大沽河流域北部山區土壤侵蝕狀況研究

張 超，吳 爽,榮燕妮

(1.山東農業工程學院 國土資源與測繪工程學院, 濟南 250000; 2.山東師范大學 地理與環境學院， 濟南 250000；3 .山東交通學院 土建工程學院, 濟南 250000)

1 研究區概況

大沽河發源于煙臺市招遠境內的阜山，位于膠東半島西部，是膠東半島最大的河流，不僅是沿河兩岸農田灌溉的取水地和建筑用砂供應地，也是青島市地下飲水水源地。在保障城市供水安全中發揮了極其重要的作用，素有青島的“母親河”之美稱[1]，所以水土流失治理工作尤為重要。

大沽河流域北部山區，北起其發源地煙臺市招遠的阜山，南至青島市萊西市，總面積為1093 km2，地形主要為山區和淺山丘陵區，相對高度200～310米；流域兩岸樹木種類比較單一，森林類型比例失調，林種種植結構不太合理；當地土壤多以沙壤土為主，表層植被覆蓋度較差，導致流域的蓄水保土功能低下，從而造成研究區內水土流失的程度較為嚴重[2]。

圖1 大沽河流域北部山區土壤侵蝕動態監測技術路線

2 研究思路和技術路線

2.1 研究思路

本研究在收集了土壤侵蝕相關數據資料的基礎上，結合 “3S”技術，利用ENVI 5.1軟件和ArcGIS10.3平臺，對大沽河流域北部山區的DEM數據、2008年和2017年兩期Landsat遙感影像數據，地形矢量數據以及歷史年鑒統計資料進行處理分析，依據《土壤侵蝕分類分級標準》，統計計算土壤侵蝕斑塊的面積，將符合強度標準的數據賦值，最終得出土壤侵蝕強度面積統計結果。

2.2 技術路線

根據上述研究內容，制定了實施的技術路線如圖1所示。

3 數據處理與結果分析

3.1 土地利用現狀遙感解譯

利用ENVI軟件，對研究區2008年及2017年的Landsat遙感影像進行解譯，提取土地利用現狀圖斑。首先，根據經驗，目視選取土地利用的遙感解譯標志，采用最大似然法對兩年的影像進行監督分類，再對分類后的結果進行處理，最終把研究區內土地劃分為林草地、耕地、水域、建設用地4種類型，利用GPS定位技術對得到的土地利用分類圖斑進行抽樣野外驗證，驗證結果控制在允許誤差范圍之內，得出土地利用現狀圖，如圖2、圖3所示。

3.2 植被覆蓋度遙感解譯

植被覆蓋度的計算采用歸一化植被指數 (NDVI)轉化法,歸一化植被指數的計算公式為:

NDVI=(NIR-R)/(NIR+R).

(1)

植被覆蓋度的計算公式為：

(2)

式中Fc為植被覆蓋度，NDVIsoil為完全是裸土或無植被區域的NDVI值，NDVIveg為完全被植被覆蓋的像元的NDVI值。

結合研究區實地地形特征，采用像元二分模型計算出像元植被覆蓋度, 依據植被覆蓋度的分級標準[3]，最終得出研究區兩年的植被覆蓋專題圖，如圖4、圖5所示。

3.3 地形坡度空間分析

基于研究區DEM高程數據,利用 ArcGIS平臺中的坡度分析工具，對研究區進行坡度劃分，獲得大沽河流域北部山區的坡度分級圖，如圖6所示。

3.4 土壤侵蝕強度 GIS分析

利用空間數據疊加分析功能，對上述獲取的兩期土地利用數據、植被覆蓋度數據以及坡度分級數據進行疊加分析，再統計出土壤侵蝕的各侵蝕強度類型的面積以及各種強度類型變化的數量[4]。根據《土壤侵蝕分類分級標準》,最終得出兩年的土壤侵蝕分級圖，如圖7、圖8所示。

4 監測成果分析

4.1 土壤侵蝕數據統計分析

上述過程獲取了土壤侵蝕影響因子專題數據，按照《土壤侵蝕分類分級標準》，對屬性數據進行統計計算，將符合強度標準的類別賦值，再匯總面積，最終得出研究區土壤侵蝕強度面積，如表1所示。

表1 土壤侵蝕強度面積統計表 單位：km2

4.2 大沽河流域土壤侵蝕面積構成分析

由表(1)結果可見，2008年的土壤侵蝕總面積是592.816km2，2017年的土壤侵蝕總面積是927.348km2。其中，微度侵蝕是最高的，其次是輕度、中度侵蝕，強烈和極強烈侵蝕占的比例較小，劇烈侵蝕是最小的。

5 結論及防治建議

根據大沽河流域北部山區土壤侵蝕強度面積統計數據，可見2017年比2008年侵蝕總面積有所增加，其中輕度、中度、強烈侵蝕增長明顯，微度侵蝕次之，極強烈和劇烈的變化較小，增長最多的是輕度侵蝕，極強烈侵蝕有一定程度的下降。通過兩年專題圖的對比，可得出流域兩岸的建設用地和耕地在不斷地增加，植被覆蓋度在下降，這些都是造成流域土壤侵蝕面積增加的原因。另外，侵蝕強度隨坡度的上升而增加，可見坡度也是土壤侵蝕的重要影響因素。

以上所述逐類土壤侵蝕影響因子均應當引起當地政府部門重視，不能一味謀求發展經濟而不斷增加建設用地，適量減少耕地面積，退耕還林還草，恢復植被覆蓋度；無節制不當的采石挖沙行為也應得到有效治理；對于坡度較大的農用地，可以考慮執行坡改梯施工方案。