灤河流域土壤侵蝕敏感性評價分析

程林+王艷霞+田海蘭

摘要：以灤河流域為研究范圍，參考《生態功能區劃暫行規程》及修正的通用土壤侵蝕方程（RUSLE），運用ArcGIS軟件的克里金插值、鄰域分析等功能，研究了降水、土壤質地、地形起伏度、植被狀況等因素對土壤侵蝕的敏感性，并生成灤河流域單因素敏感性評價圖。在ArcGIS柵格疊加分析功能的支持下，以對單因子的分析結果為基礎，實現研究區土壤侵蝕敏感性綜合評價。結果顯示，灤河流域的土壤侵蝕敏感性以中度為主，其中輕度敏感區主要位于壩上高原及灤河沖積平原，中度敏感區主要位于燕山山地，高度敏感區主要位于興隆縣、承德縣、青龍縣、平泉市、隆化縣等地區。為保障水庫及城市的安全，有必要重點加強潘家口水庫上游河流谷地及青龍縣沙壤地的水土流失防治工作。

關鍵詞：河北省；灤河流域；土壤侵蝕；敏感性；ArcGIS

中圖分類號：S157 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2017）22-4282-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.22.018

Abstract： Luanhe River basin was chosen as study area，reference to the Interim Regulations of Ecological Function Zoning and Revised Universal Soil Loss Equation（RUSLE），by applying the kriging interpolation and neighborhood analysis functions of ArcGIS. The research was made of the impact of rainfall，soil texture，topography and vegetation coverage on soil erosion sensitivity，maps of single-factor sensitivity evaluation was generated. Based on the evaluation results of single factor，by applying the spatial overlapping of ArcGIS，a comprehensive evaluation of soil erosion sensitivity was conducted. The results showed that moderately sensitive region was the main type of research area. Mildly sensitive region was mainly distributed in Bashang plateau and Luanhe alluvium plain. Moderately sensitive region was mainly distributed in the mountain area of Yanshan. Highly sensitive region was mainly distributed in Xinglong，Chengde，Qinglong，Pingquan and Longhua. For safety ensuring of reservoir and urban area，its necessary to enhance the soil and water conservation of moderately and highly sensitive region，especially valley in upstream of Panjiakou reservoir and sandy soil area of Qinglong.

Key words： Hebei province； Luanhe River basin； soil erosion； sensitivity； ArcGIS

土壤侵蝕容易造成土地資源破壞、土壤肥力下降、庫塘湖泊淤積、生態惡化、草原荒漠化等一系列危害[1，2]，侵蝕物質也容易成為滑坡、泥石流等地質災害的物源。中國是世界上水土流失較嚴重的國家，水土流失面廣量大[3]。為了防治土壤侵蝕災害，不同研究者基于《生態功能區劃暫行規程》[4]或RUSLE[5]模型，以省域[6]、縣域[7]、流域[8]等不同尺度空間為研究范圍，開展土壤侵蝕敏感性評價研究。其中流域具有統一的出水口，水文特性相近，但同時也是復雜的綜合體，流域內不同地形地貌部位土壤性狀、植被覆蓋、土地利用等差異較大[9]。中國的流域土壤侵蝕敏感性研究以南方[8，10]居多，北方[11]較少。

灤河流域是河北省乃至華北地區主要的林果產業、旅游業、重工業基地之一，是京津唐城市群重要的生態屏障及水源涵養地，灤河沖積平原區也是河北省重要的城市分布區。本研究基于ArcGIS技術和土壤侵蝕評價系統，以期對灤河流域的土壤侵蝕狀況進行綜合評價，為保障流域范圍內生態建設、產業發展和城市建設提供參考。

1 研究區域概況

灤河流域，包括灤河干流、支流及附近小型入海河流的流域，地域范圍涵蓋河北省的秦皇島市、唐山市、承德市的大部分地區，內蒙古自治區多倫縣、正藍旗及遼寧省的建昌縣，面積達5.88萬km2。灤河是河北省的主要河流之一，發源于豐寧境內，主要一級支流包括小灤河、興洲河、伊遜河、武烈河、柳河、瀑河、青龍河等，附近獨流入海的山溪性河流主要有陡河、沙河、洋河、戴河、石河等（圖1）。灤河流域屬于華北地臺的一部分[12]，地勢西北高東南低，地貌單元包括壩上高原、燕山山地、華北平原，最高點為東猴頂，海拔2 292.6 m。灤河流域跨越中國東部季風區和西北干旱半干旱區，以溫帶季風氣候為主，年均氣溫5～12 ℃，夏季炎熱多雨，春秋干旱少雨，冬季寒冷干燥，多年平均降雨量為400～700 mm，且年內分配不均，6～9月降水量占全年降水量的67%～76%[13]。endprint

2 評價方法

土壤侵蝕敏感性的評價方法參考原國家環保總局2002年頒布的《生態功能區劃暫行規程》[4]，以修正的通用土壤侵蝕方程（RUSLE）[5]為基礎，綜合考慮降水、地貌、植被與土壤質地等因素，確定影響土壤侵蝕的各因素的敏感性等級（表1），運用地理信息系統來評價土壤侵蝕敏感性及其空間分布特征。

2.2 土壤質地因子

土壤質地反映的是土壤中沙、壤、粉沙、黏土等組分的組合情況，土壤質地直接影響很多土壤水文學及土壤熱力學參數，如飽和土壤含水量、飽和水力傳導率等[16]，是影響土壤侵蝕的因子之一。利用“寒區旱區科學數據中心”（http：//westdc.westgis.ac.cn）提供的第二次全國土地調查數據，根據表1，繪制土壤侵蝕對土壤質地敏感性的分布圖。

2.3 地形起伏度

地形起伏度是單位面積內最大相對高程差，可反映地面相對高差，是描述地貌形態的定量指標，在區域評價領域有廣泛的應用[17]。根據研究區域地形特征，參考張磊[17]的研究成果，以1.4 km×1.4 km為基本單元，通過ArcGIS軟件的Focal Statistics工具提取地形起伏度。地表高程數據提取自Google Earth軟件，空間分辨率為100 m。根據表1，繪制土壤侵蝕對地形起伏度的敏感性分布圖。

2.4 植被因子

植被防止侵蝕的作用主要包括對降雨能量的削減作用、保水作用和抗侵蝕作用[18]，植被因子也是影響土壤侵蝕的敏感因素之一。利用中國科學院資源環境科學數據中心（http：//www.resdc.cn）提供的 1∶100萬植被類型空間分布數據，根據表1，繪制土壤侵蝕對土壤植被因子的敏感性分布圖。

3 結果與分析

3.1 單因子對土壤侵蝕的敏感性評價

研究區土壤侵蝕對降水的敏感度為輕度和中度（圖2a、表2）。其中，中度敏感區主要分布于海拔1 000 m以上的地區，兩者的界線與壩緣山地的走向基本一致。其中降水侵蝕力最高點出現在燕山山地南側，即興隆縣、遵化市、遷西縣及青龍縣等地。

土壤侵蝕對土壤質地的敏感程度以中度為主（圖2b、表2），另有占研究區總面積達12%的高度敏感區。高度敏感區主要分布于研究區北部的豐寧滿族自治縣、正藍旗、多倫縣及東部的青龍縣、撫寧縣等地，其中北部以粉黏土居多，東部以沙壤土居多。

土壤侵蝕對地形起伏度的敏感程度較高（圖2c、表2），其中極敏感區達17%，主要分布在興隆縣、灤平縣及承德縣一帶。廣義的燕山山地分布區以高度敏感區為主，正藍旗、多倫縣、沽源縣等高原地區及唐山市、秦皇島的平原區對地形起伏度的敏感性相對較低。

研究區植被因子的土壤侵蝕敏感性包括輕度、中度、高度3個級別，分別占總面積的40%、21%、39%（圖2d、表2）。其中高度敏感區多沿山谷分布，多為一年一熟旱作分布區；中度敏感區主要分布在研究區南北兩側，其中北側多為稀樹灌木草原，南側平原區以兩年三熟糧作為主。

3.2 土壤侵蝕敏感性綜合評價

根據各因子的敏感性等級評價結果，利用公式1，得到研究區土壤侵蝕敏感性綜合評價結果（圖3）。由圖3可知，研究區土壤侵蝕敏感性以中度為主，占區域總面積的78%。輕度敏感區主要分布在壩上高原的沽源縣、多倫縣、正藍旗一帶及灤河沖積平原區，占區域總面積的20%。高度敏感區占區域總面積的2%，主要分布在興隆縣、承德縣、青龍縣、平泉市、隆化縣等地，其中集中分布區為興隆縣、承德縣、青龍縣，地貌單元上為灤河干流興隆段、灤河一級支流橫河、灤河二級支流起河、入海河流洋河的河谷地區。

高度敏感性分布區的分布范圍是灤河流域水土保持的重點區域。綜合各因子的特征，可見高度敏感性分布區的主要特征有降水侵蝕力高、地形起伏度較大、土壤類型多為沙壤土、農業開發程度較高。

壩上高原地區氣候干旱，地表植被類型以荒漠為主，但是地形起伏度較低，因此土壤侵蝕敏感性總體偏低。平原區雖然農業開發程度較高，但地形起伏度低，土壤質地的抗蝕能力總體較強，因此土壤侵蝕敏感性也較低。

4 小結

灤河流域土壤侵蝕敏感性總體以中度為主。燕山山地多為中度敏感區，壩上高原及灤河沖積平原多為輕度敏感區，興隆縣、承德縣、青龍縣、平泉市、隆化縣等地的河谷地區存在集中分布的高度敏感區。

高度敏感區多位于大中型水庫上游和城市上游，做好水土流失防治工作可為潘家口水庫等大中型水庫的正常運轉及城市防災減災工作提供重要支撐。其中重點防治區域為河谷地區農田及陡坡森林，管理措施與工程措施相結合，做好源頭預防、泥沙攔截和降水疏導。在陡坡區或土壤質地高敏感區繼續推進實施退耕還林還草和封山育林，完善截留溝、淤地壩等工程防治措施，探索推進生態移民。

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