祖厉河流域水土流失动态变化研究

李 娜，李 雷，白艳萍，樊义佳，马田铂

[黄河水土保持天水治理监督局(黄河水利委员会 天水水土保持科学试验站)，甘肃 天水 741000]

祖厉河属黄河一级支流，祖厉河流域位于黄土丘陵沟壑区，流域内地貌发育处于幼年期至幼年晚期阶段。流域内河水含沙量高，是黄河中上游地区入黄泥沙的主要来源之一，水土流失问题突出。作为黄河流域重要的水源涵养区和补给区，做好祖厉河流域水土流失防治工作具有重要意义。

水土保持监测数据是水土流失防治工作的一项重要基础性支撑。随着科技发展，水土保持监测手段逐渐丰富，监测数据精度明显提高，2018年已实现黄河流域(片)水土流失动态监测全覆盖。通过计算祖厉河流域土壤侵蚀模数，分析祖厉河流域1985—2021年水土流失动态变化特征，旨在掌握水土流失动态变化情况，为流域后续水土流失防治工作和生态建设提供有力的数据支撑。

1 研究区概况

祖厉河流域由祖河、厉河两条河流汇集而成，地处北纬34.5°～37.5°、东经102.6°～106.5°，干流河长224 km，流域面积1.07万km2，涉及甘肃和宁夏2省(区)的37个县(市、区)。流域位于半干旱气候区和半湿润气候区的过渡区域[1]，海拔1 500～2 300 m，地貌类型复杂多样，以黄土梁为主，伴有河流谷地，地形破碎，沟壑密集，生态环境敏感，水土流失严重，以水力侵蚀为主。

2 数据与方法

2.1 数据来源

收集祖厉河流域1985、1999、2020、2021年的水土流失数据。其中，1985年的水土流失数据来源于1985年全国第一次土壤侵蚀遥感调查结果，1999年的水土流失数据来源于1999年全国第二次土壤侵蚀遥感调查结果，结合30 m分辨率卫星影像、比例尺为1∶250 000的数字地图和比例尺为1∶100 000的地形图，通过目视解译、野外调查、典型样方调查等方法得到土壤侵蚀模数。2020年和2021年的水土流失数据来源于黄河流域(片)水土流失动态监测结果，通过遥感影像解译、专题信息提取、野外调查等方法统计水土流失面积，采用中国土壤流失方程计算土壤侵蚀模数。

2.2 研究方法

本研究采用中国土壤流失方程CSLE(Chinese Soil Loss Equation)[2]计算土壤侵蚀模数，计算公式如下

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)；K为土壤可蚀性因子，t·hm2·h/(hm2·MJ·mm)；L、S分别为坡长因子、坡度因子，无量纲；B、E、T分别为植被覆盖与生物措施因子、工程措施因子、耕作措施因子，无量纲。

其中，R是基于祖厉河流域各站点日降雨量数据，通过空间插值得到的24个半月降雨侵蚀力占年降雨侵蚀力比例的栅格数据；K是采用的第一次全国水利普查水土保持情况普查成果；L、S是采用比例尺为1∶50 000的DEM数据，通过坡度、坡长因子计算公式生成L、S栅格数据；B值是基于MODIS NDVI数据产品生成24个半月植被盖度，结合24个半月降雨侵蚀力因子比例和土地利用类型计算得到的；E是根据遥感解译成果和外业调查进行赋值得到；T是根据遥感解译成果，查询耕作措施轮作措施赋值表，赋值为0.488。

3 结果与分析

3.1 水土流失状况

1985、1999、2020、2021年祖厉河流域水土流失面积及各侵蚀强度面积见表1。1985年祖厉河流域水土流失面积7 594.26 km2，其中轻度、中度、强烈、极强烈、剧烈侵蚀面积分别为1 758.07、2 006.80、3 059.62、769.77 km2和0，分别占水土流失面积的23.15%、26.43%、40.29%、10.14%、0；1999年祖厉河流域水土流失面积8 684.10 km2，其中轻度、中度、强烈、极强烈、剧烈侵蚀面积分别为793.76、2 517.04、4 695.31、677.99 km2和0，分别占水土流失面积的9.14%、28.98%、54.07%、7.81%、0；2020年祖厉河流域水土流失面积4 023.81 km2，其中轻度、中度、强烈、极强烈、剧烈侵蚀面积分别为1 722.47、922.75、589.63、470.13、318.83 km2，分别占水土流失面积的42.81%、22.93%、14.65%、11.68%、7.92%；2021年祖厉河流域水土流失面积3 968.41 km2，其中轻度、中度、强烈、极强烈、剧烈侵蚀面积分别为1 704.24、913.31、580.61、458.70、311.55 km2，分别占水土流失面积的42.95%、23.01%、14.63%、11.56%、7.85%。祖厉河流域土壤侵蚀强度在1985和1999年以强烈侵蚀为主，在2020和2021年以轻度侵蚀为主。

表1 1985—2021年祖厉河流域水土流失情况

3.2 水土流失动态变化

1985—1999年、1999—2020年、2020—2021年祖厉河流域水土流失动态变化情况见表2。1985—1999年祖厉河流域水土流失面积增加1 089.84 km2，增幅14.35%，其中中度、强烈侵蚀面积分别增加510.24、1 635.69 km2，轻度、极强烈侵蚀面积分别减少964.31、91.78 km2。1999—2020年水土流失面积减少4 660.29 km2，减幅53.66%，其中中度、强烈、极强烈侵蚀面积分别减少1 594.29、4 105.68、207.86 km2，轻度和剧烈侵蚀面积分别增加928.71、318.83 km2。

表2 1985—2021年祖厉河流域水土流失动态变化情况

2020—2021年水土流失面积减少55.40 km2，减幅1.38%，各侵蚀强度面积均呈减少趋势，轻度、中度、强烈、极强烈、剧烈侵蚀面积分别减少18.23、9.44、9.02、11.43、7.28 km2，减幅分别为1.06%、1.02%、1.53%、2.43%、2.28%。

3.3 变化原因分析

1985—2021年祖厉河流域水土流失面积呈现先增加后减少的趋势，在1985—1999年增加，而后持续减少。1985—1999年水土流失面积增加14.35%，且强烈侵蚀面积明显增加，主要原因是此阶段祖厉河流域水土流失治理范围和程度有所欠缺，且水土流失治理措施具有延时性，还未完全发挥水土流失治理效果。1999—2020年水土流失面积减少53.66%，中度和强烈侵蚀面积明显下降，轻度和剧烈侵蚀面积略有增加，主要原因是随着我国水土流失治理范围和程度逐年增加，退耕还林措施发挥成效。此外，甘肃省高度重视水土流失治理工作，配套完善相关制度，全面推进水土保持工作。2020—2021年水土流失面积继续减少，各侵蚀强度面积均有不同程度的减少，但是减少速率相比于1999—2020年有所减缓，表明流域水土保持工作在不断推进和完善，并向高质量、高标准方向发展。

4 结 论

2021年祖厉河流域水土流失面积3 968.41 km2，其中轻度、中度、强烈、极强烈、剧烈侵蚀面积分别占42.95%、23.01%、14.63%、11.56%、7.85%。2021年水土流失面积比1985年减少3 625.85 km2，减幅47.74%。祖厉河流域水土流失面积在1985—1999年增加，在1999—2020年和2020—2021年减少。经过多年治理，祖厉河流域水土流失状况明显改善，水土流失面积明显减少，水土流失强度明显下降，水土流失治理工作取得显著成效。但是2021年祖厉河流域水土流失面积占流域面积的37.09%，水土流失现状尚不容乐观，水土流失防治工作不能有丝毫松懈。应结合流域自然环境特征和水土流失动态变化情况，构建科学有效的水土保持措施体系，持续推进水土流失防治工作，推动流域经济建设和生态文明建设高质量发展。