北京市第一次水務(wù)普查水土保持情況及成果應(yīng)用

張 超,楊 坤,袁愛(ài)萍(北京市水土保持工作總站，北京 100036)

北京市第一次水務(wù)普查水土保持情況及成果應(yīng)用

張 超,楊 坤,袁愛(ài)萍

(北京市水土保持工作總站，北京 100036)

水土保持；普查；成果應(yīng)用；北京

北京市于2010—2012年開(kāi)展了第一次水務(wù)普查水土保持情況普查，主要包括土壤侵蝕普查、水土保持措施普查、小流域劃分、侵蝕溝道調(diào)查、山區(qū)小流域主溝道水文形態(tài)調(diào)查、山區(qū)小流域出口水質(zhì)水量調(diào)查等6項(xiàng)任務(wù)，普查成果為北京市水土保持生態(tài)建設(shè)與管理提供了重要支撐。介紹了普查內(nèi)容和普查方法，對(duì)普查成果進(jìn)行了初步分析，討論了普查成果的主要應(yīng)用方向，包括規(guī)劃編制、生態(tài)清潔小流域建設(shè)、監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)等。

做好北京市水土保持普查，有利于摸清地區(qū)水土流失狀況，科學(xué)開(kāi)展水土保持生態(tài)建設(shè)，為全市水土資源可持續(xù)利用、生態(tài)環(huán)境可持續(xù)維護(hù)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展提供支撐。根據(jù)第一次全國(guó)水利普查精神，北京市于2010—2012年開(kāi)展了第一次水務(wù)普查工作[1]，其中水土保持情況普查是第五個(gè)專(zhuān)項(xiàng)。在充分調(diào)研全市水土保持精細(xì)化管理對(duì)普查數(shù)據(jù)需求的基礎(chǔ)上，普查設(shè)計(jì)突出了北京特色，普查成果為北京市全面提高水土保持生態(tài)建設(shè)與管理水平夯實(shí)了基礎(chǔ)。

1 普查內(nèi)容

本次普查除完成國(guó)家規(guī)定的土壤侵蝕普查、水土保持措施普查外，還根據(jù)北京實(shí)際增加了小流域劃分、侵蝕溝道普查、山區(qū)小流域主溝道水文形態(tài)調(diào)查、山區(qū)小流域出口水質(zhì)水量調(diào)查等內(nèi)容。

(1)土壤侵蝕普查。調(diào)查全市土壤侵蝕面積、土壤侵蝕強(qiáng)度及分布等。

(2)水土保持措施普查。調(diào)查各區(qū)基本農(nóng)田、水保林、經(jīng)濟(jì)林、草地、土地整治、節(jié)水灌溉等共計(jì)24項(xiàng)措施的面積或數(shù)量。

(3)小流域劃分。劃分北京市小流域邊界，建立流域拓?fù)潢P(guān)系和水系上下游拓?fù)潢P(guān)系，編制普查名錄。

(4)侵蝕溝調(diào)查。調(diào)查因坡面徑流沖刷土體、切割地表而形成的長(zhǎng)度在50 m以上的侵蝕溝道分布情況，掌握侵蝕溝道的分布、數(shù)量，以及溝道的形態(tài)特征和發(fā)展?fàn)顩r，建立北京市侵蝕溝道數(shù)據(jù)庫(kù)，涉及延慶區(qū)媯水河流域8個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

(5)山區(qū)小流域主溝道水文形態(tài)調(diào)查。調(diào)查山區(qū)小流域主溝道水文形態(tài)特征、植被受干擾程度、岸邊帶土地利用狀況、污染源及其他人為活動(dòng)等，并對(duì)小流域主溝道進(jìn)行評(píng)價(jià)分級(jí)。

(6)山區(qū)小流域出口水質(zhì)水量調(diào)查。包括調(diào)查山區(qū)小流域出口的水質(zhì)和水量狀況。

2 普查方法

(1)土壤侵蝕普查。主要是利用抽樣法調(diào)查土壤侵蝕影響因子，利用北京土壤流失方程[2]計(jì)算全市土壤侵蝕強(qiáng)度及分布。為了準(zhǔn)確地反映北京市土壤侵蝕狀況(除西城區(qū)、東城區(qū)和密云水庫(kù)水域外)，土壤侵蝕野外調(diào)查單元由159個(gè)增加到824個(gè)，面積在0.2～3.0 km2，將國(guó)家規(guī)定的1%抽樣比例提高到4%，獲取野外調(diào)查單元土地利用和水土保持工程措施、生物措施和耕作措施信息。通過(guò)收集全市79個(gè)雨量站1981—2010年30年的日雨量資料，計(jì)算降雨侵蝕力；通過(guò)收集土種資料，分析土壤可蝕性因子取值；基于1∶1萬(wàn)地形圖插值生成的DEM計(jì)算坡度坡長(zhǎng)因子等。完成土壤侵蝕影響因子調(diào)查后，根據(jù)北京土壤流失方程及調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行野外調(diào)查單元、控制區(qū)、各區(qū)及全市土壤侵蝕強(qiáng)度計(jì)算。

(2)水土保持措施普查。通過(guò)收集水務(wù)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)等部門(mén)的年鑒資料(主要是2010年年鑒)，專(zhuān)題調(diào)查資料，歷年水保工程及相關(guān)行業(yè)工程設(shè)計(jì)、建設(shè)和驗(yàn)收資料，以及2011年水務(wù)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)等部門(mén)的相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料，經(jīng)統(tǒng)計(jì)、分析、評(píng)估后填寫(xiě)普查數(shù)據(jù)。

(3)小流域劃分。在地理信息系統(tǒng)平臺(tái)上，利用1∶1萬(wàn)DEM和1∶1萬(wàn)航片數(shù)據(jù)，提取流域和溝道，建立流域和溝道拓?fù)潢P(guān)系，然后確定小流域界線(xiàn)，標(biāo)注流域。確定小流域劃分及命名原則，進(jìn)行小流域劃分、命名、編碼。

(4)侵蝕溝調(diào)查。侵蝕溝道普查以1 m分辨率遙感影像和1∶1萬(wàn)DEM為主要信息源，利用GIS軟件，采用人機(jī)交互方式在計(jì)算機(jī)上解譯提取侵蝕溝道的長(zhǎng)度、面積、類(lèi)型和縱比降及其地理空間位置，編制侵蝕溝道清查名錄?；谇宀槊洠F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查核實(shí)，最后形成普查成果。

(5)山區(qū)小流域主溝道水文形態(tài)調(diào)查。小流域主溝道水文形態(tài)調(diào)查采取野外現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的方法開(kāi)展。利用GPS定位查找，對(duì)溝道分段調(diào)查，溝段長(zhǎng)度一般為10～500 m，并按調(diào)查情況填寫(xiě)河床幾何形態(tài)、河床底質(zhì)、徑流時(shí)間、河流連續(xù)性、河岸人為改造情況、河灘土地利用情況、外界脅迫因素等內(nèi)容，對(duì)調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)價(jià)和分級(jí)，Ⅰ級(jí)至Ⅴ級(jí)溝道水文形態(tài)狀況見(jiàn)表1。

表1 北京山區(qū)河(溝)道水文地貌分級(jí)

(6)山區(qū)小流域出口水質(zhì)水量調(diào)查。主要通過(guò)野外采樣、測(cè)量和訪(fǎng)問(wèn)的方式進(jìn)行水質(zhì)和水量調(diào)查。對(duì)有流水的出口溝床采樣化驗(yàn)，出口無(wú)水則不調(diào)查。采溝床中心處的水樣，若溝寬、水深則使用標(biāo)準(zhǔn)采樣器采樣，若溝窄、水淺則使用水舀等工具采樣。采樣后24 h內(nèi)送至專(zhuān)業(yè)水質(zhì)檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)，化驗(yàn)指標(biāo)包括NH3、TN、TP、CODMn等4項(xiàng)。對(duì)有流水的出口通過(guò)流速儀法測(cè)定水量，出口無(wú)水則不量測(cè)。整理出口斷面，清理水草、障礙物等，使斷面具備施測(cè)條件。使用流速儀測(cè)量徑流流速，并量測(cè)水深、水寬，計(jì)算斷面面積，從而計(jì)算流量。對(duì)于較寬斷面，采用三點(diǎn)法測(cè)流，較窄斷面(<1 m)采用一點(diǎn)法測(cè)流。水深、水寬測(cè)量3次取平均值。

3 普查成果

3.1 土壤侵蝕普查情況

普查結(jié)果表明，全市水力侵蝕面積3 201.86 km2(表2)，主要分布在房山區(qū)、門(mén)頭溝區(qū)、密云區(qū)、平谷區(qū)、懷柔區(qū)、延慶區(qū)和昌平區(qū)等山區(qū)。

3.2 水保措施普查情況

全市水土保持措施面積4 630 km2，其中基本農(nóng)田55 260.7 hm2、水保喬木林152 788.1 hm2、水保經(jīng)濟(jì)林74 109.3 hm2、種草1 474.2 hm2、封禁治理179 370.0 hm2，實(shí)施小型蓄水保土點(diǎn)狀工程42 452個(gè)、小型蓄水保土線(xiàn)狀工程869.3 km等。

表2 北京市土壤侵蝕情況 km2

3.3 小流域劃分情況

全市共劃分為1 085個(gè)小流域(表3)，其中山區(qū)576條、平原區(qū)509條。

表3 北京市小流域分布情況統(tǒng)計(jì)

3.4 侵蝕溝普查情況

全市共有侵蝕溝道185條(見(jiàn)表4)， 溝道面積685.74 hm2，總長(zhǎng)度約152.84 km，平均長(zhǎng)度826.1 m，最長(zhǎng)5 470.5 m，最短88.3 m，最寬處67.3 m，最窄處2.4 m，最深處53.8 m，最淺處0.8 m。

表4 北京市侵蝕溝道分布情況

3.5 山區(qū)小流域主溝道調(diào)查情況

實(shí)際調(diào)查了563條山區(qū)小流域內(nèi)4 258.19 km主要河(溝)道的水文地貌情況，并逐段進(jìn)行水文地貌評(píng)價(jià)分級(jí)，屬于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ級(jí)的溝段長(zhǎng)度比例分別為64.85%、14.02%、9.56%、8.76%和2.81%。Ⅰ級(jí)和Ⅱ級(jí)代表溝道處于極好和好的狀態(tài)，基本不需治理；Ⅲ級(jí)及以下等級(jí)溝段應(yīng)作為治理對(duì)象?？傮w來(lái)看，北京山區(qū)小流域主溝道狀況良好，少部分人為擾動(dòng)和破壞比較大，這些受損溝道是下一步治理的重點(diǎn)。

3.6 山區(qū)小流域水質(zhì)水量調(diào)查情況

(1)水質(zhì)情況。實(shí)際調(diào)查山區(qū)小流域567條，其中出口有水的小流域181條(見(jiàn)表5)，占31.92%。水質(zhì)狀況總體較好，水質(zhì)為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類(lèi)的小流域數(shù)量占到有水小流域總數(shù)的85.08%，Ⅳ類(lèi)及更差的小流域數(shù)量占到有水小流域總數(shù)的14.92%。

表5 山區(qū)小流域出口水質(zhì)情況

(2)水量情況。扣除出口為水庫(kù)、塘壩或水池的情況，山區(qū)567條小流域出口處能觀(guān)測(cè)到徑流的小流域有160條(見(jiàn)表6)，占山區(qū)小流域總數(shù)的28.22%，其中最大流量28.05 m3/s、最小流量0.000 2 m3/s。

表6 山區(qū)小流域出口水量情況

4 成果應(yīng)用

本次普查摸清了北京市水土流失、水土保持狀況等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為北京市水土保持規(guī)劃編制、生態(tài)清潔小流域建設(shè)、水土保持監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)水平提升奠定了基礎(chǔ)。

(1)為全市水土保持規(guī)劃編制提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。本次普查劃分了全市小流域，以小流域?yàn)閱卧久辶藚^(qū)域水土流失狀況，實(shí)現(xiàn)了以小流域?yàn)閱卧M(jìn)行全市水土保持規(guī)劃。普查成果為北京市水土保持功能區(qū)劃分、北京市水土流失重點(diǎn)防治區(qū)劃分提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[3]，為全市水土保持規(guī)劃總體目標(biāo)的設(shè)定、分區(qū)防治重點(diǎn)及任務(wù)的確定提供了支撐[4]。規(guī)劃批復(fù)后，將能夠指導(dǎo)今后較長(zhǎng)時(shí)期北京市的水土保持發(fā)展，統(tǒng)籌各相關(guān)部門(mén)工作，推進(jìn)首都生態(tài)文明建設(shè)。

(2)為全市生態(tài)清潔小流域治理工程規(guī)劃設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。本次普查摸清了全市小流域土壤侵蝕狀況、現(xiàn)存水土保持措施、主溝道破壞情況、水質(zhì)水量等基本情況，便于生態(tài)清潔小流域治理工程規(guī)劃人員掌握小流域背景情況，進(jìn)而設(shè)定合理的治理目標(biāo)，針對(duì)重點(diǎn)問(wèn)題確定治理方案。在治理工程設(shè)計(jì)上，充分利用普查成果進(jìn)行精細(xì)化管理，提高生態(tài)清潔小流域建設(shè)水平，如：根據(jù)土壤侵蝕面積、侵蝕強(qiáng)度及分布，準(zhǔn)確布設(shè)水土保持措施；根據(jù)水質(zhì)水量調(diào)查成果，結(jié)合小流域污染源調(diào)查，確定小流域面源污染治理措施和規(guī)模；根據(jù)小流域主溝道水文地貌分級(jí)評(píng)價(jià)結(jié)果，設(shè)計(jì)溝道生態(tài)修復(fù)措施，進(jìn)行近自然治理，改善溝道生態(tài)環(huán)境。

(3)為全市土壤流失量分析計(jì)算水平提升奠定了基礎(chǔ)。本次普查將全市劃分為面積在0.2～3.0 km2之間的抽樣單元，共計(jì)824個(gè)，并對(duì)824個(gè)調(diào)查單元開(kāi)展了詳細(xì)調(diào)查，獲取了植物種類(lèi)、郁閉度/蓋度、土地利用、水土保持工程措施及耕作措施等數(shù)據(jù)。依托這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，結(jié)合全市121個(gè)雨量點(diǎn)降水資料，利用北京土壤流失方程，分析計(jì)算了2013—2015年度土壤流失量，準(zhǔn)確反映了全市土壤流失實(shí)際情況，結(jié)束了過(guò)去小區(qū)推算的簡(jiǎn)易計(jì)算方式，極大地提升了北京市土壤流失量分析計(jì)算水平。

[1] 國(guó)務(wù)院第一次全國(guó)水利普查領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室.第一次全國(guó)水利普查總體方案[M].北京:中國(guó)水利水電出版社,2010:1-3.

[2] 劉寶元,畢小剛,符素華,等.北京土壤流失方程[M].北京:科學(xué)出版社,2010:5.

[3] 李世榮,鐘莉,沈濤,等.北京市水土流失重點(diǎn)防治區(qū)復(fù)核劃分研究[J].中國(guó)水土保持,2016(5):52-53.

[4] 楊坤,段淑懷,李世榮.北京市水土保持規(guī)劃探討[J].中國(guó)水土保持,2015(3):3-6.

(責(zé)任編輯 李楊楊)

S157

A

1000-0941(2017)01-0053-03

張超(1984—)，女，北京市人，工程師，學(xué)士，主要從事水土保持方面的研究工作。

2016-06-20