无锡市沿江、环湖特定区域水土保持监测与评估分析

朱 骊，吴朝明，任小龙

(江苏省水文水资源勘测局 无锡分局，江苏 无锡 214000)

无锡市北枕长江、南临太湖，长江和太湖是无锡市两大重要水体。为助力长江大保护和太湖流域综合治理，无锡市近年来陆续在江阴沿江和太湖周边实施了岸线保护复绿工程。为了给复绿工程实施提供水土保持数据，本研究选取江阴市长江段恢复绿化或栽植芦苇地段和太湖周边环湖公园地块作为特定区域，通过空间遥感和实地测量，定量监测特定区域2020年水土流失状况，进行2018—2020年水土流失消长分析，同时评估特定区域产生的保护水土资源效益，探索在森林、湿地生态保护和修复与生产建设项目监管相结合作用下，水土流失量和保护水土资源效益的变化情况。

1 特定区域概况

本研究选择的水土保持监测评估区域(特定区域)分别位于江阴市长江段恢复绿化或栽植芦苇地段(以下简称“沿江公园区域”)和太湖周边环湖公园地块(以下简称“环湖公园区域”)。沿江公园区域位于无锡市江阴市，北靠长江、南临滨江中路、西接北塘河、东近黄山港，中心地标为鹅鼻嘴公园(120°16′17″E、31°56′3″N)；环湖公园区域位于无锡市滨湖区和新吴区，北邻230省道、南靠太湖、西接贡湖湾湿地公园、东近望虞河，中心地标为沿湖湿地公园(120°22′35″E、31°27′58″N)。特定区域内土地利用类型有耕地、园地、林地、草地、建设用地、交通运输用地、水域及水利设施用地等。监测范围环湖公园区域1 247.37 hm2、沿江公园区域625.73 hm2。

2 研究方法

2.1 土壤侵蚀模数计算

基于2 m高分辨率卫星遥感影像和外业调查数据，采用人工目视解译的方法获取特定区域的土地利用、植被覆盖和水土保持措施专题信息，确定土壤侵蚀地块单元。主要过程包括遥感影像解译标志建立、遥感影像室内解译和解译成果野外验证等。采用中国土壤流失方程(CSLE)计算特定区域2020年土壤侵蚀模数[1]，结合2018年相关数据，分析特定区域水土流失年度消长情况。CSLE方程基本形式为

A=R·K·L·S·B·E·T

(1)

式中：A为土壤侵蚀模数，t/(hm2·a)；R为降雨侵蚀力因子，MJ·mm/(hm2·h·a)，通过江阴、青阳、长寿、定波闸等4个气象站点降雨数据计算得到；K为土壤可蚀性因子，t·hm2·h/(hm2·MJ·mm)；L为坡长因子，无量纲；S为坡度因子，无量纲；B为植被覆盖与生物措施因子，无量纲；E为工程措施因子，无量纲；T为耕作措施因子，无量纲。

2.2 保护水土资源效益评估

在特定区域2020年水土流失动态监测结果基础上，综合土地利用、植被覆盖、土壤侵蚀、水土保持措施、人为水土流失地块等监测资料，量化评估特定区域保护水土资源效益。2020年遥感影像获取时间为9月10日，数据来源为分辨率2 m的高分辨率卫星遥感影像解析。保护水土资源效益评估通过计算保护水土资源价值量得出。保护水土资源价值量包括预防和减少土壤流失价值量、提高土壤肥力价值量和拦蓄地表径流价值量。

(1)预防和减少土壤流失价值量。计算公式为

(2)

式中：Es为预防和减少土壤流失价值量，元；S为措施(自然地貌植被)的年减蚀量，t；ρ为土壤容重，t/m3；h为土壤肥力层平均厚度，m；B为单位面积的年均收益，万元/hm2。

(2)提高土壤肥力价值量。计算公式为

(3)

式中：Ef为提高土壤肥力价值量，元；Ci为土壤中有机质/氮/磷/钾的含量，%；Pi为有机质/氮/磷/钾的单价，元/t；其余符号意义同上。

(3)拦蓄地表径流价值量。计算公式为

Eq=W×Bw

(4)

式中：Eq为拦蓄地表径流价值量，元；W为措施(自然地貌植被)的年减流量，m3，即措施(自然地貌植被)的有效面积与单位面积减少的年径流量的乘积；Bw为当地(灌溉)水的单价，元/m3。

3 结果与分析

3.1 水土流失监测

根据2020年9月遥感监测和土壤侵蚀模数计算结果，特定区域土壤侵蚀以微度侵蚀为主。沿江公园区域平均侵蚀模数为40.07 t/(km2·a)，临江路及黄田港交叉口东南侧、滨江中路北侧生产建设项目区、江阴要塞风景区坡地水土流失最为严重，最高侵蚀模数达216.696 t/(km2·a)；环湖公园区域平均侵蚀模数为121.52 t/(km2·a)，具区路南侧生产建设项目基坑开挖引起的水土流失最为严重，最高侵蚀模数达647.373 t/(km2·a)。

与2018年特定区域水土流失状况进行对比，分析水土流失年度消长情况。2018年遥感影像数据源为分辨率2 m的高分辨率卫星遥感影像，影像获取时间为3月20日。特定区域2020年水土流失总面积比2018年减少了45.06 hm2，减少的面积均为轻度侵蚀，详见表1。

表1 特定区域水土流失年度消长情况

分析特定区域水土流失面积减少的原因如下：一方面，近年来无锡市加强了水土保持监督管理工作，开展了长江经济带生产建设项目水土保持监督执法、河湖环境集中整治，以及生态河道、海绵城市、生态廊道、林网建设等水土保持重点项目。2020年无锡市共开展生产建设项目水土保持监督检查289次，其中江阴市62次、滨湖区23次。另一方面，随着国家封山育林、封坡育草、生态文明等政策的实施，无锡市加强了造林植草，区域生态环境总体好转，人们的生态环境保护意识也有所加强。

3.2 保护水土资源效益评估

经过分析计算，2018—2020年特定区域保护水土资源价值量共945.37万元，其中沿江公园区域339.26万元、环湖公园区域606.11万元，详见表2。

表2 无锡市特定区域保护水土资源价值量 万元

(1)预防和减少土壤流失价值量。以2018年水土流失监测结果为本底值，2018—2020年无锡市特定区域共减少土壤流失量428.26 t，其中沿江公园区域121.56 t、环湖公园区域306.70 t。按照当地单位面积土壤年均收益0.45万元/hm2、土壤容重1.35 t/m3等计算，得出预防和减少土壤流失价值量共2.60万元，其中沿江公园区域0.74万元，环湖公园区域1.86万元。

(2)提高土壤肥力价值量。根据农管部门相关资料，当地土壤氮、磷、钾和有机质的平均含量分别为0.131%、0.019%、0.114%、2.07%，磷酸氢二铵化肥中氮和磷含量分别为14%、15.01%，氯化钾化肥中钾含量为50%。按照当地市场价格，磷酸氢二铵、氯化钾和有机肥价格分别为3 300、2 800、800元/t，得出提高土壤肥力价值量共2.52万元，其中沿江公园区域0.72万元，环湖公园区域1.80万元。

(3)拦蓄地表径流价值量。无锡市特定区域拦蓄地表径流措施面积共870.58 hm2，其中：沿江公园区域313.01 hm2，包括草地114.18 hm2、林地198.83 hm2；环湖公园区域557.57 hm2，包括草地257.65 hm2、林地135.20 hm2、耕地164.72 hm2。根据2020年当地降水产流关系，各类措施拦蓄地表径流量为188.05万m3，其中沿江公园区域67.56万m3，环湖公园区域120.49万m3。根据当地水价，计算得出拦蓄地表径流价值量为940.25万元，其中沿江公园区域337.80万元，环湖公园区域602.45万元。

4 结论与建议

无锡市沿江、环湖特定区域2020年动态监测总面积1 873.10 hm2，2020年水土流失总面积比2018年减少了45.06 hm2，均是由轻度侵蚀转化为微度侵蚀，2018—2020年保护水土资源价值量为945.37万元。

通过对特定区域的水土流失监测和保护水土资源价值量计算，总结出无锡市特定区域水土保持工作经验，即控制建设用地扩张，禁止侵占湿地、水域和森林，保护湿地水环境；加强绿化基础设施建设[2]，改善植物基本生长条件，提高植物综合绿化和防护能力；实行山、水、田、林 、草、路综合治理，工程措施和生物措施优化配置，形成水土流失综合防治体系；落实生产建设项目水土保持方案制度，对工程建设等引起的裸露地表及时采取生态修复措施，以免造成新的水土流失。