西云江水庫水土保持特定區域監測成果及分析

吳 靖，謝增武

（廣西水利電力勘測設計研究院有限責任公司，南寧 530023）

西云江水庫已劃定有西云江水庫飲用水水源地，目前項目區種植大量的桉樹，項目區存在農林開發以及部分生產建設活動，存在人為水土流失及自然水土流失，如項目區水土流失嚴重則有可能對西云江水庫飲用水水源地造成影響。為了防止水土流失成為制約西云江水庫發揮綜合效能及流域內經濟社會發展的因素，為全面掌握流域內水土流失情況，因此有必要針對西云江流域西云江水庫開展水土保持特定區域監測。

1 主要工作任務

西云江水庫位于廣西南寧市，西云江水庫集雨區隸屬武鳴區太平鎮和興寧區昆侖鎮、五塘鎮。依據《水土保持監測技術流程》（SL 277-2002）、《區域水土流失動態監測技術規定（試行）》（辦水保〔2018〕189號）等相關規范性文件的要求，對西云江水庫集雨區進行監測，主要工作任務如下：

（1）繪制西云江水庫集雨區范圍。收集項目區電子地形圖、高分辨率遙感影像等數據，提取拼接編輯等高線、高程點、水系、地名等圖層，繪制西云江水庫集雨區范圍。

（2）分析水土流失影響因素監測。依據相關規范，收集分析監測區內氣象、土壤、地形、植被覆度與植被措施、工程措施、耕作措施等因素。

（3）對監測區土地利用現況進行監測。通過遙感及現場踏勘等技術手段，調查清楚土地利用類型、數量與分布，分析挖掘不同地類的分布規律，并對生產建設項目合規性進行分析。

（4）對監測區土流失狀況進行監測。調查清楚特定監測區域內水土流失的類型、形式、面積、強度與分布。對監測區土壤侵蝕模數、土壤侵蝕強度進行分析，分析集雨區水土流失空間分布，分析引起水土流失成因。

（5）對監測區水土流失危害進行監測。包括土地生產力監測、損壞土地數量監測、生產建設活動擾動情況監測等。

（6）分析集雨區蓄水保土等水土保持措施的基礎效益、生態效益、經濟效益和社會效益；針對水源保護區的要求，對集雨區提出水土保持方面的治理與管理建議。

2 技術路線

按照水利部水土保持監測中心《2020年度水土流失動態監測技術指南》的要求，綜合采用資料收集、高分遙感影像解譯（2 m 分辨率）、無人機遙測、移動采集系統和現場調查等技術手段開展區域監測。主要包括前期準備、內業數據處理、現場調查評估、成果整編與審核階段。

主要技術路線見圖1。

圖1 技術路線圖

3 工作流程

監測內容包括：土地利用、林草植被覆蓋度、地形地貌、水土流失情況、水土保持措施。按照《水土保持遙感監測技術規范》（SL 592-2012）和《2020年度水土流失動態監測技術指南》開展監測工作。

3.1 基礎資料收集整編

（1）地形等基礎數據收集整編。收集項目區范圍內1∶1萬數字高程圖（DEM）資料，基于ArcGIS 軟件，對1∶1萬數字地形數據進行鑲嵌融合工作，主要包括坡度、高程等專題要素圖層的提取、拼接和編輯，各專題要素圖層應通過編輯處理實現無縫拼接，滿足生成1∶1萬DEM和制作專題圖件的要求。

（2）遙感數據收集與預處理。監測采用2021年高分遙感影像（優于2 m 分辨率），影像時相為監測區域監測年度最新的遙感影像為主。開展遙感影像預處理工作，即對監測區域的遙感數據進行輻射糾正、正射校正、增強融合、鑲嵌等預處理工作。

（3）其它資料收集整編。收集監測區域居民點、道路等矢量圖。所有數據資料來源應可靠，數據資料整編應規范、準確。

3.2 水土保持野外調查

根據項目的需要開展水土保持野外調查工作，利用無人機等新技術手段，獲取監測區域的土地利用、水土保持措施、水土流失類型和強度、生產建設項目情況、等級等野外實地調查資料，為建立土地利用類型、水土保持措施、生產建設項目等解譯標志提供依據。同時開展野外調查，獲取相應的檢驗樣本數據；在計算獲得水土保持成果后進行野外調查驗證和精度分析。

3.3 水土流失因子與強度調查

（1）土地利用因子解譯。采用遙感解譯方法，獲取西云江水庫流域旱地、水田、果園、林地、草地等水土保持相關地類數據（1∶1 萬精度）。掌握農、林、草地類的空間分布和面積，地類解譯精度須符合規范規定要求。

（2）坡長坡度因子計算。利用監測區1∶1萬數字高程圖（DEM）數據，通過水文分析獲取西云江水庫流域邊界范圍。在獲得DEM數據的基礎上，利用DEM進行坡長、坡度計算，獲得流域地形坡度柵格圖（精度滿足空間分析要求，原則上與影像精度一致）。

（3）植被覆蓋度計算。利用近三年的遙感影像，計算歸一化植被指數（NDVI），利用NDVI 反演流域植被覆蓋度值，獲得植被覆蓋度柵格圖像，在開展水土流失野外調查的基礎上，核查植被覆蓋度反演精度須符合規范規定要求。

（4）水土流失情況計算。利用收集到的基礎資料對水土流失的各個影響因子進行計算，基于GIS平臺，運用中國水土流失方程CSLE（Chinese Soil Loss Equation）計算土壤侵蝕模數，對降雨侵蝕力因子R、土壤可蝕性因子K、坡長因子L、坡度因子S、植被覆蓋與生物措施因子B、工程措施因子E、耕作措施因子T，進行圖層柵格乘積運算，得到每個柵格的土壤侵蝕模數，依據《土壤侵蝕分類分級標準》（SL 190-2007）等技術標準，評價每個柵格的土壤侵蝕強度。人為水土流失地塊直接采用其土壤侵蝕強度評價結果，并轉為柵格圖層（重采樣為10 m），與其他土地利用類型的土壤侵蝕計算柵格圖層融合形成土壤侵蝕專題圖層，評價侵蝕強度和水土流失面積統計。采用分析西云江水庫流域水土流失空間分布，分析引起水土流失成因。

3.4 水土流失情況分析

對2021年監測區水土流失情況進行分析。

3.5 調查成果匯總整編

（1）成果匯總分析。匯總、分析、整編西云江水庫流域水土保持遙感調查資料、圖表等各種成果，分析水土流失的類型、強度、面積、空間分布狀況。

（2）成果圖件編制。編制西云江水庫流域遙感影像圖、水土流失專題圖，專題圖制作應符合相關制圖規范要求。

（3）成果報告編寫與成果提交。根據調查成果，編寫西云江水庫流域水土保持監測報告。

4 監測成果

本項目在遙感、GIS技術的支持下，提取降雨侵蝕因子、土壤可蝕性因子、坡長坡度因子、植被覆蓋與生物措施因子、工程措施因子和耕作措施因子作為2021 年西云江水庫集雨區水土流失評估指標。運用中國土壤流失方程，分析計算研究區內水土流失、植被覆蓋度情況，以及水土流失與土地利用、坡度的關系，得出以下主要結論：

（1）通過1∶1萬DEM數據分析獲取了西云江水庫集雨區范圍。西云江水庫集雨區面積為129.96 km2，集雨區范圍包括武鳴區太平鎮和興寧區昆侖鎮、五塘鎮。

（2）完成了2021 年西云江水庫集雨區土地利用情況調查。西云江水庫集雨區土地利用類型包括旱地、水田、有林地、灌木林地、其他林地、果園、其他草地、農村道路、其他交通用地、農村建設用地、城鎮建設用地、人為水土流失用地、河湖庫塘，其中有林地、其他林地占比較大，土地利用類型面積分別為95.85 km2，21.05 km2，分別占總面積的73.75%，16.20%。其余土地利用類型占集雨區總面積的10.05%。對各類型土地利用圖斑抽樣112個，占總圖斑數的10.33%，其中實地驗證圖斑112 個，占總圖斑數的10.33%。土地利用解譯總體精度為97.32%。水田、河湖庫塘、其他交通用地分類精度較高，均超過95%；旱地、有林地、其他林地分類精度在94%以上。

（3）完成了2021 年西云江水庫集雨區的植被覆蓋度監測工作。基于融合法計算的植被覆蓋度監測結果顯示，2021年西云江水庫集雨區大部分地表都被植被覆蓋，且植被覆蓋度均較高，高植被覆蓋度面積為116.56 km2，占總面積的比例為89.69%。監測區總體植被覆蓋度較高。

（4）完成了2021 年西云江水庫集雨區的水土流失監測工作。基于融合法計算出2021 年西云江水庫集雨區土壤侵蝕模數在0～50 933 t/（km2×a）之間，水土流失面積為8.61 km2，占項目區總面積的6.63%。劇烈和極強烈的土壤侵蝕發生在其他林地。

（5）人為水土流失。當前，項目區正處于基礎設施建設繁多、城市化快速發展過程中，有新增人為水土流失，生產建設中重開發、輕保護的現象仍存在，特別是無序的山丘區林果業開發等生產建設活動，點多量大、破壞嚴重，監管難度很大。①桉樹成材砍伐后造成大面積的山坡裸露易受雨水沖刷，造成明顯的水土流失；②桉樹幼苗栽植后的一段時間內無法形成較好的植被覆蓋，起到的水土保持作用有限；③由于噴灑農藥及剎蟲劑等原因，果樹周邊無法生長其他植被，果園內林下覆蓋度較低，易造成明顯的水土流失；④生產建設項目造成了部分水土流失，項目區柳州經合山至南寧的高速公路修建造成了一定程度的水土流失。

（6）監測區面源污染現狀。根據調查，監測區種植有大量桉樹及部分果、蔬經濟作物用地，流域區域氣候溫暖濕潤，適合農作物病蟲害的生存，且復種指數高，導致用藥量大，加上農藥經營者、使用者科學安全使用農藥的水平有待提高，農藥復配不夠了解，農村先進植保器械的使用未能普及，導致藥效降低，使用藥量增大，此外，由于當地百姓環保意識不足，農藥產品使用后的農藥瓶、農藥袋等廢棄物亂扔亂棄的現象普遍。同時由于速生桉等經濟林大范圍種植，施肥量大，尤其是速生桉高強度種植，撒施、表施，重化肥、輕有機肥現象嚴重，導致林地施肥量偏高。農藥、化肥殘留通過農田滲漏和地表徑流隨雨水沖刷進入受納水體，水環境中污染負荷增加，而使水體遭受污染。目前，河流沿岸灌溉區均未設置廢水處理設施以及農藥瓶、肥料袋回收設施。西云江水庫飲用水水源地大面積開墾種植速生桉，受面源污染影響較嚴重。

（7）總體來看，南寧市特定監測區域（西云江水庫流域）內水土流失程度輕，水土流失總體可控。項目區林地占比高達90.29%，植被覆蓋度占比89.69%。西云江水庫水源地現狀受人類活動影響較小，水質現狀較好，但存在一定程度的面源污染，隨著周邊居民對自然環境的不斷開發利用，需進一步加強水源地水質的保護與防范工作。也可根據需要開展生態清潔型小流域建設，更換桉樹樹種，有利于保護水源。

5 建議

（1）水庫周邊水土流失防治建議。庫區周邊造林種草，可增加周邊植被覆蓋度，提高區域土地的生產能力，可以控制水土流失和改善周邊生態環境，同時，能夠促進整個生態環境下的農業生產、林業、牧漁業等各行業的平衡與協調性發展。結合項目區水庫及周邊地理特征，對其進行統一造林種草規劃。

（2）生產建設項目水土流失防治建議。依法強化對生產建設項目水土保持監管，加強水土保持監督檢查，落實水土保持專項驗收，保證水土保持防治措施能夠落到實處，強化對水土保持違法案件的查處，確保生產建設項目全面落實水土保持“三同時”制度。

（3）對部分水土流失嚴重區域進行工程防護。修筑各種工程設施，對水庫庫區水源地周邊環境進行工程防護，利用工程措施來防治水庫庫區水源地的水土流失問題。