水土保持功能評價及其在水土保持區劃中的應用

鐘 濤

(山東正維勘察測繪有限公司，山東 濟南 250000)

1 引言

水土保持工作落實以區劃為基礎，而構建水土保持指標區劃體系直接關系到水土保持區劃的科學性[1]。近年來防止水土流失、對國土整治受到國家高度重視，水利部《關于水土保持設施解釋問題的批復》[2]中首次提出水土保持功能，對水土保持功能進行科學評價是時下水土保持工作落實的重要工作，故結合全國水土保持規劃的區劃工作，提出水土保持功能的概念，并采用對應評價方式，分析對應區域水土保持功能，以此為制定水土流失防治措施奠定堅實基礎。

2 關于水土保持功能

水土保持功能是指在某區域內水土保持設施發揮出保護水土資源、控制水土流失、改善生態環境、促進經濟發展的作用，其包含基礎功能、社會經濟功能[3]。水土保持基礎功能為水土保持設置在某區域內避免水土流失、維護水土資源所發揮的直接作用、效能[2]。社會經濟功能屬于水土保持基礎功能的進一步發展，指水土保持設施在區域內起到促進生產、保護功能[4]。

3 生態環境建設及保護中存在的不足

3.1 多元化土地類型背景下水土流失嚴重

我國主要土地類型為耕地、林地、草地、水域及交通住宅用地等，耕地比重小且分散，在山間盆地都有分布[5]。林地分為防護林、經濟林、 特用林等。部分草地分布在土壤貧瘠的山區、山間平原。山區地表起伏不平，植被覆蓋率低，部分土壤土層較薄，結構差，易發生水土流失。此外，人為濫砍濫伐、亂墾也導致水土流失現象加重，對土壤改良造成嚴重阻礙[6]。

3.2 土地利用不合理

一些林木茂盛、土壤資源豐富的地區由于開墾不合理，土地利用方式落后，導致土地資源生產力下降，天然植被受到破壞，一些區域墾荒侵蝕河壩、庫塘、路渠等。現有耕地利用不重視“養地”，導致土壤有機質持續下降，土壤肥力下降，生產力衰退[7]。此外，對土地的利用效率上，部分區域低產田在總耕地面積中占比較大，淡水養殖粗放，產量較低，農業水利設施不配套，缺乏對流域內森林、植被的保護，加重水土流失[8]。

4 水土保持功能評價及其在水土保持區劃中的應用

以A省某流域山丘區為例進行分析，分析區域總面積3.17萬km2，地貌為山地丘陵過度地帶，地勢從西北向東南傾斜，西高東低，東西隆起，中間低陷，處于溫帶季風氣候區，水熱條件較好，年均氣溫12～14 ℃，年均降雨量660～900 mm，夏季降水達全年降水2/3，植被為溫帶落葉闊葉林，原生植被遭到人為破壞。

4.1 指標選取

水土保持功能評價可應用定性及定量的結合方式進行，采用3S技術[9]，考慮到降水、地貌、植被及土壤多個因素的影響，科學評價土壤侵蝕敏感性及空間分布特點[10]。

評價指標的選取需堅持科學性、實用性、定量及定性結合的原則。要求指標體系可準確反映某區域水土流失狀況，以現代化技術權衡并定量表達，便于研究空間區域差異比對及時間序列動態分析。生態環境本身屬于非線性系統，其空間尺度大，造成水土流失的因素較多，選取評價指標應確保簡單、實用。

4.2 土壤侵蝕敏感性評價因子

敏感性是環境本身屬性，會受外界環境影響，不同環境要素受一種擾動因子影響，其敏感性并不相同。一種環境要素受不同擾動因子影響，其敏感性也并不相同。故可圍繞擾動因子、環境要素，構建行、列交叉矩陣，以5級敏感度計量環境參數敏感度(表1)。

表1 土壤侵蝕敏感性評價因子及分級標準

對土壤侵蝕的影響因子較多，這里選取地形坡度、土壤可蝕性、降雨侵蝕力、地表植被覆蓋率評價分析。

降雨侵蝕力：降雨是產生侵蝕主要動力，其和下墊面抗蝕一因素構成矛盾，設E為侵蝕力，Ex為抗蝕力，在E≤Ex，地表無侵蝕；E>Ex，地表產生侵蝕。計算繪制案例區域降雨侵蝕力因子R值分布圖，以計算機信息系統，配合Spline內插，獲取流域降雨侵蝕力R值柵格分布，結合降雨侵蝕力因子分級標準，可獲取土壤侵蝕對降雨侵蝕力的影響結果。

土壤可蝕力：設土壤可蝕力為K，K可反映土壤對侵蝕作用的敏感性，屬評價土壤被降雨侵蝕力分離、沖蝕及搬運難度的指標，由土壤機械組成粒級含量(N1、N2)、有機質含量(Om)、結構級別(S)、土壤滲透級別(P)構成，表達為：

K=(N1、N2、Om、S、P)

坡度：地面坡度大小影響降水對地面的侵蝕程度，一定坡度內，坡度及土壤侵蝕量為正相關結構，坡度增加，降雨匯流時間縮短，對坡面的沖刷強烈，侵蝕量增加。

覆蓋率：良好的植被覆蓋可保持水土，避免流失。侵蝕量和植被覆蓋率為反比關系，植被蓋度>70%，地表侵蝕量基本可忽略不計；植被蓋度<10%，其無法發揮減蝕作用。

4.3 土壤侵蝕敏感性評價方法

以ArcGIS的Arcedit構建案例區域的土壤侵蝕力、DEM、土壤可蝕性、地表覆蓋度原子圖形、屬性庫，結合各因分級標準單因子敏感性評價。利用ArcGIS空間模擬、數學運算對因子分級、量化處理，實現矢量數據向柵格數據轉換，最終得到的數據越大，對水土保持敏感性的作用越突出。

土壤侵蝕敏感性受地形坡度、土壤可蝕性 、降雨侵蝕力、地表植被覆蓋率因子影響，采取土壤侵蝕敏感性綜合指標SSj對該區域水土保持功能狀況評價。

(1)

式(1)中，Pij為評價因子，j為平價單元，i表示第i個評價因子。

4.4 評價結果分析

案例地區土壤侵蝕敏感性評價結果如表2所示。

表2 土壤侵蝕敏感性評價結果

由表2可得，植被覆蓋率輕度敏感以上面積為26938.74 km2，在總研究面積中占比最大，故該區域植被覆蓋對土壤侵蝕度敏感性最高，是土壤侵蝕、水土流失的主要原因。該流域土壤侵蝕敏感性以中度及以上敏感期為主，且中度敏感面積最大，未來水土流失治理可針對此設置更具有時效性的對策。

5 結論

隨著國家對生態文明建設的進一步重視，相關功能區劃也得到水利實施，近年來對水土保持功能的研究逐漸增多。未來發展中，需要加強對水土規劃工作的需求分析。

(1)文章圍繞土壤侵蝕敏感性分析水土保持功能評價及其在水土保持區劃中的應用，提出地形坡度、土壤可蝕性、降雨侵蝕力、植被覆蓋率對水土流失的影響。

(2)通過在水土保持區劃中落實水土保持功能評價，可了解各個生態功能區存在的問題、生態環境敏感性及生態服務功能，提出更有針對性的生態環境保護及建設要求。

(3)以具體案例為支持，分析發現該流域植被覆蓋對土壤侵蝕度敏感性最高，數土壤侵蝕、水土流失的主要原因。土壤侵蝕敏感性以中度及以上敏感期為主，且中度敏感面積最大，未來水土流失治理可針對此設置更具有時效性的對策。今后水土規劃布局應優先考慮土壤侵蝕、水土流失的保護，采取防風固沙、植樹造林等方式，實現水土保持。