河南省水土保持小流域劃分原則與流程

2022-05-18 04:26:56韓錦琳

中國水土保持 2022年5期

吳鵬,韓錦琳

(1.河南省水土保持監測總站,河南鄭州 450008； 2.河南省水利勘測有限公司，河南鄭州 450008)

河南省地跨長江、淮河、黃河、海河四大流域,是亞熱帶向暖溫帶、山區向平原的雙重過渡帶[1]。地形自西向東突變，西部海拔高，起伏大，而東部地勢低，較為平坦。兩者之間分布著大范圍低山丘陵過渡帶，其中平原區面積占比約55.7%，丘陵區面積占比約17.7%，山區面積占比約26.6%。

長期以來，河南省依托國家水土保持重點工程大力推進水土流失治理工作，60%以上的水土流失面積得到有效控制，特別是重點治理區的水土流失治理程度超過70%[2]，取得了顯著成效。然而，隨著政府職能的不斷轉變和水土保持精細化、信息化管理要求的不斷提高，現有的管理方式和手段已不適應水土保持發展和創新的需求。特別是近些年在開展生態清潔小流域建設中，由于小流域基礎信息不詳，往往難以有效地進行規劃、治理和監管。

結合地形特征及小流域管理需求，制定了河南省小流域劃分原則，開展了全省小流域劃分工作。這可為精準地分析小流域水土流失空間分布特征、建立數字小流域基礎信息數據庫、精細化管理水土保持業務等提供基礎支撐，同時為水土保持信息化建設奠定基礎。

1 基礎數據

本次劃分是基于ArcGIS軟件搭建的工作平臺，采用2000國家大地坐標系開展的，基礎數據包括高精度DEM、高分影像、行政區劃、水系圖等，見表1。

2 劃分原則

2.1 基本原則

參考《小流域劃分及編碼規范》(SL 653—2013)，制定河南省小流域劃分基本原則，具體如下：

(1)邊界形態方面：①以自然地形地貌為基礎，最大程度保證小流域形態特征完整；②小流域邊界應與各級流域邊界吻合[3]，當流域邊界與縣級行政邊界沖突時，以縣級行政邊界作為流域邊界。

表1 基礎數據

(2)面積大小方面：①小流域面積原則上控制在3～50 km2；②小流域由一個或多個微流域歸并而成，微流域最小面積取0.1 km2；③跨越縣級行政邊界的小流域應根據行政邊界將小流域劃分為多個亞單元，當亞單元面積小于3 km2時，與鄰近流域歸并。

(3)匯水關系方面：①小流域劃分應充分考慮地表匯水關系，保證上下游匯水關系的正確性[3]；②確定小流域邊界時，可適當考慮水庫、水閘、水文站等水利工程設施和村莊、居民點的位置。

2.2 特殊情況

山區小流域劃分已十分成熟，不再贅述。結合河南省實際，對以下特殊情況單獨研究，并制定相應劃分原則。

2.2.1 平原區

河南省平原區面積約9.3萬km2，平原區小流域劃分并沒有相關的規范依據，結合河南省水土保持管理工作需求，制定以下劃分原則：

(1)優先保證河流匯水關系。

(2)對于被縱橫交錯的河流、溝渠分割形成的孤島型平原區小流域，保留主要河道作為匯水河流線。

(3)在保證匯水關系的前提下，盡量保證鄉級行政區劃的完整。

(4)應用以上劃分原則后，小流域面積仍然超出50 km2限制的，可采用高速公路、除高鐵外的鐵路、國道、省道等線形地物作為小流域邊界。

2.2.2 丘陵區

河南省丘陵區總面積約3萬km2，多數是低山經風化剝蝕形成的，或是黃土塬經水流侵蝕形成的。與山區相比，其主要特點是山脊線特征不突出，而人工擾動影響突出，直接應用山區小流域劃分經驗可能產生小流域邊界不準確或穿越農田等后果。因此，針對丘陵區制定以下小流域劃分原則：

(1)對于山脊線較突出、人工擾動影響較輕的丘陵區，采用山脊線作為小流域邊界。

(2)對于山脊線較突出，但人工擾動影響劇烈的丘陵區，如河南省常見的梯田區域，以山脊線為參考，調整小流域邊界到附近的道路上。

(3)對于山脊線不突出，但溝谷較為突出的丘陵區，如鄭州、洛陽一帶水流侵蝕而形成的丘陵區，以溝谷為小流域邊界。

(4)對于孤立的、面積小于50 km2的小山丘，可單獨作為一個小流域。

2.2.3 水庫

為了確保小流域總面積與各級行政管理面積一致，水庫范圍需要劃分小流域，劃分時主要考慮以下原則：

(1)對于面積超過50 km2的水庫，以水庫管理界線作為小流域邊界。

(2)若水庫跨越縣界，以縣界將小流域分隔為多個亞單元。

2.2.4 黃河灘區

黃河在河南省境內長約711 km，流經8個省轄市26個縣(市、區)。為了確保小流域總面積與各級行政管理面積一致，需對黃河灘區劃分小流域。出西霞院水庫后黃河灘區小流域的劃分原則是以主要的入河口、黃河大堤及縣界作為小流域的邊界。

2.2.5 南水北調中線工程總干渠

南水北調中線工程總干渠在河南省境內長約731 km，流經8個省轄市21個縣(市、區)，占地2.37萬hm2。總干渠在主要河流交叉處以渡槽、倒虹吸等方式通過，與沿線自然河流無匯流關系，因此小流域邊界可跨渠道劃分。但在山前平原區，可優先考慮利用總干渠作為平原區界線，兩岸可采用不同的劃分原則。

2.2.6 城鎮

對于人口、建筑密集的城鎮區域，在不破壞周邊流域匯流關系的前提下，可突破50 km2的小流域面積限制，以保證城區的完整性。

3 劃分流程

3.1 溝道和微流域提取

依托ArcGIS平臺，首先利用水系圖對DEM進行修正，確保溝道提取成果與水利普查數據吻合，然后整合流向流量、河流鏈、集水區等，設置微流域最小面積0.1 km2，計算機即可提取河南省范圍內的微流域及相應溝道，其提取流程見圖1。其中溝道均為樹狀匯流關系，與水系圖成果一致，微流域矢量面自動構建拓撲關系。河南省DEM見圖2，微流域提取成果見圖3，溝道提取成果見圖4。