西吉縣2022年“7?15”暴雨重力侵蝕調查與建議

關鍵詞：重力侵蝕；水土保持工程；無人機影像解譯；唐家河流域；西吉縣

中圖分類號：Ｓ１５７．１ 文獻標志碼：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２４．０６．０１８

引用格式：高健健，黨維勤，周子淵，等．西吉縣２０２２ 年“７?１５”暴雨重力侵蝕調查與建議［Ｊ］．人民黃河，２０２４，４６（６）：１０９－１１２．

０引言

近年來，隨著全球氣候變化，極端天氣形成的暴雨強度提高、頻次增加［１－２］ ，極端暴雨引發的洪水災害、水土流失愈加嚴重［３－５］ 。如何科學評估極端天氣情況下的水土流失狀況，是當前水土保持監測工作亟須解決的問題。

２０２２年７月１３—１６日，黃河中游地區發生強降雨過程，形成渭河２０２２年第１ 號洪水。在這次強降雨過程中，陜西定邊縣、甘肅慶城縣、寧夏西吉縣等地受災嚴重。其中寧夏西吉縣于７ 月１５日８：００至１６日８：００出現局地強降雨，暴雨中心位于什字鄉唐莊村一帶，實測最大１ ｈ 降雨量為７２．６ ｍｍ，唐莊雨量站、馬咀水庫雨量站實測２４ ｈ 降雨量分別為１１３．２、１５９．６ ｍｍ，根據《寧夏暴雨圖集》推算的唐莊站和馬咀水庫站降雨重現期均超１００ ａ。為及時了解和科學評估此次暴雨造成的水土流失情況及水土保持措施的作用，水利部水土保持監測中心于２０２２ 年７ 月２５—２９ 日組織開展了西吉縣“７?１５”暴雨水土保持綜合調查，對暴雨洪水特征、土壤侵蝕情況、水土流失危害、水土保持措施的效果等進行了實地調查，根據調查內容分為道路侵蝕、梯田侵蝕、淤地壩淤積量、淤地壩水文計算、暴雨洪水計算、重力侵蝕等６ 個專題。筆者參加了重力侵蝕專題調查，本文簡要介紹此次調研情況及此次強降雨造成的重力侵蝕情況，以期為黃土高原水土流失尤其重力侵蝕規律的監測、研究與防治提供參考。

１調查概況

１．１選擇典型小流域

在寧夏西吉縣選擇典型小流域開展調查，選擇原則：１）本次強降雨過程中雨量大、雨強高（最大１、３、６ｈ 降雨量均超１００ ａ 一遇暴雨量）；２）各類淤地壩分布較多；３）布設有水土保持監測站點（包括坡面徑流場和小流域卡口站等）；４）屬國家級水土流失重點治理區，有水土保持工程措施；５）邊界閉合的完整小流域。

根據以上原則，通過無人機正射影像解譯和外業踏勘，確定對唐家河流域內的五十岔、連家岔、謝馬咀、朱家灣、海南灣等５ 條小流域進行詳細調查，涉及行政區包括西吉縣馬蓮鄉和什字鄉，本文以五十岔小流域調查結果為主進行分析。

唐家河流域是渭河上游支流葫蘆河的一級支流，流域面積７９．９７ ｋｍ^２，屬黃土丘陵溝壑區第三副區，地貌以梁狀侵蝕丘陵為主，梁峁相間，土壤侵蝕類型以水蝕為主，兼有重力侵蝕。流域多年平均降水量３６５ｍｍ、土壤侵蝕模數４ ６００ ｔ／ ｋｍ^２、輸沙量３４．３６ 萬ｔ。本次強降雨在流域內馬咀雨量站最大１、３、６ ｈ 降雨量分別為８７．４、１１５．０、１５４．２ｍｍ，均超１００ａ一遇暴雨量。五十岔小流域屬于唐家河流域的一級支流，面積１．１０ｋｍ^２，流域內有草地１８．６９ ｈｍ^２（主要是退耕后的荒草地）、林地３９．４３ ｈｍ^２、梯田４９．４５ ｈｍ^２（以新修梯田為主）、水域１．２８ｈｍ^２、建設用地１．３８ ｈｍ^２。

１．２調查方法

采取無人機影像解譯和現場復核相結合的方法，獲取重力侵蝕位置、面積及侵蝕量等數據，以評估重力侵蝕狀況。

１．２．１遙感影像獲取及處理

遙感影像由黃河水土保持綏德治理監督局提供的固定翼華測Ｐ３３０ 無人機獲取。該無人機垂直起降，采用固定翼結合四旋翼的復合翼布局形式，具有航時長、速度快、航程遠、精度高（分辨率為０．２ｍ）、效率高等特點。

采用無人機獲取遙感影像是本次調查的主要方法，對五十岔等５條小流域進行航拍，內業采用ＥＰＳ軟件成圖，之后人工勾繪重力侵蝕斑塊，量算各斑塊重力侵蝕面積及重力侵蝕量。

１．２．２重力侵蝕量計算

采用如下公式計算重力侵蝕量：

Ｍ ＝ γＶ （１）

式中：Ｍ 為重力侵蝕量，Ｖ 為重力侵蝕土方量，γ 為重力侵蝕土方密度（通過現場測定并查閱相關文獻資料，確定其取值為１．４５ｔ／ ｍ^３）。

由式（１）可知，計算重力侵蝕量的關鍵是確定重力侵蝕土方量。本次調查依據暴雨后的無人機航測成果，按照如下方法確定重力侵蝕土方量：１）確定侵蝕位置與面積。采用軟件ＰＩＸ４Ｄ 整理航測成果，生成分辨率為０．２ ｍ 的ＤＯＭ、ＤＥＭ，導入ＡＲＣＧＩＳ 軟件并通過影像目視解譯確定重力侵蝕的位置（范圍） 及面積。２）獲取暴雨后地形。使用軟件ｌｉｄａｒ３６０對ＰＩＸ４Ｄ 生成的點云數據進行分類，獲取地面點云數據，進而使用軟件南方ｃａｓｓ 生成暴雨后１∶１０００地形圖。３）通過手動操作將侵蝕位置（范圍）與１ ∶ １ ０００地形圖疊加，并將發生重力侵蝕部位的地形圖恢復至重力侵蝕之前，進而使用南方ｃａｓｓ進行土方分析，確定各斑塊的重力侵蝕土方量。

１．３現場復核（實地測量）

通過外業對典型斑塊進行重力侵蝕實地測量，對無人機影像解譯結果進行復核。鑒于此次強降雨造成的各類重力侵蝕（崩塌、滑坡、泥石流等）斑塊較多（五十岔小流域共２６ 個），現場復核時根據不同土地利用類型發生重力侵蝕的情況，隨機選取１０ 處典型重力侵蝕進行實地測量（表１ 中為其中的３處）。現場勘測采用奧維互助地圖手機ＡＰＰ進行實地定位和拍照，用皮尺、鋼卷尺等測量重力侵蝕的規模（長、寬、深）并現場記錄。

２調查結果分析

２．１五十岔小流域調查結果

通過無人機正射影像解譯和現場復核，確認此次強降雨在五十岔小流域造成的重力侵蝕共有２６處，其分布情況見圖１、侵蝕面積及侵蝕量見表２。

由表２可知，在五十岔小流域的２６ 處重力侵蝕中：崩塌２１處（占比為８０. ８％）， 侵蝕面積占比為６５．３％，侵蝕量占比為７２．５％（單位面積侵蝕量為０.１１ｔ／ｍ^２）；滑坡４ 處（占比為１５.４％），侵蝕面積占比為２９.７％，侵蝕量占比為２５.６％（單位面積侵蝕量為０.０４ｔ／ ｍ^２）；泥石流１ 處（占比為３.８％），侵蝕面積占比為５.０％，侵蝕量占比為１.９％（單位面積侵蝕量較小）。由此表明，崩塌是五十岔小流域易發生的重力侵蝕類型，而滑坡、泥石流相對較少。

五十岔小流域發生重力侵蝕的地類有梯田、草地、林地、道路等４類，其中：梯田１６ 處，侵蝕面積１５６７.４３ｍ^２（占比為５５.７％）；草地７ 處，侵蝕面積１１０５．９７ ｍ^２（占比為３９.４％）；林地１ 處，侵蝕面積１８.３７ ｍ^２（占比為０.７％）； 道路２ 處， 侵蝕面積１１７.２６ ｍ^２（ 占比４.２％）。總體來看，重力侵蝕主要發生在梯田和草地，兩者侵蝕面積之和占侵蝕總面積的９５.１％，道路和林地侵蝕面積僅占侵蝕總面積的４．９％。

從各類重力侵蝕發生的地類看：崩塌有１２ 處發生在梯田（占崩塌總數的５７．１％），有６ 處發生在草地（占崩塌總數的２８．６％），有３ 處發生在道路和林地（占崩塌總數的１４．３％）；滑坡有７５％發生在梯田。

２.２.５條典型小流域調查結果及問題

此次強降雨在唐家河流域的５ 條典型小流域共造成重力侵蝕１２０處，其中崩塌８５處、滑坡２９處、泥石流６處。從次暴雨重力侵蝕強度看，五十岔小流域最大（為１５００ｔ／ｋｍ^２），謝馬咀小流域最小（為３００ｔ／ｋｍ^２）。

由調查結果統計及實地踏勘可知，此次強降雨過程造成的重力侵蝕主要發生在新修梯田、道路和荒草地。造成較嚴重重力侵蝕的原因之一是水土保持工程措施建設標準低、配套設施體系不完備，如存在梯田、道路缺乏截排水設施，梯田田坎標準偏低，田坎缺乏植被保護等問題，暴雨造成了嚴重的水土流失。此外，調查中發現耕作梯田內使用的塑料地膜在耕作時被全覆蓋，大大降低了降水入滲率，因而加快（加大）了產匯流（量），加劇了重力侵蝕的發生。

３建議

在今后的水土保持工程建設中，適當提高建設標準，優化梯田建設施工工藝，注重梯田田坎防護設施布設，如及時在田坎坡面撒播草種等；提高林草植被建設標準，加強道路、溝道排水設施建設，增強水土保持措施抵御暴雨洪水能力，并使其持續發揮效益、支撐小流域生態保護和高質量發展。