李子軒

（海河水利委員會海河流域水土保持監(jiān)測中心站，天津 300170）

1 引言

黨的十九大把生態(tài)文明建設(shè)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)提升到前所未有的戰(zhàn)略高度。水土流失監(jiān)測作為國家推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)決策部署的重要基礎(chǔ)性工作，得到進(jìn)一步重視和加強(qiáng)。為貫徹中央關(guān)于加快推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的重大決策部署、落實(shí)水土保持法和《全國水土保持規(guī)劃（2015—2030年）》，根據(jù)《水利部關(guān)于加強(qiáng)水土保持監(jiān)測工作的通知》要求，國家全面開展水土流失動態(tài)監(jiān)測。2018年，水利部印發(fā)實(shí)施《全國水土流失動態(tài)監(jiān)測規(guī)劃（2018—2022年）》，明確要求水利部、流域機(jī)構(gòu)、省級水行政主管部門按照中央和地方事權(quán)劃分和“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一方法、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)”的原則，組織開展國家級和省級監(jiān)測區(qū)域水土流失動態(tài)監(jiān)測。通過持續(xù)開展水土流失動態(tài)監(jiān)測，準(zhǔn)確掌握區(qū)域水土流失年度變化情況，定期向社會公告水土流失及防治情況，為各級水行政主管部門履行水土保持監(jiān)測法定職責(zé)提供了保障。水土流失動態(tài)監(jiān)測成果為水土保持目標(biāo)責(zé)任考核、生態(tài)安全預(yù)警和生態(tài)文明建設(shè)等提供重要基礎(chǔ)支撐。

2 海河流域水土流失動態(tài)監(jiān)測現(xiàn)狀

2.1 組織實(shí)施

在水利部的統(tǒng)一部署下，水利部海河水利委員會（以下簡稱海委）統(tǒng)籌協(xié)調(diào)流域各?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）共同開展海河流域水土流失動態(tài)監(jiān)測工作，掌握以縣級行政區(qū)為單元的水土流失年度變化情況，實(shí)現(xiàn)流域水土流失動態(tài)監(jiān)測工作全覆蓋。

2.1.1 國家級水土流失動態(tài)監(jiān)測

海委負(fù)責(zé)完成燕山、黃泛平原風(fēng)沙2個國家級水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)和永定河上游、太行山2個國家級水土流失重點(diǎn)治理區(qū)共計120個縣（市、區(qū)、旗）總面積21.66萬km2的水土流失動態(tài)監(jiān)測和分析評價。同時，負(fù)責(zé)相關(guān)省級水土流失動態(tài)監(jiān)測工作指導(dǎo)和成果復(fù)核，流域監(jiān)測成果的匯總、統(tǒng)計、分析。

2.1.2 省級水土流失動態(tài)監(jiān)測

海河流域涉及北京、天津、河北、山西、河南、山東、內(nèi)蒙古和遼寧8?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市），各省級水行政主管部門負(fù)責(zé)轄區(qū)內(nèi)除國家級水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)、重點(diǎn)治理區(qū)之外的縣級行政區(qū)水土流失動態(tài)監(jiān)測和分析評價。

2.2 監(jiān)測內(nèi)容和方法

2.2.1 監(jiān)測內(nèi)容

根據(jù)《全國水土流失動態(tài)監(jiān)測規(guī)劃（2018—2022年）》，結(jié)合《區(qū)域水土流失動態(tài)監(jiān)測技術(shù)規(guī)定（試行）》，海河流域水土流失動態(tài)監(jiān)測內(nèi)容主要包括土地利用、林草植被覆蓋、水土流失及水土保持措施實(shí)施情況等，并分析評價監(jiān)測區(qū)域土地利用、林草覆蓋、水土流失及動態(tài)變化、水土保持措施實(shí)施效果等。

2.2.2 監(jiān)測方法

海河流域水土流失動態(tài)監(jiān)測主要采用資料收集、遙感解譯、模型計算和統(tǒng)計分析等方法，選用高分衛(wèi)星遙感影像，運(yùn)用地理信息系統(tǒng)及無人機(jī)航測等技術(shù)，基于土壤侵蝕專題信息提取、土壤侵蝕模數(shù)計算，分析評價水土流失面積、強(qiáng)度及分布。海河流域土壤侵蝕類型主要包括水力侵蝕和風(fēng)力侵蝕，不同侵蝕類型采用不同土壤侵蝕模型計算。

（1）數(shù)據(jù)源處理。土地利用和水土保持措施解譯主要采用高分一號（高分二號和資源三號補(bǔ)充）全色和多光譜衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)提取，分辨率為2 m，時相為5—9月；植被覆蓋度采用近3 a分辨率為250 m的MODIS數(shù)據(jù)計算；表土濕度采用2018年分辨率為9 km的SMAPL3數(shù)據(jù)計算；坡度、坡長等地形因子采用1∶2.5萬地形數(shù)據(jù)提取。土壤可蝕性因子、降雨侵蝕力因子、風(fēng)力因子基于2011年第一次全國水利普查成果和后續(xù)資料收集進(jìn)行更新修訂。

（2）模型計算。在水力侵蝕區(qū)，分析計算降雨侵蝕力、土壤可蝕性、坡度坡長、植被覆蓋和生物措施、工程措施和耕作措施等因子，采用中國土壤流失方程計算水力侵蝕模數(shù)。方程基本形式為：

式中：A為土壤侵蝕模數(shù)[t/（hm2·a）]；R為降雨侵蝕力因子[MJ·mm/（hm2·h·a）]；K 為土壤可蝕性因子[t·hm2·h/（hm2·MJ·mm）]；L為坡長因子；S為坡度因子；B為植被覆蓋與生物措施因子；E為工程措施因子；T為耕作措施因子。

在風(fēng)力侵蝕區(qū)，分析計算風(fēng)力、表土濕度和地表粗糙程度等因子，采用耕地、草（灌）地和沙地的風(fēng)蝕模型計算風(fēng)力侵蝕模數(shù)。耕地、草（灌）地、沙地風(fēng)力侵蝕模型計算公式分別為：

式中：Qfa為每半個月內(nèi)耕地風(fēng)力侵蝕模數(shù)[t/（hm2·a）]；W為每半個月內(nèi)表土濕度因子，介于0～1；Tj為每半個月內(nèi)各風(fēng)速等級的累計時間（min）；Z0為地表粗糙度（cm）；j為風(fēng)速等級序號，在5～40 m/s按1 m/s為間隔劃分為35個等級，取值1，2，…，35；Uj為第j個等級的平均風(fēng)速（m/s），如風(fēng)速等級為5～6 m/s，U1=5.5 m/s；Qfg為每半個月內(nèi)草（灌）地風(fēng)力侵蝕模數(shù)[t/（hm2·a）]；V為植被覆蓋度（%）；Qfs為每半個月內(nèi)沙地風(fēng)力侵蝕模數(shù)[t/（hm2·a）]。

（3）土壤侵蝕強(qiáng)度評價?；谒η治g模數(shù)和風(fēng)力侵蝕模數(shù)，按照《土壤侵蝕分類分級標(biāo)準(zhǔn)》（SL190-2007）進(jìn)行土壤侵蝕強(qiáng)度分級統(tǒng)計。依據(jù)《區(qū)域水土流失動態(tài)監(jiān)測技術(shù)規(guī)定（試行）》，在風(fēng)水蝕交錯區(qū)，按照僅保留高強(qiáng)度等級侵蝕類型、不同侵蝕類型侵蝕強(qiáng)度相同則保留水蝕的原則，確定侵蝕類型和面積。

（4）水土流失變化分析。從流域、省、主要河系、重要水源地、重點(diǎn)防治區(qū)等不同尺度分析水土流失面積及各土壤侵蝕強(qiáng)度面積動態(tài)變化，計算其增加或減少的數(shù)值及變化幅度，并結(jié)合自然環(huán)境監(jiān)測、水土流失綜合治理、生產(chǎn)建設(shè)活動擾動、經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展等數(shù)據(jù)和資料，分析水土流失年度變化原因。

2.3 主要監(jiān)測結(jié)果

2.3.1 水土流失面積

2018年海河流域全境水土流失動態(tài)監(jiān)測土地總面積為32.06萬km2，水土流失面積6.95萬km2，占土地總面積的21.67%，其中山區(qū)水土流失面積6.70萬km2，占流域山區(qū)土地總面積的35.35%；水力侵蝕面積6.35萬km2，占流域水土流失面積的91.32%；風(fēng)力侵蝕面積0.60萬km2，占流域水土流失面積的8.68%。在水土流失面積中，輕度、中度、強(qiáng)烈、極強(qiáng)烈和劇烈侵蝕面積分別為6.30萬、0.37萬、0.13萬、0.10萬和0.06萬km2，分別占水土流失總面積的90.67%、5.27%、1.80%、1.45%和0.81%。

2.3.2 水土流失變化

與第一次全國水利普查（2011年）相比，2018年海河流域水土流失面積總體下降11.94%，其中除輕度侵蝕增長54.79%外，中度、強(qiáng)烈、極強(qiáng)烈和劇烈侵蝕水土流失面積分別下降85.35%、86.68%、59.49%和57.38%，土壤侵蝕呈現(xiàn)高強(qiáng)度向低強(qiáng)度轉(zhuǎn)變的趨勢，一定程度上反映了流域生態(tài)建設(shè)成效顯著。2011、2018年海河流域水土流失變化情況，詳見表1。

2.3.3 水土流失分布

海河流域的主要侵蝕類型是水力侵蝕，以低山丘陵區(qū)分布最廣；風(fēng)力侵蝕主要發(fā)生在灤河上游、永定河上游以及黃泛平原區(qū)。坡耕地、治理標(biāo)準(zhǔn)低的耕地和稀疏林、草地是水土流失發(fā)生的主要策源地。高強(qiáng)度土壤侵蝕主要集中在坡耕地和采石、開礦、修路、城市建設(shè)等生產(chǎn)建設(shè)活動區(qū)域，多呈零星分布，其中部分煤礦區(qū)生產(chǎn)建設(shè)造成的水土流失分布較為集中。

表1 2011、2018年海河流域水土流失變化統(tǒng)計

綜上，水土流失動態(tài)監(jiān)測結(jié)果顯示，海河流域水土流失呈現(xiàn)面積大、分布廣等特征，尤其是山區(qū)水土流失面積仍占較高比例；水土流失變化趨勢整體好轉(zhuǎn)，強(qiáng)烈以上侵蝕面積減幅較大，侵蝕強(qiáng)度以輕度為主；侵蝕類型以水力侵蝕為主，壩上地區(qū)和黃泛平原區(qū)受風(fēng)蝕影響明顯。

3 水土流失動態(tài)監(jiān)測的特點(diǎn)

海河流域水土流失動態(tài)監(jiān)測自2007年開始實(shí)施。隨著國家生態(tài)環(huán)境監(jiān)測要求提高、監(jiān)測技術(shù)發(fā)展和多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)積累，從2018年起，水土流失動態(tài)監(jiān)測進(jìn)入新的實(shí)施階段，并呈現(xiàn)明顯的階段特點(diǎn)。

3.1 年度監(jiān)測流域全覆蓋

2007—2012年，流域采取分片區(qū)輪換的方式開展水土流失動態(tài)監(jiān)測工作，同一片區(qū)5 a內(nèi)僅能開展1～2次監(jiān)測，未能做到水土流失年際變化監(jiān)測；2013—2017年，在國家級重點(diǎn)防治區(qū)選取一定比例的監(jiān)測縣開展年度監(jiān)測工作，實(shí)現(xiàn)了年度動態(tài)變化監(jiān)測，但是未能做到流域全覆蓋；2018—2022年，隨著遙感、信息技術(shù)發(fā)展，衛(wèi)星遙感影像獲取頻次、數(shù)據(jù)處理速度得以顯著提升，實(shí)現(xiàn)了水土流失動態(tài)監(jiān)測年度流域全覆蓋，時效性更強(qiáng)。

3.2 流域土壤侵蝕定量分析

由于大范圍獲取更新土壤侵蝕因子數(shù)據(jù)源難以保障，流域尺度水土流失監(jiān)測多采用土地利用、林草覆蓋度、地面坡度相結(jié)合的三因子綜合判別法。2018年水土流失動態(tài)監(jiān)測得益于2011年第一次全國水利普查技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)成果，以縣級行政區(qū)為單元，實(shí)現(xiàn)了土壤侵蝕定量分析評價，方式更加科學(xué)，考慮因素更加全面，結(jié)果更加客觀。

3.3 水土流失監(jiān)測點(diǎn)面結(jié)合

根據(jù)區(qū)域代表性強(qiáng)、監(jiān)測內(nèi)容和監(jiān)測設(shè)施設(shè)備齊全、運(yùn)行管理機(jī)構(gòu)和機(jī)制完善、工作基礎(chǔ)好等原則，海河流域選取了覆蓋5個水土保持三級區(qū)、6個?。ㄖ陛犑校┑?2個典型監(jiān)測點(diǎn)納入年度國家級水土流失動態(tài)監(jiān)測，各?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）根據(jù)實(shí)際情況選取部分監(jiān)測點(diǎn)納入省級水土流失動態(tài)監(jiān)測。通過坡面徑流小區(qū)和小流域卡口站持續(xù)監(jiān)測積累的大量較長序列徑流與泥沙觀測資料，為區(qū)域水土流失狀況分析、水土流失規(guī)律研究等提供了數(shù)據(jù)支撐，滿足了不同水土流失類型區(qū)水土流失動態(tài)監(jiān)測的需要。

3.4 監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)體系得以完善和運(yùn)轉(zhuǎn)

水土流失動態(tài)監(jiān)測為流域-省-地市-縣四級水土保持監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)運(yùn)轉(zhuǎn)注入了活力。海委印發(fā)《海河流域水土流失動態(tài)監(jiān)測工作方案》明確流域各級水土保持機(jī)構(gòu)監(jiān)測任務(wù)、進(jìn)度和要求。各級水土保持機(jī)構(gòu)按照職責(zé)分工，組織開展水土流失動態(tài)監(jiān)測工作，各司其職、各盡其能，逐漸形成了上下聯(lián)動、內(nèi)外協(xié)同的流域水土流失動態(tài)監(jiān)測工作模式。

4 水土流失動態(tài)監(jiān)測面臨形勢和挑戰(zhàn)

4.1 水土流失情況復(fù)雜，監(jiān)測內(nèi)容要求高

海河流域下墊面條件復(fù)雜，人類生產(chǎn)生活影響頻繁，水土流失監(jiān)測對象、內(nèi)容多。燕山、太行山等山丘區(qū)山高坡陡、地形破碎，土石混雜、土層薄、水源涵養(yǎng)能力低，大面積順坡林地、稀疏灌草地、坡耕地和低標(biāo)準(zhǔn)治理耕地存在水土流失；壩上風(fēng)沙區(qū)氣候干旱，水資源短缺，耕地和草地土地沙化、鹽漬化嚴(yán)重；黃泛平原風(fēng)沙區(qū)黃河改道、引黃灌溉、沉沙堆積，耕作方式不合理，耕地季節(jié)性風(fēng)力侵蝕嚴(yán)重；土石山區(qū)人均耕地少，且土少石多，土地生產(chǎn)力低，因過度墾殖，天然林破壞殆盡；燕山東南部板栗、核桃等經(jīng)濟(jì)作物種植區(qū)，林下水土流失嚴(yán)重；區(qū)域工業(yè)、城鎮(zhèn)化增速發(fā)展，旅游、道路、電力、水利工程等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度加大，潛在水土流失風(fēng)險較大。

4.2 流域監(jiān)測工作量大，技術(shù)手段要求高

每年要定量掌握全流域各級行政區(qū)、重點(diǎn)防治區(qū)、主要河系及重要水源地的水土流失面積、強(qiáng)度和變化，并分析清楚降雨、風(fēng)力和林草植被等自然因素和水土流失治理、生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目擾動、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城鎮(zhèn)化建設(shè)等人為活動對水土流失產(chǎn)生的影響，遙感解譯、模型計算、外業(yè)核查、分析評價工作量巨大，且監(jiān)測結(jié)果易受衛(wèi)星遙感影像時相精度、專題信息提取方式、模型計算因子取值、人員專業(yè)素質(zhì)等影響。

4.3 流域水利發(fā)展迅速，監(jiān)測站位要求高

黨的十八大以來，海河流域貫徹中央關(guān)于加快推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的重大決策部署，落實(shí)相關(guān)政策制度和《全國水土保持規(guī)劃（2015—2030年）》，強(qiáng)化水土流失綜合治理，嚴(yán)格管控人為水土流失。新時期，海河流域圍繞建設(shè)美麗海河的總目標(biāo)，堅持綠色發(fā)展理念，提出了強(qiáng)化水資源管理、推進(jìn)重點(diǎn)河湖綜合治理與生態(tài)修復(fù)、提升流域綜合治理能力的水生態(tài)文明建設(shè)要求。水土流失作為載體，與水資源短缺、水生態(tài)損壞、水環(huán)境污染三大水問題密切相關(guān)。水土流失動態(tài)監(jiān)測需反映水土保持工作的區(qū)域生態(tài)服務(wù)價值。

5 水土流失動態(tài)監(jiān)測的思考與體會

5.1 持續(xù)進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，保障水土保持工作開展

隨著京津冀協(xié)同發(fā)展、濱海新區(qū)、雄安新區(qū)、北京-張家口冬奧會、北京新機(jī)場等諸多國家戰(zhàn)略的實(shí)施，海河流域作為我國政治文化中心和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的區(qū)位優(yōu)勢明顯。但同時，生態(tài)環(huán)境脆弱和水資源極度短缺、水土流失嚴(yán)重、濕地萎縮退化、環(huán)境污染等問題也異常突出，流域生態(tài)環(huán)境綜合治理能力亟需提升。

通過水土流失動態(tài)監(jiān)測工作開展，詳細(xì)掌握水土流失面積、強(qiáng)度、分布及變化情況，找準(zhǔn)水土流失策源地，保障以小流域?yàn)閱卧乃亮魇Х謪^(qū)防治、分類施策落地實(shí)施；掌握人為活動引起的水土流失的變化，為反映水土流失治理年度工作成效、及時精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)并嚴(yán)肅查處生產(chǎn)建設(shè)活動違法違規(guī)行為、有效管住人為水土流失提供數(shù)據(jù)支撐。因此，水土流失動態(tài)監(jiān)測不僅僅是一項(xiàng)基礎(chǔ)工作，更是踐行“監(jiān)管強(qiáng)手段、治理補(bǔ)短板”水土保持工作思路的重要抓手。

5.2 借助新技術(shù)新手段，提高動態(tài)監(jiān)測效率和質(zhì)量

借力水土保持行業(yè)監(jiān)管。水土流失動態(tài)監(jiān)測可以為水土保持行業(yè)監(jiān)管提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時當(dāng)前生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目區(qū)域遙感監(jiān)管、“天地一體化”監(jiān)管、生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測和水土保持重點(diǎn)工程實(shí)施情況監(jiān)督檢查等水土保持信息化監(jiān)管工作又可以進(jìn)一步提高水土流失動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量。多頻次的水土保持信息化監(jiān)管可以實(shí)時準(zhǔn)確掌握水土保持措施落實(shí)情況?；谀Ｐ陀嬎憬Y(jié)果，綜合水土保持措施現(xiàn)狀來判定生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目擾動地塊和水土流失地塊土壤侵蝕強(qiáng)度等級更加符合實(shí)際狀況。

借力衛(wèi)星遙感、無人機(jī)、移動終端、大數(shù)據(jù)、人工智能等現(xiàn)代科技手段。依靠遙感技術(shù)時效高、周期短、范圍廣、信息豐富等優(yōu)勢，才能實(shí)現(xiàn)年度全流域覆蓋的水土流失監(jiān)測。開發(fā)現(xiàn)場調(diào)繪、核查的移動端軟件，利用快速靈便的無人機(jī)開展野外調(diào)查，不僅能減少外業(yè)調(diào)繪和內(nèi)業(yè)解譯人員的負(fù)擔(dān)，還能提高外業(yè)采樣信息的質(zhì)量和精度。通過多年水土流失動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)積累，可以建立水土流失信息庫，不斷豐富細(xì)化土壤侵蝕判定規(guī)則，逐步實(shí)行水土流失智能化監(jiān)測。

借力大數(shù)據(jù)共享。水土流失監(jiān)測涉及地質(zhì)地貌、土壤性質(zhì)、林草植被、土地利用結(jié)構(gòu)調(diào)整、城鎮(zhèn)化建設(shè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動等眾多自然和人為因素，通過加強(qiáng)與民政、生態(tài)環(huán)保、住房城鄉(xiāng)建設(shè)、農(nóng)業(yè)農(nóng)村、林草、測繪等相關(guān)部門的業(yè)務(wù)協(xié)同和數(shù)據(jù)共享，可以提升水土流失動態(tài)監(jiān)測評價的快速反應(yīng)能力和成果合理性。

5.3 提升監(jiān)測服務(wù)能力，適應(yīng)流域水生態(tài)文明建設(shè)新形勢

工作布局上，海河流域水土流失動態(tài)監(jiān)測應(yīng)與“六河五湖”水源涵養(yǎng)區(qū)、城市群生態(tài)廊道、生物多樣性保護(hù)生態(tài)空間等區(qū)域生態(tài)文明建設(shè)方略保持一致，在完成流域全覆蓋水土流失動態(tài)監(jiān)測的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)關(guān)注永定河、灤河、北運(yùn)河、大清河、南運(yùn)河、潮白河等主要河系和潘家口、大黑汀、官廳、密云等重要水源地水土流失及其變化情況。

服務(wù)宗旨上，緊緊圍繞致力于流域水土保持生態(tài)保護(hù)紅線管理和最嚴(yán)格的水土保持管控，發(fā)揮水土流失動態(tài)監(jiān)測技術(shù)和結(jié)果在流域水土流失生態(tài)安全監(jiān)測預(yù)警、生態(tài)脆弱區(qū)和生態(tài)紅線劃定、水土保持率確定、人為水土流失管控等方面的基礎(chǔ)支撐作用。

工作效能上，要用科學(xué)、精確的數(shù)據(jù)為實(shí)現(xiàn)新時代生態(tài)文明建設(shè)目標(biāo)考核、相關(guān)規(guī)劃編制和決策提供依據(jù)。以社會管理和行業(yè)監(jiān)督需求為導(dǎo)向，根據(jù)海河流域特點(diǎn)，拓展水土流失監(jiān)測的外延和內(nèi)涵，不斷改進(jìn)監(jiān)測方法，提高監(jiān)測結(jié)果科學(xué)性、準(zhǔn)確性和時效性，為流域生態(tài)環(huán)境預(yù)防保護(hù)、綜合治理、監(jiān)督管理等工作提供基礎(chǔ)支撐。