王志峰,孙 君

(1.贵州省水利水电勘测设计研究院有限公司，贵州 贵阳 550002;2.贵州省水利水电勘测设计研究院有限公司，贵州 贵阳 550002)

随着社会经济高速发展，工业与农业用水量增加，再加上居民生活饮用水使用安全需求，各地区均加大了水利工程的规划与建设力度。对于水利工程来说，土石方开挖(三通一平)、机械作业以及建筑物建设等施工过程中，开挖面较多且分散、扰动范围广且弃渣量大，不仅会对原地貌造成一定影响，还将降低地表土层抗腐蚀效果。在生态环境方面，水利工程施工会破坏地表土与植被的平衡状态，进而引发水土流失问题。水利工程选址主要集中在农村地区，水土流失危害主要表现为场地平整所产生的水土流失会直接危害下游耕地，导致耕地地力下降，对周边植被产生不利影响，破坏景观，影响工程施工和当地居民的生产生活，临时堆土受暴雨冲刷会进入天然沟道，导致沟道堵塞，阻碍行洪，加剧洪水灾害发生的频率和危害。

因此，水利工程施工、工程占地造成的植被破坏、水土流失、土壤退化等生态环境问题是近年生态水利工程领域研究的热点。此背景下，水利工程施工建设者应运用遥感技术，以其实时、快速及作用范围广等优势，来提高生态环境监测工作开展质量效率。本文以2008 年、2018 年的卫星影像为数据源，通过对工程范围内地形条件、开发利用现状以及产生的土壤侵蚀影响进行收集，以为信息数据综合集成与系统分析工作开展提供便利。在野外调查和遥感技术的支持下，确定调查区的土壤侵蚀强度及面积，并在地理信息系统软件的支持下，完成遥感解译，从空间分布来看，调查区水库区域水土流失状况持续好转，10 年间，评价区微度侵蚀增加75.05 hm2，轻度侵蚀增加244.51 hm2，中度侵蚀减少78.68 hm2，强烈侵蚀减少227.56 hm2，极强烈侵蚀减少2.42 hm2。从统计数据可以看出，评价区水土流失面积减少、呈现中度以上水土流失面积减少趋势，水土流失形势总体减轻。

本文以台江县台雄水库为例，调查其施工期间主要采取的水保措施，对比分析水库工程建设前后水土流失情况。

1 项目区域概况

台雄水库防洪灌溉工程地处贵州省黔东南州台江县，是以城市防洪、农田灌溉及供水、生态环境水为主，同时兼顾发电的综合性水利工程，项目所在河流系长江流域洞庭湖水系巴拉河。水库正常蓄水位为710 m，总库容为2481 万m3。于2008 年9 月开始施工，2016 年完工。业主按水保方案的要求采取了相应的措施对施工区形成的裸地进行恢复保护，恢复效果较好，已于2018 年9 月通过了水土保持设施验收。

2 主要水土保持措施

根据项目竣工验收资料，台雄水库工程水土保持措施体系由三部分组成:工程措施、植物措施以及临时措施。工程措施主要包含:表土剥离、挡土墙、覆土、全面整地、截(排)水沟、沉砂池;植物措施包括栽植乔木、灌木、藤本植物、撒草及植物综合护坡等;临时措施有临时拦挡、临时苫盖和临时排水设施等(见图1)。

图1 水土保持措施体系布局

从目前来看，该项目水土保持投入使用后，挡土墙、截(排)水沟等工程措施未见损毁，各种植被生长态势良好，项目周边环境质量有了显著提高，水土流失治理效果较为明显。

3 遥感监测数据分析

为了解台雄水库建设对区域水土流失状况的影响，本文分析范围为台雄水库库尾末端至翁你河汇入巴拉河汇口，全长约42.5 km 河段，库区以河道中心线分别向外延至第一山脊线并兼顾灌区覆盖范围，灌区外延200 m，施工区红线等外延200 m。

3.1 土地利用遥感调查与分析

参考《土地利用现状分类》(GB/T 21010-2017)采用一级、二级两个层次的分类体系，结合水土流失特点和区域特点，从遥感技术在土地分类中侧重于土地的自然属性识别的实际情况出发，本遥感调查采用中科院资源环境与地理研究所制订的全国土地利用遥感分类系统。依照该分类系统，进行遥感调查时多数地类只划分到一级分类，但对耕地和林地划分到二级地类，以达到水土流失变化特征研究的要求，未完全按照《土地利用现状分类》(GB/T 21010-2007)中相对复杂的分类体系进行，在此作特别说明。

运用QuickBird、ZY-3 商业卫星影像遥感资料，解译提取台雄水库建设前后周边区域2008 年、2018 年2 期影像，分辨率2.1 m。在野外调查的基础上，在ERDAS 遥感处理软件和ARCGIS 地理信息系统软件的支持下，应用遥感自动分类和人机交互判读相结合的方法，开展调查区域项目建设前后土地利用类型及面积遥感调查，分析项目建设对调查区域土地利用的影响方式及影响强度。

研究区域喀斯特和非喀斯特间杂，岩性、土壤、植被分布有一定差异，有居民点、集镇分布，贯穿多条交通线。由于有水库和河流连续分布，水域类型面积占比较大，利用情况破碎，土地利用类型较为复杂。对照分类体系，应根据贵州的山地地貌特征与自然属性，并结合调查区实际情况对土地利用类型进行适当调整。最终划分的土地利用类型包括:水田、旱地、有林地、经果林地、灌木林地、荒草地、水域以及建设用地。将调查区2008 年(水库建设前)土地利用图和2018 年(水库建设后)土地利用图进行叠加分析(见图2)，研究调查区土地利用过程发生的变化。

图2 台雄水库工程建设范围前后土地利用变化趋势图

项目实施前后，从面积分析调查区域各种土地利用类型变化。统计数据表明，2008 年～2018 年间，水田减少3.22%，旱地减少2.9%，荒草地减少3.78%，经果林地减少0.52%，有林地增加2.23%，灌木林地增加2.61%，建设用地增加1.77%，水域增加了2.81%。从动态变化的面积分析，主要体现为灌木林地、有林地、水域、建设用地的增加，水田、旱地、荒草地、经果林地的减少。

农用地总体减少，2008 年～2018 年间，研究区域农用地总体是减少的，但减少的幅度较小，其中经果林地减少62.94 hm2、水田减少389.76 hm2，部分水田改变耕作性质成为旱地，部分旱地由于退耕还林变为有林地或者灌木林地。由于水库淹没、生态退耕、台江县城市化和工业化发展造成的非农建设用地部分占用耕地、农业结构调整使耕地用途发展转移等原因，耕地出现了一定程度的减少，但减少幅度相对较小，改变性质的农用地多转为建设用地。

台雄水库建成蓄水后，库区水面变宽，水位上涨，水域面积明显增加，达98.05 hm2。林地面积变化较大，各种类型之间出现转换。10 年间，有林地面积增加了633.06 hm2，灌木林地增加315.93 hm2，水库减少后的退耕还林措施效果明显。2008 年～2018 年间，草地减少457.55 hm2，大部分区域转变成了其他林地或建设用地，但是工程竣工时间相对较短，多数草地、退耕土地还未转变成有林地、灌木林地等生态效益高的土地类型。

3.2 水土流失遥感调查与分析

3.2.1水土流失类型划分

根据区域内相似性和区间差异性原则，将全国分为水力侵蚀类型区、风力侵蚀类型区、冻融侵蚀类型区等三个一级类型区;西北黄土高原区、东北黑土区、北方土石区、南方红壤丘陵区、西南土石山区、三北戈壁沙漠及沙地风沙区、沿河环湖滨海平原风沙区、北方冻融土侵蚀区、青藏高原冰川侵蚀区9 个等级类型区，并从地貌、气候、水土流失等方面描述各区特点。调查区为中国水力侵蚀类型区的西南土石山区，主要由碳酸盐类和砂页岩组成，发育有黄壤、红壤和黄棕壤。具有土层薄，基岩裸露等特征，平坝地为石灰土，以溶蚀为主，在全国属轻度-中度侵蚀(见表1)。

表1 不同侵蚀类型区宜采用不同的容许土壤流失量表

按照标准对土壤侵蚀类型区进行定性定量的划分，应收集区域范围内土壤侵蚀有关的系列图件及相应资料，结合系统分析及综合集成，并充分利用最新的遥感技术影像资料。依据土壤侵蚀容许流失量和水力侵蚀区面蚀分级指标表，在野外调查和遥感技术的支持下，确定调查区的土壤侵蚀强度及面积，并在地理信息系统软件的支持下，完成土壤侵蚀程度判定(见表2)。

表2 水力侵蚀区面蚀分级指标表

3.2.2区域水土流失分布

水力侵蚀区的侵蚀形式主要有溅蚀、面蚀和沟蚀。溅蚀在坡度较陡的坡耕地上较为严重;面蚀主要发生在>15°的坡耕地、沟坡地上;沟蚀主要发生在沟道，通过搬运堆积物使沟谷下切，沟岸扩展，沟头延伸。本项目区域水土流失主要受降雨、地形、土壤、岩性、植被、人为活动等因子影响，其中降雨及其产生的径流是水土流失的直接动力，土壤则成为侵蚀的对象，岩性、地形、植被和人为活动直接影响水土流失的程度。同时，由于调查区地处山区，高差大，坡度陡，还存在一定程度的重力侵蚀和风力侵蚀。

根据遥感监测数据表明，调查区土壤侵蚀等级主要有微度侵蚀、轻度侵蚀、中度侵蚀、强烈侵蚀和极强烈侵蚀。根据2008 年土壤侵蚀调查数据分析，调查区主要为微度侵蚀为主，占的比例最大，达44.97%，其次是轻度侵蚀，占总面积的32.01%，中度侵蚀占总面积的17.90%，强烈侵蚀占总面积的4.90%，极强烈侵蚀占总面积的0.22%;2018 年土壤侵蚀调查数据分析表明:10 年间调查区域土壤侵蚀强度结构不变，调查区主要为微度侵蚀为主，占的比例最大，达45.59%，其次是轻度侵蚀，占总面积的34.03%，中度侵蚀占总面积的17.25%，强烈侵蚀占总面积的3.02%，极强烈侵蚀占总面积的0.20%。从整体上分析，调查区因为有林地、灌木林地所占面积较大，林草植被覆盖度相对较高，水土流失较为轻微。将水土流失图和土地利用图对比分析，显示微度侵蚀主要集中在有林地区域、水库淹没区域，呈斑块状分布于调查区;侵蚀区集中于调查区的河谷、陡坡区域，其中，轻度侵蚀主要分布在灌木林区和低覆盖度草地区，中度侵蚀主要发生在裸岩区和有一定坡度的旱地区，强烈侵蚀和极强烈侵蚀主要发生在受人工扰动较强的建设用地区和河谷坡度较陡的耕地区，土壤侵蚀空间分布为河谷地带集中连片，其他区域零星分布。从分布区域看，调查区北部水土流失强于南部区域。

如图3，通过2008 年和2018 年两期遥感监测数据分析可以看出，水利项目建设过程中及时进行水土保持和植被恢复措施，注重对表土资源的收集、储存和综合利用，不会产生工程建设导致土地退化的问题。水库建成后，水域面积增加，局地气候条件的改善，与工程建设配套的水保措施的实施，调查区水库区域水土流失状况持续好转。10 年间，评价区极强烈侵蚀减少0.02%，强烈侵蚀减少1.88%，中度侵蚀减少0.65%，因极强烈、强烈、中度侵蚀治理后向轻度侵蚀及微度侵蚀转化，轻度侵蚀增加2.02%，微度侵蚀增加0.62%。从统计数据可以看出，评价区水土流失面积减少、水土流失强度降低，水土流失形势总体减轻。

图3 台雄水库工程建设范围前后土地侵蚀变化趋势图

4 结语

在研究区域地形图、土地利用现状图、地质图等等基础图件的支持下，根据不同土地利用类型、不同水土流失等级在影像中的光谱特征差异，利用分层信息提取方法，对照相应标准对土壤侵蚀类型的划分，建立不同等级分级的阀值，在野外调查和遥感技术的支持下，确定调查区的土壤侵蚀强度及面积，并在地理信息系统软件的支持下，调整遥感解译的信息。

通过2008 年和2018 年两期遥感监测数据分析表明，水库建设项目采取有效的水土保持措施后，在保障主体工程正常运行和安全生产的同时，又减少了水土流失和对周边土壤的扰动，较好地降低了因项目建设中引发水土流失的风险。进入生态文明新时代，生产建设单位应在水土流失防治分区、防治措施体系、措施总体布局、措施布设与设计等方面进一步完善和深化，对造成的水土流失进行动态监测，推动新阶段水利高质量发展。