破碎,溝壑密集,生態(tài)環(huán)境敏感,水土流失嚴(yán)重,以水力侵蝕為主。

        2 數(shù)據(jù)與方法

        2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

        收集祖厲河流域1985、1999、2020、2021年的水土流失數(shù)據(jù)。其中,1985年的水土流失數(shù)據(jù)來(lái)源于1985年全國(guó)第一次土壤侵蝕遙感調(diào)查結(jié)果,1999年的水土流失數(shù)據(jù)來(lái)源于1999年全國(guó)第二次土壤侵蝕遙感調(diào)查結(jié)果,結(jié)合30 m分辨率衛(wèi)星影像、比例尺為1∶250 000的數(shù)字地圖和比例尺為1∶100 000的地形圖,通過(guò)目視解譯、野外調(diào)查、典型樣方調(diào)查等方法得到土壤侵蝕模數(shù)。2020年和2021年的水土流失數(shù)據(jù)來(lái)源于黃河流域(片)水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果,通過(guò)遙感影像解譯、專題信息提取、野外調(diào)查等方法統(tǒng)計(jì)水土流失面積,采用中國(guó)土壤流失方程計(jì)算土壤侵蝕模數(shù)。

        2.2 研究方法

        本研究采用中國(guó)土壤流失方程CSLE(Chinese Soil Loss Equation)[2]計(jì)算土壤侵蝕模數(shù),計(jì)算公式如下

        A=R×K×L×S×B×E×T

        (1)

        式中:A為土壤侵蝕模數(shù),t/(hm2·a);R為降雨侵蝕力因子,MJ·mm/(hm2·h·a);K為土壤可蝕性因子,t·hm2·h/(hm2·MJ·mm);L、S分別為坡長(zhǎng)因子、坡度因子,無(wú)量綱;B、E、T分別為植被覆蓋與生物措施因子、工程措施因子、耕作措施因子,無(wú)量綱。

        其中,R是基于祖厲河流域各站點(diǎn)日降雨量數(shù)據(jù),通過(guò)空間插值得到的24個(gè)半月降雨侵蝕力占年降雨侵蝕力比例的柵格數(shù)據(jù);K是采用的第一次全國(guó)水利普查水土保持情況普查成果;L、S是采用比例尺為1∶50 000的DEM數(shù)據(jù),通過(guò)坡度、坡長(zhǎng)因子計(jì)算公式生成L、S柵格數(shù)據(jù);B值是基于MODIS NDVI數(shù)據(jù)產(chǎn)品生成24個(gè)半月植被蓋度,結(jié)合24個(gè)半月降雨侵蝕力因子比例和土地利用類型計(jì)算得到的;E是根據(jù)遙感解譯成果和外業(yè)調(diào)查進(jìn)行賦值得到;T是根據(jù)遙感解譯成果,查詢耕作措施輪作措施賦值表,賦值為0.488。

        3 結(jié)果與分析

        3.1 水土流失狀況

        1985、1999、2020、2021年祖厲河流域水土流失面積及各侵蝕強(qiáng)度面積見(jiàn)表1。1985年祖厲河流域水土流失面積7 594.26 km2,其中輕度、中度、強(qiáng)烈、極強(qiáng)烈、劇烈侵蝕面積分別為1 758.07、2 006.80、3 059.62、769.77 km2和0,分別占水土流失面積的23.15%、26.43%、40.29%、10.14%、0;1999年祖厲河流域水土流失面積8 684.10 km2,其中輕度、中度、強(qiáng)烈、極強(qiáng)烈、劇烈侵蝕面積分別為793.76、2 517.04、4 695.31、677.99 km2和0,分別占水土流失面積的9.14%、28.98%、54.07%、7.81%、0;2020年祖厲河流域水土流失面積4 023.81 km2,其中輕度、中度、強(qiáng)烈、極強(qiáng)烈、劇烈侵蝕面積分別為1 722.47、922.75、589.63、470.13、318.83 km2,分別占水土流失面積的42.81%、22.93%、14.65%、11.68%、7.92%;2021年祖厲河流域水土流失面積3 968.41 km2,其中輕度、中度、強(qiáng)烈、極強(qiáng)烈、劇烈侵蝕面積分別為1 704.24、913.31、580.61、458.70、311.55 km2,分別占水土流失面積的42.95%、23.01%、14.63%、11.56%、7.85%。祖厲河流域土壤侵蝕強(qiáng)度在1985和1999年以強(qiáng)烈侵蝕為主,在2020和2021年以輕度侵蝕為主。

        表1 1985—2021年祖厲河流域水土流失情況

        3.2 水土流失動(dòng)態(tài)變化

        1985—1999年、1999—2020年、2020—2021年祖厲河流域水土流失動(dòng)態(tài)變化情況見(jiàn)表2。1985—1999年祖厲河流域水土流失面積增加1 089.84 km2,增幅14.35%,其中中度、強(qiáng)烈侵蝕面積分別增加510.24、1 635.69 km2,輕度、極強(qiáng)烈侵蝕面積分別減少964.31、91.78 km2。1999—2020年水土流失面積減少4 660.29 km2,減幅53.66%,其中中度、強(qiáng)烈、極強(qiáng)烈侵蝕面積分別減少1 594.29、4 105.68、207.86 km2,輕度和劇烈侵蝕面積分別增加928.71、318.83 km2。

        表2 1985—2021年祖厲河流域水土流失動(dòng)態(tài)變化情況

        2020—2021年水土流失面積減少55.40 km2,減幅1.38%,各侵蝕強(qiáng)度面積均呈減少趨勢(shì),輕度、中度、強(qiáng)烈、極強(qiáng)烈、劇烈侵蝕面積分別減少18.23、9.44、9.02、11.43、7.28 km2,減幅分別為1.06%、1.02%、1.53%、2.43%、2.28%。

        3.3 變化原因分析

        1985—2021年祖厲河流域水土流失面積呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì),在1985—1999年增加,而后持續(xù)減少。1985—1999年水土流失面積增加14.35%,且強(qiáng)烈侵蝕面積明顯增加,主要原因是此階段祖厲河流域水土流失治理范圍和程度有所欠缺,且水土流失治理措施具有延時(shí)性,還未完全發(fā)揮水土流失治理效果。1999—2020年水土流失面積減少53.66%,中度和強(qiáng)烈侵蝕面積明顯下降,輕度和劇烈侵蝕面積略有增加,主要原因是隨著我國(guó)水土流失治理范圍和程度逐年增加,退耕還林措施發(fā)揮成效。此外,甘肅省高度重視水土流失治理工作,配套完善相關(guān)制度,全面推進(jìn)水土保持工作。2020—2021年水土流失面積繼續(xù)減少,各侵蝕強(qiáng)度面積均有不同程度的減少,但是減少速率相比于1999—2020年有所減緩,表明流域水土保持工作在不斷推進(jìn)和完善,并向高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)方向發(fā)展。

        4 結(jié) 論

        2021年祖厲河流域水土流失面積3 968.41 km2,其中輕度、中度、強(qiáng)烈、極強(qiáng)烈、劇烈侵蝕面積分別占42.95%、23.01%、14.63%、11.56%、7.85%。2021年水土流失面積比1985年減少3 625.85 km2,減幅47.74%。祖厲河流域水土流失面積在1985—1999年增加,在1999—2020年和2020—2021年減少。經(jīng)過(guò)多年治理,祖厲河流域水土流失狀況明顯改善,水土流失面積明顯減少,水土流失強(qiáng)度明顯下降,水土流失治理工作取得顯著成效。但是2021年祖厲河流域水土流失面積占流域面積的37.09%,水土流失現(xiàn)狀尚不容樂(lè)觀,水土流失防治工作不能有絲毫松懈。應(yīng)結(jié)合流域自然環(huán)境特征和水土流失動(dòng)態(tài)變化情況,構(gòu)建科學(xué)有效的水土保持措施體系,持續(xù)推進(jìn)水土流失防治工作,推動(dòng)流域經(jīng)濟(jì)建設(shè)和生態(tài)文明建設(shè)高質(zhì)量發(fā)展。

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