王 普

(广东中灏勘察设计咨询有限公司，广东 肇庆 526060)

水土流失是一种严重的土地资源浪费现象，并对环境造成一定的影响。因此，针对水土流失情况进行研究分析是十分必要的[1-2]。肇庆是珠江三角洲城市之一、粤港澳大湾区重要节点城市，当地政府部门一直以来十分重视水土保持，使水土保持工作取得了丰硕成果，并使原来的强侵蚀区重新呈现绿水青山的景象[3-5]。但由于部分地区对生态保护和水土保持的认识较浅，研究成果较少，还存在恶劣的水土流失灾害。故本文对肇庆市水土流失状况进行调查分析。

1 研究区概况

肇庆是位于我国南部、隶属于广东省，北临贺州，东接佛山，西靠梧州，是近年来国家重点布局规划的粤港澳大湾区重要城市之一，经济发达。西江和北江是肇庆的最主要的两大水系，两水系在三水区汇合后注入珠江。肇庆市处于南亚热带，雨量充沛，植被繁茂，500 m以上高山区，由于植被覆盖好，水土流失较轻，但在低丘地区，植被破坏严重，是水土流失严重地区。

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

本文遥感图像通过地理空间数据云获取[2]。通过图像处理，得到肇庆市土地利用及植被覆盖数据。降雨数据采用多个站点日观测数据，通过整理、计算和空间插值处理生成，年降水量单位为0.1 mm。肇庆市DEM图像见图1。

图1 肇庆市DEM图像

2.2 研究方法

(1)土壤侵蚀等级划分

按照《土壤侵蚀分类标准》(SL 190-2007)(表1)，对肇庆市土壤侵蚀强度进行分类[3]。

表1 土壤侵蚀强度划分标准

利用遥感影像结合肇庆市DEM数据，生成肇庆市坡度栅格图[4]。为避免遥感数据时空误差，利用envi软件的纯像素提取裸地和植被的纯像素，得到相应的NDVI值，分别计算裸地和植被的NDVI平均值，并将NDVIsoil和NDVIveg值代入公式，保证植被覆盖精度。

(1)

式中：NIR为近红外波段，R为红波段。

(2)

式中：c为植被覆盖密度因子，%；NDVsoil为荒地NDVI值；NDVIveg为植被覆盖区的NDVI值。

使用Arc-GIS中的栅格计算工具，根据《土壤侵蚀分级标准》(SL 190-2007)，将三因子叠加计算，得到肇庆市土壤侵蚀强度等级分布图。

(2)侵蚀量计算

RUSLE模型是常用的土壤侵蚀模型，公式如下：

A=R×K×L×S×C×P

(3)

式中：A为土壤侵蚀量，t/km2·a)；R为降雨侵蚀力度因子，MJ·mm/(hm2·a)；L、S为坡长合坡度因子；C为植被覆盖因子；P为水土保持因子。

用降雨量标准来计算侵蚀力，将日降雨量大于12 mm的降雨列为侵蚀性降雨，计算公式为：

(4)

式中：Rn为第n个半月的时段降雨侵蚀力值，MJ·mm/(hm2·h·a)；k为时段天数；Pj为时段内第j天的侵蚀性日降雨量，mm[5]。

对肇庆市土壤类型进行统计，通过全国土壤侵蚀分布图得到土壤可蚀性值K。

地质环境条件对水土流失具有重要影响，在研究土壤侵蚀时，坡度和坡长其中最重要的两个影响因素进行计算[6]。

以空间分辨率为30 m×30 m的DEM为根本，操作Arc-GIS软件举行坡度和坡长的提取。坡长系数计算公式如下：

L=(λ/22.13)α

(5)

α=β/(β+1)

(6)

β=(sinθ/0.0896)/[3.0(sinθ)0.8+0.56]

(7)

S因子使用McCool的计算公式以及刘宝元的陡坡计算公式：

(8)

式中：λ为坡长；α为指数；21.91为标准坡长，m；θ为利用DEM提取的坡度。

不同的土地利用类型给出了不同的P值。见表2。

表2 不同土地利用类型P值

3 研究结果

3.1 水土流失因子计算

采用Arc-GIS软件，按照土地类型，得到研究区植被覆盖度，见表3。

表3 不同土地类型C因子

从肇庆市植被覆盖图显示，区域内的总体植被覆盖较好，高植被覆盖区域面积达34.6%，主要分布在山区。低覆盖植被区域面积较小，主要分布在流域的沟谷地区及城市建设用地区域，是水土流失敏感区。

表4 植被覆盖占比图

根据国家通用标准，研究区内肇庆市按0°～5°、5°～8°、8°～15°、15°～25°、25°～35°、>35°的坡度划分成6个等级，分别进行计算每个等级的占地面积及比例。见图2，表明坡比为0～5°的面积占18%，坡比大于35°的面积占12%。

图2 坡度占比图

肇庆市土壤类型见表5，土壤K值为0.023～0.064。

表5 肇庆市土壤类型表

3.2 土壤侵蚀量估算

从土壤侵蚀分布表6可以看出：肇庆市微度侵蚀面积占比最大，达到67%，这是由于肇庆市植被覆盖程度较好，植被有效隔绝了雨水对土壤的冲刷作用。极强度侵蚀占比最低，仅为1%，零散分布于肇庆市中部地区。

表6 肇庆市土壤侵蚀面积占比表

利用侵蚀面积乘以平均侵蚀模数得到地区的年均土壤侵蚀总量为12525285.17 t，年均侵蚀模数为4822.5 t/(km2·a)。土壤侵蚀现状见表7，得出微度侵蚀7601.16 km2，729903.36 t；轻度侵蚀1702.2 km2，907927 t；中度侵蚀567.4 km2，1061605 t；强烈侵蚀1021.32 km2，2576161.85 t；极强烈侵蚀113.48 km2，445496.29 t；剧烈侵蚀340.44 km2，6804190 t。

表7土壤侵蚀量计算表

土壤侵蚀及面积占比见图3，在土壤侵蚀面积中，大部分面积为微度侵蚀，虽然土壤侵蚀强度不大，但是由于面积较大，年均侵蚀量约为73万t。剧烈侵蚀区域的面积占比仅为3%，侵蚀量依然达到了68万t，表示侵蚀强度十分剧烈。

图3 土壤侵蚀及面积占比图

4 结论

通肇庆是珠江三角洲城市之一、粤港澳大湾区重要节点城市，但由于部分地区对生态保护和水土保持的认识较浅，研究成果较少，还存在恶劣的水土流失灾害。对肇庆市水土流失状况进行调查分析，通过分类标准估算对肇庆市水土流失情况分析，结果显示肇庆市的植被覆盖相对较好，高覆盖区域面积达到43.3%，中等流失强度地区主要集中在中部地区。中部的沟谷地区植被覆盖较差，水土流失较严重。微度侵蚀面积占比最高，达到67%，剧烈侵蚀面积占比仅为3%，但侵蚀模数大，贡献侵蚀量达到了68万t。