重慶三峽庫(kù)區(qū)水蝕荒漠化危險(xiǎn)程度評(píng)價(jià)

馬澤忠，張海珍

（1.重慶市土地勘測(cè)規(guī)劃院，重慶400102；2.重慶工商大學(xué)，重慶400201）

水蝕荒漠化是以流水侵蝕為主的自然環(huán)境退化過(guò)程，是人為和自然因素綜合作用的結(jié)果。受水蝕影響，不僅土壤表層受到影響，還會(huì)使土壤失去蓄水能力和養(yǎng)分保持力，最終造成草場(chǎng)退化、水土流失，土地質(zhì)量下降，甚至是土地的沙化，石化。重慶三峽庫(kù)區(qū)地處長(zhǎng)江中上游結(jié)合部，地勢(shì)起伏大，地表結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且喀斯特地貌分布廣泛，流水的侵蝕、溶蝕十分發(fā)育。由于區(qū)域開發(fā)歷史悠久，人地矛盾突出，土地墾殖率高，陡坡耕種現(xiàn)象嚴(yán)重，使得該區(qū)域成為我國(guó)水土流失最嚴(yán)重的地區(qū)之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2006年重慶三峽庫(kù)區(qū)水土流失面積為27 547.7km2，占重慶三峽庫(kù)區(qū)幅員面積的58.8%。另?yè)?jù)相關(guān)部門監(jiān)測(cè)，截止2009年，重慶市已有10 000多處地塊被“石漠化”，面積達(dá)1 000萬(wàn)畝，尤其以長(zhǎng)江及其支流嘉陵江、烏江流域下游地帶最為嚴(yán)重［1］。大量的水土流失不僅使原本就十分脆弱的生態(tài)環(huán)境更加脆弱，同時(shí)也容易造成下游水庫(kù)泥沙的淤堵，給三峽水庫(kù)的的庫(kù)容和航道暢通造成嚴(yán)重的威脅。

1 區(qū)域概況

三峽庫(kù)區(qū)重慶段西起江津，東至巫山，坐標(biāo)范圍為東經(jīng)105°49′－110°12′，北緯28°31°－31°43°，轄重慶主城9區(qū)在內(nèi)共21個(gè)區(qū)、縣、市，幅員面積達(dá)4.3萬(wàn)km2。屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，具有冬暖、春旱、夏熱、伏旱，秋雨、光照少、云霧多等氣候特征，年均溫度為18℃，年均日照時(shí)數(shù)為1 300h，年均降水量在1 000～1 300mm。水熱及生物資源豐富，植被覆蓋以針葉林及灌叢為主。

區(qū)域整體位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)區(qū)，橫跨川鄂褶皺帶和川東弧形褶皺帶，主要出露巖房為中生代的三疊系和侏羅系。受地質(zhì)構(gòu)造的控制，研究區(qū)的地貌形態(tài)以奉節(jié)為界分為侵蝕溶蝕地中山峽谷段及川東侵蝕剝蝕低山丘陵平行嶺谷段。奉節(jié)以東為以震旦系至三疊系碳酸鹽巖組成的川鄂褶皺山地，屬于以侵蝕為主兼有溶蝕作用的中山峽谷間夾低山寬谷地貌景觀。奉節(jié)以西為侏羅系碎屑巖為主的低山丘陵寬谷地形，山脈受構(gòu)造控制，形成獨(dú)特的平行嶺谷景觀。復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造以及地貌條件使得研究區(qū)域的土壤類型多樣，在西部廣大范圍內(nèi)紫色土、水稻土和黃壤間雜分布，東部則分布著黃壤，黃棕壤以及石灰?guī)r土等土壤類型［2］。

2 技術(shù)思路及方法

選取水蝕荒漠化影響因子，以GIS空間分析技術(shù)為支撐，采用AHP方法建立空間分析模型，對(duì)研究區(qū)的水蝕荒漠化危險(xiǎn)程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，具體過(guò)程如下：

（1）根據(jù)主導(dǎo)性、科學(xué)性以及可操作性原則選取水蝕荒漠化影響因子。

（2）采用層次分析法，通過(guò)專家打分方法確定指標(biāo)的重要程度，并計(jì)算各因子的貢獻(xiàn)率。

（3）利用ARCGIS軟件建立各因子的空間數(shù)據(jù)庫(kù)，并進(jìn)行柵格化處理。

（4）根據(jù)各因子的貢獻(xiàn)率建立空間分析模型對(duì)選取的影響因子進(jìn)行整合分析，形成研究區(qū)水蝕荒漠化危險(xiǎn)程度評(píng)價(jià)結(jié)果。

3 影響因子選取

3.1 影響因子選取原則

水蝕荒漠化是水土持續(xù)流失的必然結(jié)果，也是一個(gè)潛在、長(zhǎng)期漸進(jìn)的過(guò)程。它不僅受地形地貌、土壤性狀、降雨等自然因素的影響，同時(shí)也受人類耕作方式，毀林毀草、開荒、采礦、修路等人為活動(dòng)的影響。因此對(duì)水蝕荒漠化危險(xiǎn)程度的評(píng)價(jià)必須要綜合考慮內(nèi)在和外在的因素，同時(shí)還要根據(jù)研究區(qū)自身的特點(diǎn)，確定導(dǎo)致水蝕荒漠化的主導(dǎo)因素，才能使評(píng)價(jià)結(jié)果客觀、具有參考性。為對(duì)研究區(qū)的水蝕荒漠化進(jìn)行科學(xué)的評(píng)價(jià)，在對(duì)影響因子的選取上遵循以下原則：

（1）自然因素和人為因素相結(jié)合；

（2）綜合分析與主導(dǎo)因素相結(jié)合；

（3）相似性與差異性相結(jié)合；

（4）科學(xué)性與可操作性相結(jié)合。

3.2 影響因子

3.2.1 地貌因子

地形地貌是影響水土流失的一個(gè)重要因素。重慶三峽庫(kù)區(qū)處于四川盆地邊緣向盆周山地過(guò)渡地帶，第四紀(jì)以來(lái)受長(zhǎng)江及其支流的強(qiáng)烈沖刷和侵蝕形成了復(fù)雜的地貌類型，且以丘陵和山地為主，地勢(shì)起伏大，地面切割強(qiáng)烈，地表破碎，植被覆蓋率低下，且陡坡耕種嚴(yán)重，極易造成水土流失。地表破碎度可以綜合反映地形的起伏變化和侵蝕程度，選用地表破碎度作為地貌因子。地表破碎度一般定義為地表單元的曲面面積S曲面與其在水平面上的投影面積S平面之比。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

利用研究區(qū)1：10萬(wàn)DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行柵格計(jì)算得到研究區(qū)的地形破碎度。并根據(jù)自然斷點(diǎn)分級(jí)方法把地形破碎度分為4級(jí)，分別為：≤1.02，1.02～1.07，1.07～1.16，≥1.16。

3.2.2 土壤

研究區(qū)內(nèi)土壤以紫色土、黃壤、水稻土、石灰（巖）土以及黃棕壤為主。其中紫色土和水稻土多分布在西南平行嶺谷區(qū)，間雜部分黃壤以及石灰?guī)r土。紫色土為侏羅系紫色砂泥巖風(fēng)化發(fā)育而成，多分布在平行嶺谷丘陵的中下部。這些土壤中除水稻土、紫色土以外，其他土壤類型均存在粗骨性土，其中又以石灰?guī)r土、黃棕壤等最為明顯，具有粗骨性土的土壤類型中礫石含量高，土層薄，保肥抗旱力弱，受雨水沖刷侵蝕嚴(yán)重。研究區(qū)的土壤分布圖采用重慶市土地調(diào)查結(jié)果中的土壤類型圖進(jìn)行掃描矢量化生成，為便于確定各類土壤的貢獻(xiàn)大小，對(duì)面積比例比較少的土壤類型進(jìn)行合并，最終保留水稻土、紫色土、黃壤、石灰?guī)r土以及黃棕壤五種土壤類型。

3.2.3 降雨

重慶三峽庫(kù)區(qū)降雨集中在5－9月份，該時(shí)期內(nèi)的降雨量占了全年降雨量的60%～80%，且歷時(shí)短，強(qiáng)度大，強(qiáng)烈的沖刷形成地表徑流，成為水土流失的一個(gè)重要因素。利用收集到的各氣象站點(diǎn)的多年平均降雨數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插，得到研究區(qū)的年降雨分布圖。

3.2.4 耕作方式

三峽庫(kù)區(qū)地少人多，土薄地瘠，成土速度又慢。人地矛盾造成該地陡坡耕種愈演愈烈，結(jié)果是墾殖坡度越來(lái)越陡，墾殖率越來(lái)越高，土壤侵蝕量成倍增加。重慶三峽庫(kù)區(qū)現(xiàn)有坡耕地約占耕地面積的74%，其中大于25度的坡耕地占總數(shù)的18.5%，有的竟達(dá)60%［3］。從2003年到2009年重慶東北翼的農(nóng)業(yè)人口增加了20多萬(wàn)［4－5］，該區(qū)域除墊江、梁平外都在三峽庫(kù)區(qū)范圍內(nèi)，另?yè)?jù)典型調(diào)查，山區(qū)每增加1人，相應(yīng)增加坡耕地0.1～0.2hm2，即在這幾年里又有2～4萬(wàn)hm2耕地存在水蝕荒漠化的危險(xiǎn)。利用土地利用現(xiàn)狀圖提取研究區(qū)內(nèi)的耕地分布，然后把耕地分布圖與坡度圖進(jìn)行疊加，并進(jìn)行分級(jí)得到≤2°，2°～6°，6°～15°，15°～25°，≥25°共5個(gè)級(jí)別的耕地分布作為耕作方式評(píng)價(jià)因子。

3.2.5 植被覆蓋度

植被覆蓋一方面能夠能夠涵養(yǎng)水分，防止水分直接流走，另一方面可以避免雨水直接沖擊地面，導(dǎo)致泥土松動(dòng)而被雨水沖走。利用研究區(qū)的TM影像數(shù)據(jù)計(jì)算植被指數(shù)作為植被覆蓋度評(píng)價(jià)因子。

4 水蝕荒漠化危險(xiǎn)程度評(píng)價(jià)

4.1 水蝕荒漠化危險(xiǎn)程度評(píng)價(jià)

采用層次分析法，通過(guò)專家打分確定各指標(biāo)的貢獻(xiàn)大小，構(gòu)成矩陣計(jì)算各因子的權(quán)重值，在利用層次分析法獲得了各個(gè)層次的權(quán)重系數(shù)后，需要對(duì)圖形進(jìn)行代碼替換。即計(jì)算各個(gè)像元的組合權(quán)重值，并替代各個(gè)像元的像元值。組合權(quán)重值的計(jì)算公式如下：

其中Xj為像元對(duì)應(yīng)的組合權(quán)重值，Wi為影響因子的權(quán)重系數(shù)，Wij為各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)。在ARCGIS軟件中對(duì)各影響因子的指標(biāo)賦相應(yīng)的權(quán)重值，然后對(duì)影響因子圖件進(jìn)行復(fù)核疊加運(yùn)算，得到對(duì)研究區(qū)水蝕荒漠化的評(píng)價(jià)結(jié)果。

為更能直觀的反應(yīng)研究區(qū)水蝕荒漠化的危險(xiǎn)程度，通過(guò)直方圖分類方法對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行分級(jí)，把結(jié)果分為無(wú)危險(xiǎn)、輕度危險(xiǎn)、中度危險(xiǎn)以及重度危險(xiǎn)四級(jí)，并采用鄰近相似原理對(duì)分級(jí)結(jié)果進(jìn)行處理，合并相鄰相似類別，得到研究區(qū)的水蝕荒漠化危險(xiǎn)程度評(píng)價(jià)圖（如圖1）及水蝕荒漠化危險(xiǎn)程度分布，見(jiàn)表1。

圖1 重慶三峽庫(kù)區(qū)水蝕荒漠化危險(xiǎn)程度評(píng)價(jià)

表1 重慶三峽庫(kù)區(qū)水蝕荒漠化危險(xiǎn)程度評(píng)價(jià)分布

4.2 評(píng)價(jià)結(jié)果分析

通過(guò)對(duì)三峽庫(kù)區(qū)水蝕荒漠化的評(píng)價(jià)可以發(fā)現(xiàn)，三峽庫(kù)區(qū)水蝕荒漠化的危險(xiǎn)程度受地質(zhì)構(gòu)造的影響比較明顯，且存在比較明顯的區(qū)域差異性，從東北往西南方向逐漸減輕。從各危險(xiǎn)程度所占的面積比例來(lái)看，研究區(qū)水蝕荒漠化的潛在危險(xiǎn)比較大，其中以輕度和中度危險(xiǎn)為主，比例近60%，重度危險(xiǎn)區(qū)域的面積比率達(dá)15%。

（1）無(wú)危險(xiǎn) 從整個(gè)研究區(qū)來(lái)看，無(wú)水蝕荒漠化危險(xiǎn)區(qū)域僅占25%的比例，且主要分布在西南部的平行嶺谷區(qū)。從江津到忠縣有大量分布，再往東北逐漸減少。該區(qū)域地貌形態(tài)上以低山丘陵為主，海拔在200～500m，年均降雨量1 200mm，地勢(shì)相對(duì)平坦，紫色土及水稻土分布廣泛，由于土層深厚，土質(zhì)肥沃，是重慶的主要水稻種植區(qū)。在巫山、巫溪等行政區(qū)內(nèi)也有少量無(wú)危險(xiǎn)區(qū)域，多分布在溝谷、河谷邊緣以及山脈的緩坡地帶等相對(duì)平坦的地方。

（2）輕危險(xiǎn)度 輕度危險(xiǎn)區(qū)主要分布于平行嶺谷區(qū)，且在重慶三峽庫(kù)區(qū)范圍內(nèi)占據(jù)比較大的比重，在各個(gè)行政區(qū)內(nèi)也都占有一定的比重，呈現(xiàn)兩頭輕中間重的局勢(shì)，以開縣、云陽(yáng)、萬(wàn)州、忠縣為主要分布區(qū)。該區(qū)域位于四川盆地邊緣，為重慶的主要農(nóng)作物種植區(qū)，多丘陵山地，海拔多在500～1 500米，地勢(shì)起伏相對(duì)較大，人口密度大，人類活動(dòng)劇烈，主要出露砂泥巖互層巖組以及灰?guī)r、白云巖、砂巖巖組，土壤具有一定的粗骨性，因此極易發(fā)生水土流失，且由于地層巖性軟硬相間，滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害也頻繁發(fā)生。

（3）中危險(xiǎn)度 中度危險(xiǎn)區(qū)位于巫山－齊岳山強(qiáng)巖溶化峽谷中山區(qū)，以巫山、奉節(jié)、石柱等區(qū)縣內(nèi)分布最多。地質(zhì)構(gòu)造上為上揚(yáng)子臺(tái)褶皺。地殼上升較強(qiáng)烈，海拔在1 000～1 500m，地勢(shì)向盆地呈梯狀降低，黃壤、黃棕壤，石化巖土、紫色土在該區(qū)域都有一定比例的分布，年均降雨量在1 200mm以下。

（4）重危險(xiǎn)度 主要分布于區(qū)域東北部大巴山弧形褶皺區(qū)，區(qū)內(nèi)地貌主要為層狀中山，海拔在1 500～2 500m，由于二疊系和三疊系的碳酸鹽巖分布廣泛，巖溶強(qiáng)烈發(fā)育，流水對(duì)地表的侵蝕剝蝕比較嚴(yán)重，泥石流、滑坡等自然災(zāi)害集中且頻繁發(fā)生。土壤分布以黃壤和黃棕壤為主，不合理的種植結(jié)構(gòu)以及對(duì)耕地的過(guò)度墾殖，也成為該區(qū)域水土流失的另一個(gè)重要因素。

［1］ 白文起.重慶庫(kù)區(qū)石漠化治理［J］.重慶國(guó)土房產(chǎn)，2009，1：50.

［2］ 《重慶市地圖集》編撰委員會(huì).重慶市地圖集［M］.陜西：西安地圖出版社，2007.

［3］ 胡 勇，張 晟，鄭 堅(jiān)，等.三峽庫(kù)區(qū)水土流失狀況及防治對(duì)策［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，36（3）：1 147－1 149.

［4］ 重慶市統(tǒng)計(jì)局.重慶統(tǒng)計(jì)年鑒2010［M］.北京：中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社，2010.

［5］ 重慶市統(tǒng)計(jì)局.重慶統(tǒng)計(jì)年鑒2004［M］.北京：中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社，2004.