無錫市沿江、環(huán)湖特定區(qū)域水土保持監(jiān)測與評估分析

朱 驪，吳朝明，任小龍

(江蘇省水文水資源勘測局 無錫分局，江蘇 無錫 214000)

無錫市北枕長江、南臨太湖，長江和太湖是無錫市兩大重要水體。為助力長江大保護(hù)和太湖流域綜合治理，無錫市近年來陸續(xù)在江陰沿江和太湖周邊實(shí)施了岸線保護(hù)復(fù)綠工程。為了給復(fù)綠工程實(shí)施提供水土保持?jǐn)?shù)據(jù)，本研究選取江陰市長江段恢復(fù)綠化或栽植蘆葦?shù)囟魏吞苓叚h(huán)湖公園地塊作為特定區(qū)域，通過空間遙感和實(shí)地測量，定量監(jiān)測特定區(qū)域2020年水土流失狀況，進(jìn)行2018—2020年水土流失消長分析，同時評估特定區(qū)域產(chǎn)生的保護(hù)水土資源效益，探索在森林、濕地生態(tài)保護(hù)和修復(fù)與生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目監(jiān)管相結(jié)合作用下，水土流失量和保護(hù)水土資源效益的變化情況。

1 特定區(qū)域概況

本研究選擇的水土保持監(jiān)測評估區(qū)域(特定區(qū)域)分別位于江陰市長江段恢復(fù)綠化或栽植蘆葦?shù)囟?以下簡稱“沿江公園區(qū)域”)和太湖周邊環(huán)湖公園地塊(以下簡稱“環(huán)湖公園區(qū)域”)。沿江公園區(qū)域位于無錫市江陰市，北靠長江、南臨濱江中路、西接北塘河、東近黃山港，中心地標(biāo)為鵝鼻嘴公園(120°16′17″E、31°56′3″N)；環(huán)湖公園區(qū)域位于無錫市濱湖區(qū)和新吳區(qū)，北鄰230省道、南靠太湖、西接貢湖灣濕地公園、東近望虞河，中心地標(biāo)為沿湖濕地公園(120°22′35″E、31°27′58″N)。特定區(qū)域內(nèi)土地利用類型有耕地、園地、林地、草地、建設(shè)用地、交通運(yùn)輸用地、水域及水利設(shè)施用地等。監(jiān)測范圍環(huán)湖公園區(qū)域1 247.37 hm2、沿江公園區(qū)域625.73 hm2。

2 研究方法

2.1 土壤侵蝕模數(shù)計(jì)算

基于2 m高分辨率衛(wèi)星遙感影像和外業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)，采用人工目視解譯的方法獲取特定區(qū)域的土地利用、植被覆蓋和水土保持措施專題信息，確定土壤侵蝕地塊單元。主要過程包括遙感影像解譯標(biāo)志建立、遙感影像室內(nèi)解譯和解譯成果野外驗(yàn)證等。采用中國土壤流失方程(CSLE)計(jì)算特定區(qū)域2020年土壤侵蝕模數(shù)[1]，結(jié)合2018年相關(guān)數(shù)據(jù)，分析特定區(qū)域水土流失年度消長情況。CSLE方程基本形式為

A=R·K·L·S·B·E·T

(1)

式中：A為土壤侵蝕模數(shù)，t/(hm2·a)；R為降雨侵蝕力因子，MJ·mm/(hm2·h·a)，通過江陰、青陽、長壽、定波閘等4個氣象站點(diǎn)降雨數(shù)據(jù)計(jì)算得到；K為土壤可蝕性因子，t·hm2·h/(hm2·MJ·mm)；L為坡長因子，無量綱；S為坡度因子，無量綱；B為植被覆蓋與生物措施因子，無量綱；E為工程措施因子，無量綱；T為耕作措施因子，無量綱。

2.2 保護(hù)水土資源效益評估

在特定區(qū)域2020年水土流失動態(tài)監(jiān)測結(jié)果基礎(chǔ)上，綜合土地利用、植被覆蓋、土壤侵蝕、水土保持措施、人為水土流失地塊等監(jiān)測資料，量化評估特定區(qū)域保護(hù)水土資源效益。2020年遙感影像獲取時間為9月10日，數(shù)據(jù)來源為分辨率2 m的高分辨率衛(wèi)星遙感影像解析。保護(hù)水土資源效益評估通過計(jì)算保護(hù)水土資源價值量得出。保護(hù)水土資源價值量包括預(yù)防和減少土壤流失價值量、提高土壤肥力價值量和攔蓄地表徑流價值量。

(1)預(yù)防和減少土壤流失價值量。計(jì)算公式為

(2)

式中：Es為預(yù)防和減少土壤流失價值量，元；S為措施(自然地貌植被)的年減蝕量，t；ρ為土壤容重，t/m3；h為土壤肥力層平均厚度，m；B為單位面積的年均收益，萬元/hm2。

(2)提高土壤肥力價值量。計(jì)算公式為

(3)

式中：Ef為提高土壤肥力價值量，元；Ci為土壤中有機(jī)質(zhì)/氮/磷/鉀的含量，%；Pi為有機(jī)質(zhì)/氮/磷/鉀的單價，元/t；其余符號意義同上。

(3)攔蓄地表徑流價值量。計(jì)算公式為

Eq=W×Bw

(4)

式中：Eq為攔蓄地表徑流價值量，元；W為措施(自然地貌植被)的年減流量，m3，即措施(自然地貌植被)的有效面積與單位面積減少的年徑流量的乘積；Bw為當(dāng)?shù)?灌溉)水的單價，元/m3。

3 結(jié)果與分析

3.1 水土流失監(jiān)測

根據(jù)2020年9月遙感監(jiān)測和土壤侵蝕模數(shù)計(jì)算結(jié)果，特定區(qū)域土壤侵蝕以微度侵蝕為主。沿江公園區(qū)域平均侵蝕模數(shù)為40.07 t/(km2·a)，臨江路及黃田港交叉口東南側(cè)、濱江中路北側(cè)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目區(qū)、江陰要塞風(fēng)景區(qū)坡地水土流失最為嚴(yán)重，最高侵蝕模數(shù)達(dá)216.696 t/(km2·a)；環(huán)湖公園區(qū)域平均侵蝕模數(shù)為121.52 t/(km2·a)，具區(qū)路南側(cè)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目基坑開挖引起的水土流失最為嚴(yán)重，最高侵蝕模數(shù)達(dá)647.373 t/(km2·a)。

與2018年特定區(qū)域水土流失狀況進(jìn)行對比，分析水土流失年度消長情況。2018年遙感影像數(shù)據(jù)源為分辨率2 m的高分辨率衛(wèi)星遙感影像，影像獲取時間為3月20日。特定區(qū)域2020年水土流失總面積比2018年減少了45.06 hm2，減少的面積均為輕度侵蝕，詳見表1。

表1 特定區(qū)域水土流失年度消長情況

分析特定區(qū)域水土流失面積減少的原因如下：一方面，近年來無錫市加強(qiáng)了水土保持監(jiān)督管理工作，開展了長江經(jīng)濟(jì)帶生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)督執(zhí)法、河湖環(huán)境集中整治，以及生態(tài)河道、海綿城市、生態(tài)廊道、林網(wǎng)建設(shè)等水土保持重點(diǎn)項(xiàng)目。2020年無錫市共開展生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)督檢查289次，其中江陰市62次、濱湖區(qū)23次。另一方面，隨著國家封山育林、封坡育草、生態(tài)文明等政策的實(shí)施，無錫市加強(qiáng)了造林植草，區(qū)域生態(tài)環(huán)境總體好轉(zhuǎn)，人們的生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識也有所加強(qiáng)。

3.2 保護(hù)水土資源效益評估

經(jīng)過分析計(jì)算，2018—2020年特定區(qū)域保護(hù)水土資源價值量共945.37萬元，其中沿江公園區(qū)域339.26萬元、環(huán)湖公園區(qū)域606.11萬元，詳見表2。

表2 無錫市特定區(qū)域保護(hù)水土資源價值量 萬元

(1)預(yù)防和減少土壤流失價值量。以2018年水土流失監(jiān)測結(jié)果為本底值，2018—2020年無錫市特定區(qū)域共減少土壤流失量428.26 t，其中沿江公園區(qū)域121.56 t、環(huán)湖公園區(qū)域306.70 t。按照當(dāng)?shù)貑挝幻娣e土壤年均收益0.45萬元/hm2、土壤容重1.35 t/m3等計(jì)算，得出預(yù)防和減少土壤流失價值量共2.60萬元，其中沿江公園區(qū)域0.74萬元，環(huán)湖公園區(qū)域1.86萬元。

(2)提高土壤肥力價值量。根據(jù)農(nóng)管部門相關(guān)資料，當(dāng)?shù)赝寥赖?、磷、鉀和有機(jī)質(zhì)的平均含量分別為0.131%、0.019%、0.114%、2.07%，磷酸氫二銨化肥中氮和磷含量分別為14%、15.01%，氯化鉀化肥中鉀含量為50%。按照當(dāng)?shù)厥袌鰞r格，磷酸氫二銨、氯化鉀和有機(jī)肥價格分別為3 300、2 800、800元/t，得出提高土壤肥力價值量共2.52萬元，其中沿江公園區(qū)域0.72萬元，環(huán)湖公園區(qū)域1.80萬元。

(3)攔蓄地表徑流價值量。無錫市特定區(qū)域攔蓄地表徑流措施面積共870.58 hm2，其中：沿江公園區(qū)域313.01 hm2，包括草地114.18 hm2、林地198.83 hm2；環(huán)湖公園區(qū)域557.57 hm2，包括草地257.65 hm2、林地135.20 hm2、耕地164.72 hm2。根據(jù)2020年當(dāng)?shù)亟邓a(chǎn)流關(guān)系，各類措施攔蓄地表徑流量為188.05萬m3，其中沿江公園區(qū)域67.56萬m3，環(huán)湖公園區(qū)域120.49萬m3。根據(jù)當(dāng)?shù)厮畠r，計(jì)算得出攔蓄地表徑流價值量為940.25萬元，其中沿江公園區(qū)域337.80萬元，環(huán)湖公園區(qū)域602.45萬元。

4 結(jié)論與建議

無錫市沿江、環(huán)湖特定區(qū)域2020年動態(tài)監(jiān)測總面積1 873.10 hm2，2020年水土流失總面積比2018年減少了45.06 hm2，均是由輕度侵蝕轉(zhuǎn)化為微度侵蝕，2018—2020年保護(hù)水土資源價值量為945.37萬元。

通過對特定區(qū)域的水土流失監(jiān)測和保護(hù)水土資源價值量計(jì)算，總結(jié)出無錫市特定區(qū)域水土保持工作經(jīng)驗(yàn)，即控制建設(shè)用地?cái)U(kuò)張，禁止侵占濕地、水域和森林，保護(hù)濕地水環(huán)境；加強(qiáng)綠化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)[2]，改善植物基本生長條件，提高植物綜合綠化和防護(hù)能力；實(shí)行山、水、田、林 、草、路綜合治理，工程措施和生物措施優(yōu)化配置，形成水土流失綜合防治體系；落實(shí)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持方案制度，對工程建設(shè)等引起的裸露地表及時采取生態(tài)修復(fù)措施，以免造成新的水土流失。