河南省水土保持小流域划分原则与流程

  [摘要] 考虑到小流域基础信息不详 ， 难以有效地进行规划、治理和监管的实际 ， 基于河南省地形和流域水系分析 ， 应用高精度DEM、水系图等基础数据 ， 开展了全省水土保持小流域划分工作 ， 详细说明了小流域划分原则与流程。划分结果可为全省水土保持综合治理、监督管理、规划评估等提供重要的基础数据支持。

  河南省地跨长江、淮河、黄河、海河四大流域 ， 是亚热带向暖温带、山区向平原的双重过渡带。地形自西向东突变 ， 西部海拔高 ， 起伏大 ， 而东部地势低 ， 较为平坦。两者之间分布着大范围低山丘陵过渡带 ， 其中平原区面积占比约55.7% ， 丘陵区面积占比约17.7% ， 山区面积占比约26.6%。

  长期以来 ， 河南省依托国家水土保持重点工程大力推进水土流失治理工作 ， 60%以上的水土流失面积得到有效控制 ， 特别是重点治理区的水土流失治理程度超过70% ， 取得了显著成效。然而 ， 随着政府职能的不断转变和水土保持精细化、信息化管理要求的不断提高 ， 现有的管理方式和手段已不适应水土保持发展和创新的需求。特别是近些年在开展生态清洁小流域建设中 ， 由于小流域基础信息不详 ， 往往难以有效地进行规划、治理和监管。

  结合地形特征及小流域管理需求 ， 制定了河南省小流域划分原则 ， 开展了全省小流域划分工作。这可为精准地分析小流域水土流失空间分布特征、建立数字小流域基础信息数据库、精细化管理水土保持业务等提供基础支撑 ， 同时为水土保持信息化建设奠定基础。

1 基础数据

  本次划分是基于ArcGIS软件搭建的工作平台 ， 采用2000国家大地坐标系开展的 ， 基础数据包括高精度DEM、高分影像、行政区划、水系图等 ， 见表1。

 

2 划分原则

2. 1 基本原则

  参考《小流域划分及编码规范》 （ SL653—2013 ）， 制定河南省小流域划分基本原则 ， 具体如下 ：  

  （ 1 ） 边界形态方面 ： ①以自然地形地貌为基础 ， 最大程度保证小流域形态特征完整 ； ②小流域边界应与各级流域边界吻合 ， 当流域边界与县级行政边界冲突时 ， 以县级行政边界作为流域边界。

  （2）面积大小方面：①小流域面积原则上控制在3-50 km ² ；②小流域由一个或多个微流域归并而成，微流域最小面积取0.1km ² ；③跨越县级行政边界的小流域应根据行政边界将小流域划分为多个亚单元，当亚单元面积小于3km ² 时，与邻近流域归并。

  （ 3 ） 汇水关系方面 ： ①小流域划分应充分考虑地表汇水关系 ， 保证上下游汇水关系的正确性 ； ②确定小流域边界时 ， 可适当考虑水库、水闸、水文站等水利工程设施和村庄、居民点的位置。

2.2 特殊情况

  山区小流域划分已十分成熟 ， 不再赘述。结合河南省实际 ， 对以下特殊情况单独研究 ， 并制定相应划分原则。

2. 2.1 平原区

  河南省平原区面积约9.3万km ² ，平原区小流域划分并没有相关的规范依据，结合河南省水土保持管理工作需求，制定以下划分原则： 

  （ 1 ） 优先保证河流汇水关系。

  （ 2 ） 对于被纵横交错的河流、沟渠分割形成的孤岛型平原区小流域 ， 保留主要河道作为汇水河流线。

  （ 3 ） 在保证汇水关系的前提下 ， 尽量保证乡级行政区划的完整。

  （4）应用以上划分原则后，小流域面积仍然超出50km ² 限制的，可采用高速公路、除高铁外的铁路、国道、省道等线形地物作为小流域边界。

2.2.2 丘陵区

  河南省丘陵区总面积约3万km ² ，多数是低山经风化剥蚀形成的，或是黄土塬经水流侵蚀形成的。与山区相比，其主要特点是山脊线特征不突出，而人工扰动影响突出，直接应用山区小流域划分经验可能产生小流域边界不准确或穿越农田等后果。因此，针对丘陵区制定以下小流域划分原则： 

  （ 1 ） 对于山脊线较突出、人工扰动影响较轻的丘陵区 ， 采用山脊线作为小流域边界。

  （ 2 ） 对于山脊线较突出 ， 但人工扰动影响剧烈的丘陵区 ， 如河南省常见的梯田区域 ， 以山脊线为参考 ， 调整小流域边界到附近的道路上。

  （ 3 ） 对于山脊线不突出 ， 但沟谷较为突出的丘陵区 ， 如郑州、洛阳一带水流侵蚀而形成的丘陵区 ， 以沟谷为小流域边界。

  （4）对于孤立的、面积小于50km ² 的小山丘，可单独作为一个小流域。

2.2.3 水库

  为了确保小流域总面积与各级行政管理面积一致 ， 水库范围需要划分小流域 ， 划分时主要考虑以下原则 ：  

  （1）对于面积超过50km ² 的水库，以水库管理界线作为小流域边界。

  （ 2 ） 若水库跨越县界 ， 以县界将小流域分隔为多个亚单元。

2.2.4 黄河滩区

  黄河在河南省境内长约711km ， 流经8个省辖市26个县 （ 市、区 ） 。为了确保小流域总面积与各级行政 管理面积一致 ， 需对黄河滩区划分小流域。出西霞院水库后黄河滩区小流域的划分原则是以主要的入河 口、黄河大堤及县界作为小流域的边界。

2. 2.5 南水北调中线工程总干渠

  南水北调中线工程总干渠在河南省境内长约731km，流经8个省辖市21个县（市、区），占地2.37万hm ² 。总干渠在主要河流交叉处以渡槽、倒虹吸等方式 通过，与沿线自然河流无汇流关系，因此小流域边界可跨渠道划分。但在山前平原区，可优先考虑利用总干渠作为平原区界线，两岸可采用不同的划分原则。

2. 2.6 城 镇

  对于人口、建筑密集的城镇区域，在不破坏周边流域汇流关系的前提下，可突破50km ² 的小流域面积限制，以保证城区的完整性。

3 划分流程

3.1 沟道和微流域提取

  依托ArcGIS平台，首先利用水系图对DEM进行修正，确保沟道提取成果与水利普查数据吻合，然后整 合流向流量、河流链、集水区等，设置微流域最小面积0.1km ² ，计算机即可提取河南省范围内的微流域及相应沟道，其提取流程见图1。其中沟道均为树状汇流关系，与水系图成果一致，微流域矢量面自动构建拓扑关系。

河南省DEM见图2 ， 微流域提取成果见图3 ， 沟道提取成果见图4。

3. 2 小流域划分

  在沟道及微流域成果基础上 ， 依据河南省小流域划分原则 ， 分地形开展河南省小流域划分工作 ， 初步划分后参照高分影像对小流域进行边界调整 ， 确保小流域边界在最大程度符合汇水关系的前提下达到清晰明确 ， 便于现场管理。划分流程见图5 ， 划分成果见图6。

 

4 展 望

  河南省共划分小流域5576条 ， 在摸清小流域现状的基础上 ， 下一步应尽快建立河南省小流域水土保持基础数据库 ， 以小流域为单元开展水土保持治理、监督、监测等工作 ， 推进河南省水利信息化建设 ， 夯实“智慧水利”基础。