水土保持重點工程實施效果評估實踐分析

楊路明，胡 紅

（海河水利委員會海河流域水土保持監測中心站，天津 300170）

為全面提升水土保持重點工程建設管理水平、加強對水土保持重點工程事中監督檢查和事后考核評估、優化水土保持重點工程管理方式、提升監管水平，2018年根據《國家水土保持監管規劃（2017—2020年）》，利用“圖斑精細化”監管手段，對河北省豐寧滿族自治縣2016年坡耕地水土流失綜合治理試點工程開展實施效果評估，以圖斑為單元進行詳細核查[1]，準確核實工程措施數量、任務完成情況和實施效果。

1 工程概況

豐寧縣2016年坡耕地水土流失綜合治理試點工程坐落于河北省豐寧滿族自治縣黃旗鎮南溝、南溝門、城根營村，總面積445 hm2，屬北溫帶大陸性燕山山地季風氣侯，土壤以褐土為主，質地較好，輕壤土占70%，植被類型屬冀北山地櫟林、油松亞高針葉林植被。

工程所在區域水土流失比較嚴重，土壤養分流失，肥力下降，農業耕作方式原始，農業產業結構調整緩慢，制約了農村經濟可持續發展和新農村建設步伐。2016年該區域被列入坡耕地水土流失綜合治理試點工程，目的在于將坡耕地改造為基本農田、控制坡耕地水土流失、保水保土、基本控制泥沙不下山、促進農民增收和經濟社會發展。

工程規劃治理坡耕地面積445 hm2，其中5°～10°面積196.14 hm2、10°～15°面積246.51 hm2、15°～20°面積2.35 hm2，分別占總治理面積的44.1%、55.4%、0.5%。工程于2016年5月開工建設，2016年底完工。

2 評估方法

2.1 技術路線

采用無人機技術、高分衛星遙感手段，對工程實施前后水土流失情況、竣工年和評估年水土保持措施情況進行對比分析，結合工程水土保持措施設計圖和竣工圖等資料，得出水土流失治理情況、水土保持措施保存情況及水土流失消長情況，在圖斑層次上對重點工程實施效果進行定量評價，重點為水土保持措施保存情況、水土流失面積消長等指標。技術路線，如圖1所示。

圖1 技術路線

2.2 數據來源和處理

收集豐寧縣2016年坡耕地水土流失綜合治理試點工程實施方案、設計變更和竣工驗收等資料，包含措施布局和項目區邊界等矢量數據。

工程實施前影像采用2012年3月衛星遙感影像，空間分辨率20 cm，原始影像經地理配準、裁剪等預處理后獲得工程區正射影像。

工程評估年影像采用無人機影像，2018年9月使用Ebee Plus固定翼無人機拍攝，經軟件處理后得到工程區正射影像，空間分辨率5 cm。

2.3 解譯標志建立

工程水土保持措施有水平梯田、水源工程、田間道路、截水溝工程、標志碑、植物措施，土地利用類型有林地、村莊、坡耕地、旱平地、農村道路等類型。根據工程實際情況，建立解譯標志庫，每種土地利用類型和水土保持措施的解譯標志樣本不少于 2 個[2]。

2.4 水土保持基礎圖斑解譯

水土保持基礎圖斑是指反映實施前工程區土地利用、植被覆蓋度、坡度和土壤侵蝕等基礎信息的空間單元。

水土保持基礎圖斑影像采用工程實施前衛星影像，依據《水利部辦公廳關于印發國家水土保持重點工程信息化監管技術規定（試行）的通知》（辦水保〔2018〕107號），獲取工程實施前土地利用、植被覆蓋度、坡度和土壤侵蝕等基礎信息。

坡度等級詳見表1，不同侵蝕類型林草植被覆蓋度分級詳見表2。

表1 坡度分級

表2 不同侵蝕類型林草植被覆蓋度分級%

2.5 實施效果評估圖斑解譯

參考解譯標志，利用GIS軟件，采用人機交互勾繪土地利用類型圖斑并賦屬性編碼；獲取每個圖斑的坡度等級[3]；采用歸一化植被指數法獲取圖斑的林草覆蓋度等級。參照《土壤侵蝕分類分級標準》（SL 190-2007）等有關規定，根據土地利用類型、坡度、林草覆蓋度等信息判定不同圖斑土壤侵蝕強度。

2.6 水土保持措施解譯

水土保持措施包括面狀、線狀和點狀水土保持措施。其中，面狀水土保持措施是指坡改梯等在專題圖上以面狀形式表達的措施，采用公頃等計量單位；線狀水土保持措施是指坡面截流工程、生產道路等在專題圖上以線狀形式表達的措施，采用千米等計量單位；點狀水土保持措施是指集蓄工程等在專題圖上以點狀形式表達的措施，采用座、處、個等計量單位。

采用目視解譯方法，獲取評估年各類型水土保持措施圖斑并賦相應屬性。

2.7 解譯驗證

解譯工作結束后，抽取不少于總圖斑數的10%進行內業核查和外業驗證。根據《國家水土保持重點工程信息化監管技術規定（試行）》要求，解譯結果判對率應超過90%。

2.8 指標計算

評估指標包括評估年水土流失治理度、水土保持措施保存情況和水土流失消長情況。計算公式如下：

水土流失消長情況根據工程實施前和評估年土壤侵蝕判讀結果進行分析。

3 結果與分析

3.1 水土保持基礎圖斑和實施效果評估圖斑解譯成果

基于工程施工前和評估年影像，完成水土保持基礎圖斑和實施效果評估圖斑解譯，為后續實施效果評估提供依據。水土保持基礎圖斑和實施效果評估圖斑，如圖2—3所示。

3.2 評估年水土流失治理度

通過《豐寧縣2016坡耕地水土流失綜合治理試點工程實施方案》統計水土保持措施實施前項目區水土流失面積445 hm2，通過解譯結果獲得評估年水土流失治理面積440.37 hm2，經計算得出評估年水土流失治理度為98.96%。通過各項水土保持措施的實施，工程區水土流失得到根本治理。

3.3 評估年水土保持措施保存情況

圖2 項目區水土保持基礎圖斑

圖3 項目區實施效果評估圖斑

豐寧縣2016年坡耕地水土流失綜合治理試點工程面狀水土保持措施為修建土坎梯田，共完成面狀水土保持措施面積445 hm2；評估年面狀水土保持措施面積為440.37 hm2。線狀水土保持措施為生產道路和坡面截流工程，共完成生產道路32.50 km、坡面截流工程5.61 km；評估年線狀水土保持措施生產道路為23.84 km，坡面截流工程為4.16 km。點狀水土保持措施為機井和蓄水池，共完成水源工程23處、蓄水池18個；評估年點狀水土保持措施水源工程為23處，蓄水池為18個。水土保持措施保存情況，詳見表3。

表3 工程區水土保持措施保存情況

從水土保持措施保存情況可以看出，面狀措施（土坎梯田）和點狀措施（水源工程、蓄水池）保存率均達到98%以上，線狀措施（生產道路、坡面截流工程）保存率達到73%以上，各類措施較好地發揮了水土保持效果。根據現場調查，造成線狀措施保存率較低的原因主要是部分修建的田間道路被村民開墾用于耕作和部分截水溝已被平整或淤滿，無法持續發揮水土保持功能，因此線狀措施保存率較低。

3.4 工程實施前后水土流失消長情況

工程實施前輕度土壤侵蝕面積215.68 hm2，中度土壤侵蝕面積226.97 hm2，強烈土壤侵蝕面積2.35 hm2；各項水土保持措施實施后，土壤侵蝕強度為微度。土壤侵蝕強度的改善，主要得益于土地利用類型從坡耕地轉變為水平梯田。坡改梯能改善立地條件，減緩梯田坡度，減少水流沖刷；同時，提高土壤的蓄水能力，有效減少水土流失[4]。

4 結論與討論

（1）按照《國家水土保持重點工程信息化監管技術規定（試行）》，對豐寧滿族自治縣2016年坡耕地水土流失綜合治理試點工程進行實施效果評估，通過工程實施前后遙感影像和無人機影像解譯對比發現，項目區水土流失治理度較高，各類水土保持措施較好地發揮了水土保持效果，有效提升了當地生產條件，水土流失情況得到根本治理。

（2）為改進類似工程資料收集困難、影像獲取及解譯難度大等問題，做好水土保持重點工程信息化監管，后續應加大以下工作力度：設計階段要更加貼合實際，在仔細勘察現場情況基礎上，提高設計水平；規范文明施工，嚴格按照設計施工，如有變化，需及時進行變更設計和備案，做好施工資料的收集和存放；提高信息化監管技術手段和水平，利用無人機等新技術，提高精度和效率，為水土保持重點工程的監督和評價提供技術支撐。

（3）為提高評估準確度、減少影像精度和人工解譯帶來的誤差，在后續工程實施過程中應在圖像解譯后增加解譯成果野外驗證環節，到現場實地勘察驗證，保證解譯成果精確可靠；同時，走訪周邊居民，詳細了解工程對當地生產生活的改善，多維度反映工程效益情況。