縣域尺度水土流失重點(diǎn)治理區(qū)域劃定方法

李子軒， 鄒海天， 趙 輝， 齊建懷

(1.海河流域水土保持監(jiān)測(cè)中心站，300170，天津；2.水利部水土保持監(jiān)測(cè)中心，100053，北京)

水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)和重點(diǎn)治理區(qū)(以下簡(jiǎn)稱“水土流失重點(diǎn)防治區(qū)”)的劃分是因地制宜落實(shí)水土保持工作方針，實(shí)施分類指導(dǎo)和分區(qū)防治戰(zhàn)略[1]的基礎(chǔ),其涉及國(guó)家、省、市和縣4級(jí)人民政府，且為便于管理，應(yīng)滿足不同級(jí)別間空間不相互重疊的原則要求[1- 2]。2015年，國(guó)務(wù)院批復(fù)的《全國(guó)水土保持規(guī)劃(2015—2030年)》劃分了40個(gè)國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)防治區(qū)，其中：國(guó)家級(jí)重點(diǎn)預(yù)防區(qū)23個(gè)，涉及28個(gè)省(自治區(qū)、直轄市)，460個(gè)縣(區(qū)、市、旗)，縣域總面積334.4萬(wàn)km2(其中重點(diǎn)預(yù)防區(qū)域面積43.92萬(wàn)km2)；國(guó)家級(jí)重點(diǎn)治理區(qū)17個(gè)，涉及24個(gè)省(自治區(qū)、直轄市)631個(gè)縣(市區(qū)、旗)，縣域總面積163.65萬(wàn)km2(其中重點(diǎn)治理區(qū)域面積49.44萬(wàn)km2)。各地也相繼開(kāi)展了省級(jí)、縣級(jí)水土流失重點(diǎn)防治區(qū)劃分工作。省級(jí)重點(diǎn)防治區(qū)劃分一般多以縣級(jí)行政區(qū)為單元[3]，其中重點(diǎn)防治區(qū)集中連片面積一般在1 000 km2以上；或以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為基本劃分單元[4- 6]，其中重點(diǎn)防治區(qū)集中連片面積一般在10～100 km2及以上。北京市以小流域?yàn)樽钚卧M(jìn)行重點(diǎn)防治區(qū)復(fù)核劃分[7]。省級(jí)劃定的重點(diǎn)防治區(qū)面積一般約占省級(jí)行政區(qū)面積30%～70%，少數(shù)涵括整個(gè)省域面積。縣級(jí)一般以鄉(xiāng)鎮(zhèn)[8]或行政村[9]為單元，劃分水土流失重點(diǎn)防治區(qū)域。

我國(guó)水土流失重點(diǎn)防治區(qū)劃定工作尚未完成[10]，國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)防治區(qū)重點(diǎn)防治面積尚未“落地”。按照各級(jí)水土流失重點(diǎn)防治區(qū)空間不相互重疊原則，這在一定程度上影響了省級(jí)及以下水土流失重點(diǎn)防治區(qū)劃定；因此，劃定縣域尺度重點(diǎn)治理區(qū)域的具體邊界，是協(xié)調(diào)各級(jí)重點(diǎn)防治區(qū)空間范圍，開(kāi)展水土流失監(jiān)測(cè)，實(shí)施動(dòng)態(tài)監(jiān)管，落實(shí)水土流失防治責(zé)任的基礎(chǔ)。筆者以平山縣為例，研究縣域尺度重點(diǎn)治理區(qū)域范圍的劃定方法，為國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)防治區(qū)重點(diǎn)治理面積“落地”提供實(shí)證。

1 研究區(qū)概況

河北省平山縣，屬太行山國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)治理區(qū)，位于E 113°31′～114°15′，N 38°09′～38°45′，土地總面積2 648.00 km2。境內(nèi)北、西、南三面環(huán)山，成簸箕狀地貌輪廓，地勢(shì)自東南向西北逐漸升高，地貌類型依次為丘陵、低山、中山、亞高山。境內(nèi)片麻巖、變質(zhì)巖分布廣泛，土壤以棕壤、褐土和草甸土為主。屬暖溫帶落葉闊葉林，2017年全縣植被覆蓋率67.56%。屬暖溫帶大陸性半濕潤(rùn)半干旱季風(fēng)氣候，冬春寒干，夏季炎熱多雨，秋高氣爽，四季分明，年平均氣溫12.7～14 ℃，極端最高氣溫42.5 ℃，極端最低氣溫為-17.9 ℃，年平均風(fēng)速2.2 m/s，多年平均降水量530～690 mm。境內(nèi)河流均系海河流域子牙河水系滹沱河支流，多年平均徑流深189.8 mm，多年平均徑流系數(shù)28%。據(jù)全國(guó)第1次水利普查水土保持情況普查，至2011年底，全縣共有水土流失面積1 348.38 km2，約占土地總面積的50%，以水蝕為主。

2 材料與方法

收集國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)防治區(qū)劃分成果、平山縣級(jí)和鄉(xiāng)級(jí)行政區(qū)劃、1∶5萬(wàn)地形圖等基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，以及縣域土地利用、植被覆蓋、土壤侵蝕、水土流失治理工程等基礎(chǔ)資料。根據(jù)《全國(guó)水土保持規(guī)劃國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)防治區(qū)復(fù)核劃分結(jié)果》(2013年)，平山縣國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)治理區(qū)域面積為1 106.80 km2(僅有數(shù)量，無(wú)空間分布)。筆者以此作為基準(zhǔn)參照值，進(jìn)行平山縣國(guó)家級(jí)重點(diǎn)治理區(qū)域劃定和結(jié)果分析評(píng)價(jià)。

1)利用ArcGIS軟件，基于1∶5萬(wàn)地形圖和鄉(xiāng)級(jí)行政區(qū)劃圖，提取等高線、高程點(diǎn)等數(shù)據(jù)，以及鄉(xiāng)鎮(zhèn)邊界和小流域邊界，完成小流域劃分，建立拓?fù)潢P(guān)系。據(jù)統(tǒng)計(jì)，平山縣現(xiàn)有25個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)(30～240 km2)，共劃分為118個(gè)小流域(10～90 km2)。

2)參照《全國(guó)水土保持規(guī)劃國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)防治區(qū)復(fù)核劃分技術(shù)導(dǎo)則(試行)》[11]，通過(guò)遙感解譯和資料收集等方法，獲取土地利用、土壤侵蝕等定量指標(biāo)(表1)，以及國(guó)家主體功能區(qū)、重點(diǎn)治理工程和反映水土流失危害程度大小、治理迫切程度等定性因素，構(gòu)建縣域尺度重點(diǎn)治理區(qū)域劃分指標(biāo)體系。

表1 水土流失重點(diǎn)治理區(qū)域劃分指標(biāo)Tab.1 Division index of key control area of soil and water loss

3)分別以鄉(xiāng)級(jí)行政區(qū)和小流域?yàn)閯澐謫卧?jì)算定量指標(biāo)。利用ArcGIS軟件，將鄉(xiāng)鎮(zhèn)界和小流域界矢量數(shù)據(jù)，分別與縣域土壤侵蝕、土地利用專題數(shù)據(jù)進(jìn)行空間疊加分析，篩選符合定量指標(biāo)劃分標(biāo)準(zhǔn)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)或小流域，匯總統(tǒng)計(jì)其面積，并與基準(zhǔn)參照值進(jìn)行對(duì)比。

4)根據(jù)定量計(jì)算結(jié)果，將以鄉(xiāng)級(jí)行政區(qū)為單元的劃分結(jié)果和以小流域?yàn)閱卧膭澐纸Y(jié)果進(jìn)行疊加綜合分析，在保證劃定區(qū)域相對(duì)集中連片的基礎(chǔ)上，綜合考慮國(guó)家主體功能區(qū)、重要水源區(qū)和水土流失重點(diǎn)治理工程分布情況等定性因素，調(diào)整部分區(qū)域，劃定重點(diǎn)治理區(qū)域的空間范圍。技術(shù)流程詳見(jiàn)圖1。

3 結(jié)果與分析

3.1 以鄉(xiāng)級(jí)行政區(qū)為單元的劃分結(jié)果

以鄉(xiāng)級(jí)行政區(qū)為劃分單元，利用ArcGIS軟件，空間分析、統(tǒng)計(jì)土壤侵蝕和坡耕地面積。平山縣25個(gè)鄉(xiāng)級(jí)行政區(qū)中水土流失面積比≥40%的有12個(gè)，其中中度以上水土流失面積比≥20%的有10個(gè)，分別為孟家莊鎮(zhèn)、蛟潭莊鎮(zhèn)、宅北鄉(xiāng)、營(yíng)里鄉(xiāng)、下口鎮(zhèn)、下槐鎮(zhèn)、古月鎮(zhèn)、蘇家莊鄉(xiāng)、小覺(jué)鎮(zhèn)和楊家橋鄉(xiāng)，土地面積為1 358.81 km2，且所有鄉(xiāng)鎮(zhèn)的坡耕地面積比均≤20%(見(jiàn)表2和圖2)。經(jīng)分析可知，以鄉(xiāng)級(jí)行政區(qū)為單元?jiǎng)澐值闹攸c(diǎn)治理區(qū)域，能在較大程度上實(shí)現(xiàn)集中連片；但因劃分單元面積較大，易將部分植被覆蓋條件好、土壤侵蝕相對(duì)較輕的區(qū)域劃入重點(diǎn)治理區(qū)域，而將崗南水庫(kù)上游周邊等一些面積較小但水土流失較集中、需要重點(diǎn)關(guān)注和治理的區(qū)域剔除在外。坡耕地面積比指標(biāo)沒(méi)有參考意義。

3.2 以小流域?yàn)榻y(tǒng)計(jì)單元的劃分結(jié)果

以小流域?yàn)閯澐謫卧?，利用ArcGIS軟件，空間分析、統(tǒng)計(jì)土壤侵蝕和坡耕地面積。平山縣118條小流域中水土流失面積比≥40%的有64條，其中中度以上水土流失面積比≥20%的有56條，土地面積共計(jì)1 273.61 km2，且所有小流域的坡耕地面積比均≤20%(圖3)。經(jīng)分析可知，以小流域?yàn)閱卧獎(jiǎng)澐值闹攸c(diǎn)治理區(qū)面積較接近基準(zhǔn)對(duì)照值；但劃定區(qū)域相對(duì)分散，不利于后續(xù)水土流失精準(zhǔn)治理和綜合管理。坡耕地面積比指標(biāo)沒(méi)有參考意義。

圖1 縣域尺度重點(diǎn)治理區(qū)域劃定技術(shù)流程圖Fig.1 Technical flow chart of key control area at the county scale

鄉(xiāng)鎮(zhèn)名稱Town name土地面積Land area/km2坡耕地面積比Area ratio of sloping land/%土壤侵蝕面積 Soil erosion area/km2微度Micro erosion輕度Mild erosion中度Moderate erosion強(qiáng)烈Intense erosion水土流失面積占比Area ratio of soil and water loss/%中度以上水土流失面積占比Area ratio of soil and water loss above moderate degree/%孟家莊鎮(zhèn)Mengjiazhuang106.973.7062.4223.1221.43041.6420.03蛟潭莊鎮(zhèn)Jiaotanzhuang149.052.2274.9830.0644.01049.7029.53宅北鄉(xiāng)Zhaibei107.328.7750.4533.2223.65052.9922.04營(yíng)里鄉(xiāng)Yingli231.721.66103.0174.5454.17055.5423.38下口鎮(zhèn)Xiakou120.071.6448.8351.1520.08059.3320.89下槐鎮(zhèn)Xiahuai141.783.5749.1044.0148.580.0865.3734.33古月鎮(zhèn)Guyue129.444.5540.7968.2120.45068.4921.98蘇家莊鄉(xiāng)Sujiazhuang58.527.2018.3018.0522.18068.7337.09小覺(jué)鎮(zhèn)Xiaojue179.421.0345.1971.8662.37074.8134.76楊家橋鄉(xiāng)Yangjiaqiao134.511.0833.0059.6441.86075.4631.12

圖2 以鄉(xiāng)級(jí)行政區(qū)為單元?jiǎng)澐值闹攸c(diǎn)治理區(qū)域Fig.2 Key control area based on the unit of township district

3.3 綜合定量和定性指標(biāo)的劃分結(jié)果

平山縣土壤侵蝕現(xiàn)狀表明，其水土流失嚴(yán)重區(qū)域多集中分布在崗南水庫(kù)上游。由分析圖2和圖3可知，無(wú)論以鄉(xiāng)級(jí)行政區(qū)為單元，還是以小流域?yàn)閱卧?，劃定的重點(diǎn)治理區(qū)域面積，均與基準(zhǔn)參照值(即1 106.80 km2)有差距。為此，筆者利用ArcGIS軟件，將以鄉(xiāng)級(jí)行政區(qū)為單元的劃分結(jié)果和以小流域?yàn)閱卧膭澐纸Y(jié)果進(jìn)行疊加計(jì)算，在同時(shí)滿足指標(biāo)1和指標(biāo)2要求的鄉(xiāng)鎮(zhèn)中，篩選出同時(shí)滿足指標(biāo)1和指標(biāo)2的小流域。然后，按相對(duì)集中連片的原則，綜合考慮平山縣駝梁國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)、西柏坡—天桂山風(fēng)景名勝區(qū)等國(guó)家主體功能區(qū)，以及崗南水庫(kù)等重要水源區(qū)、西柏坡水土流失綜合治理和崗黃水庫(kù)坡改梯水土保持重點(diǎn)治理工程分布等定性指標(biāo)相關(guān)因素，將疊加結(jié)果外的6條小流域劃入重點(diǎn)治理區(qū)域。最終，確定平山縣重點(diǎn)治理區(qū)域面積為1 126.44 km2，涉及11個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)56個(gè)小流域(表3和圖4)，接近基準(zhǔn)對(duì)照值，且分布合理。

4 結(jié)論與討論

通過(guò)平山縣重點(diǎn)治理區(qū)域劃定工作的開(kāi)展，研究結(jié)論和有關(guān)問(wèn)題歸納如下。

1)平山縣屬太行山國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)治理區(qū)，地形破碎，土壤侵蝕較為嚴(yán)重，劃定縣域水土流失重點(diǎn)治理區(qū)域范圍，對(duì)實(shí)施精準(zhǔn)治理，協(xié)調(diào)省級(jí)、縣級(jí)水土流失重點(diǎn)治理區(qū)的劃定十分重要。首先應(yīng)構(gòu)建符合區(qū)域?qū)嶋H的指標(biāo)體系，對(duì)不盡合理的定量指標(biāo)進(jìn)行甄選，對(duì)主觀隨意性強(qiáng)的定性指標(biāo)綜合考慮區(qū)域?qū)嶋H情況再行設(shè)定。只有設(shè)置科學(xué)準(zhǔn)確的定量指標(biāo)和操作性強(qiáng)的定性指標(biāo)，才能保證劃定結(jié)果相對(duì)合理。

2)單一以鄉(xiāng)級(jí)行政區(qū)或以小流域?yàn)閱卧?，開(kāi)展縣域尺度重點(diǎn)治理區(qū)域劃定工作，均存在一定局限性。結(jié)果與基準(zhǔn)參照值相比均存在差距，且易受劃分單元面積大小的影響；因此，在滿足相對(duì)集中連片、空間不相互重疊、便于動(dòng)態(tài)監(jiān)管等原則下，綜合考慮不同尺度劃分結(jié)果的特點(diǎn)，適當(dāng)取舍，才能保證劃定結(jié)果較為合理。

圖3 以小流域?yàn)閱卧獎(jiǎng)澐值闹攸c(diǎn)治理區(qū)域Fig.3 Key control area based on the unit of small watershed

劃分單元Division unit指標(biāo)Index基準(zhǔn)參照值Reference value/km2面積Area/km2鄉(xiāng)鎮(zhèn)Town指標(biāo)1≥40% 和 指標(biāo)2≥20%Index 1≥40% and Index 2≥20%1106.801358.81小流域Small watershed指標(biāo)1≥40% 和 指標(biāo)2≥20%Index 1≥40% and Index 2≥20%1273.61鄉(xiāng)鎮(zhèn)+小流域Town+small watershed指標(biāo)1≥40%和 指標(biāo)2≥20%Index1≥ 40% and Index 2≥20%1000.35鄉(xiāng)鎮(zhèn)+小流域(增選)Town+small watershed(co-opted)指標(biāo)1≥40% 和 指標(biāo)2≥20%Index 1≥40% and Index 2≥20%1126.44

圖4 綜合定量和定性指標(biāo)劃分的重點(diǎn)治理區(qū)域Fig.4 Key control area based on the quantitative and qualitative indexes

3)在縣域尺度劃定重點(diǎn)治理區(qū)域范圍，易受縣域自然條件和水土流失特性影響，采用的劃分指標(biāo)、劃分標(biāo)準(zhǔn)及劃分結(jié)果，在不同縣域千差萬(wàn)別，難以復(fù)制；因此，應(yīng)先從國(guó)家層面或全國(guó)水土保持區(qū)劃一級(jí)區(qū)，自上而下，按不同層級(jí)的水土保持管理需求，進(jìn)行合理劃分，下一層級(jí)按空間不相重疊的原則，基于上一層級(jí)的劃分結(jié)果，劃定本級(jí)水土流失重點(diǎn)治理區(qū)域范圍。

4)國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)治理區(qū)重點(diǎn)治理區(qū)域劃定是一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)性工作，應(yīng)實(shí)施動(dòng)態(tài)管理。各級(jí)水行政主管部門應(yīng)根據(jù)水土流失發(fā)展、綜合防治以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等情況，通過(guò)水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，定期進(jìn)行合理劃分或調(diào)整，并進(jìn)行公告。