大沽河流域北部山区土壤侵蚀状况研究

张 超，吴 爽,荣燕妮

(1.山东农业工程学院 国土资源与测绘工程学院, 济南 250000; 2.山东师范大学 地理与环境学院， 济南 250000；3 .山东交通学院 土建工程学院, 济南 250000)

1 研究区概况

大沽河发源于烟台市招远境内的阜山，位于胶东半岛西部，是胶东半岛最大的河流，不仅是沿河两岸农田灌溉的取水地和建筑用砂供应地，也是青岛市地下饮水水源地。在保障城市供水安全中发挥了极其重要的作用，素有青岛的“母亲河”之美称[1]，所以水土流失治理工作尤为重要。

大沽河流域北部山区，北起其发源地烟台市招远的阜山，南至青岛市莱西市，总面积为1093 km2，地形主要为山区和浅山丘陵区，相对高度200～310米；流域两岸树木种类比较单一，森林类型比例失调，林种种植结构不太合理；当地土壤多以沙壤土为主，表层植被覆盖度较差，导致流域的蓄水保土功能低下，从而造成研究区内水土流失的程度较为严重[2]。

图1 大沽河流域北部山区土壤侵蚀动态监测技术路线

2 研究思路和技术路线

2.1 研究思路

本研究在收集了土壤侵蚀相关数据资料的基础上，结合 “3S”技术，利用ENVI 5.1软件和ArcGIS10.3平台，对大沽河流域北部山区的DEM数据、2008年和2017年两期Landsat遥感影像数据，地形矢量数据以及历史年鉴统计资料进行处理分析，依据《土壤侵蚀分类分级标准》，统计计算土壤侵蚀斑块的面积，将符合强度标准的数据赋值，最终得出土壤侵蚀强度面积统计结果。

2.2 技术路线

根据上述研究内容，制定了实施的技术路线如图1所示。

3 数据处理与结果分析

3.1 土地利用现状遥感解译

利用ENVI软件，对研究区2008年及2017年的Landsat遥感影像进行解译，提取土地利用现状图斑。首先，根据经验，目视选取土地利用的遥感解译标志，采用最大似然法对两年的影像进行监督分类，再对分类后的结果进行处理，最终把研究区内土地划分为林草地、耕地、水域、建设用地4种类型，利用GPS定位技术对得到的土地利用分类图斑进行抽样野外验证，验证结果控制在允许误差范围之内，得出土地利用现状图，如图2、图3所示。

3.2 植被覆盖度遥感解译

植被覆盖度的计算采用归一化植被指数 (NDVI)转化法,归一化植被指数的计算公式为:

NDVI=(NIR-R)/(NIR+R).

(1)

植被覆盖度的计算公式为：

(2)

式中Fc为植被覆盖度，NDVIsoil为完全是裸土或无植被区域的NDVI值，NDVIveg为完全被植被覆盖的像元的NDVI值。

结合研究区实地地形特征，采用像元二分模型计算出像元植被覆盖度, 依据植被覆盖度的分级标准[3]，最终得出研究区两年的植被覆盖专题图，如图4、图5所示。

3.3 地形坡度空间分析

基于研究区DEM高程数据,利用 ArcGIS平台中的坡度分析工具，对研究区进行坡度划分，获得大沽河流域北部山区的坡度分级图，如图6所示。

3.4 土壤侵蚀强度 GIS分析

利用空间数据叠加分析功能，对上述获取的两期土地利用数据、植被覆盖度数据以及坡度分级数据进行叠加分析，再统计出土壤侵蚀的各侵蚀强度类型的面积以及各种强度类型变化的数量[4]。根据《土壤侵蚀分类分级标准》,最终得出两年的土壤侵蚀分级图，如图7、图8所示。

4 监测成果分析

4.1 土壤侵蚀数据统计分析

上述过程获取了土壤侵蚀影响因子专题数据，按照《土壤侵蚀分类分级标准》，对属性数据进行统计计算，将符合强度标准的类别赋值，再汇总面积，最终得出研究区土壤侵蚀强度面积，如表1所示。

表1 土壤侵蚀强度面积统计表 单位：km2

4.2 大沽河流域土壤侵蚀面积构成分析

由表(1)结果可见，2008年的土壤侵蚀总面积是592.816km2，2017年的土壤侵蚀总面积是927.348km2。其中，微度侵蚀是最高的，其次是轻度、中度侵蚀，强烈和极强烈侵蚀占的比例较小，剧烈侵蚀是最小的。

5 结论及防治建议

根据大沽河流域北部山区土壤侵蚀强度面积统计数据，可见2017年比2008年侵蚀总面积有所增加，其中轻度、中度、强烈侵蚀增长明显，微度侵蚀次之，极强烈和剧烈的变化较小，增长最多的是轻度侵蚀，极强烈侵蚀有一定程度的下降。通过两年专题图的对比，可得出流域两岸的建设用地和耕地在不断地增加，植被覆盖度在下降，这些都是造成流域土壤侵蚀面积增加的原因。另外，侵蚀强度随坡度的上升而增加，可见坡度也是土壤侵蚀的重要影响因素。

以上所述逐类土壤侵蚀影响因子均应当引起当地政府部门重视，不能一味谋求发展经济而不断增加建设用地，适量减少耕地面积，退耕还林还草，恢复植被覆盖度；无节制不当的采石挖沙行为也应得到有效治理；对于坡度较大的农用地，可以考虑执行坡改梯施工方案。