朱莉莉 ,許林軍 ,張 超
(1.黃河上中游管理局 西安規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院,陜西 西安 710021; 2.水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院,北京 100011)
黃土塬是黃土高塬溝壑區(qū)最為典型的特征地貌,其塬面開(kāi)闊平坦,土地資源條件優(yōu)越,是黃土高塬溝壑區(qū)最為重要的生產(chǎn)生活基地。長(zhǎng)期以來(lái),黃土塬這一獨(dú)特的地貌形態(tài),飽受水土流失危害,溝頭不斷前進(jìn),溝床不斷下切,塬面逐年被蠶食,土地資源減少、生態(tài)環(huán)境惡化,水土流失正在剝奪人們世代依存的土地,威脅糧食安全、生態(tài)安全和人民生命財(cái)產(chǎn)安全,成為黃土塬區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)屏障建設(shè)的突出制約因素。根據(jù)國(guó)務(wù)院領(lǐng)導(dǎo)對(duì)中共中央統(tǒng)戰(zhàn)部向中央辦公廳報(bào)送的《關(guān)于轉(zhuǎn)呈九三學(xué)社中央〈關(guān)于黃土高原“固溝保塬”綜合治理的建議〉的函》的批示精神,以及《全國(guó)水土保持規(guī)劃(2015—2030年)》和《全國(guó)水土保持發(fā)展“十三五”規(guī)劃》保護(hù)黃土塬的要求,水利部會(huì)同國(guó)家發(fā)展改革委、財(cái)政部、國(guó)土資源部和國(guó)家林業(yè)局,于2016年7月正式啟動(dòng)了黃土高塬溝壑區(qū)“固溝保塬”綜合治理規(guī)劃編制工作。本研究屬該規(guī)劃編制的前期基礎(chǔ)工作,基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的詳實(shí)可靠直接關(guān)系著規(guī)劃成果的實(shí)用性。
黃土高塬溝壑區(qū),即全國(guó)水土保持區(qū)劃二級(jí)區(qū)——晉陜甘黃土高塬溝壑保土蓄水區(qū)[1],位于嶗山-白于山一線以南、汾河以西、六盤山以東、關(guān)中盆地以北,涉及甘肅省、陜西省和山西省3省的7個(gè)市34個(gè)縣(區(qū)),總面積5.58萬(wàn)km2,水土流失面積2.13萬(wàn)km2(表1)。以黃土塬為主要特征地貌,黃土塬占50.57%,山地占45.05%,其他地貌占4.38%,海拔1 000~2 000 m,平均海拔1 200 m,主要涉及涇河、北洛河、昕水河等流域。屬于中溫帶半濕潤(rùn)區(qū),根據(jù)2015年統(tǒng)計(jì)資料,多年平均氣溫8.4 ℃,多年平均風(fēng)速1.4~4.3 m/s,多年平均降水量460~667 mm。土壤類型以黃綿土、黑壚土和褐土為主,植被類型主要為溫帶落葉闊葉林,林草覆蓋率56.17%。總?cè)丝?15.25萬(wàn)人,農(nóng)業(yè)人口597.05萬(wàn)人,年國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值2 085.03億元,年糧食總產(chǎn)量356.52萬(wàn)t,農(nóng)民年人均純收入8 433元。
表1 研究區(qū)概況 萬(wàn)km2
本次研究范圍為黃土高塬溝壑區(qū)中的黃土塬及其侵蝕溝,總面積2.82萬(wàn)km2,其中水土流失面積1.30萬(wàn)km2。
本次研究首先對(duì)黃土塬的塬面、塬坡、溝坡和溝道進(jìn)行了范圍界定,以塬中(地面坡度小于3°)為圓心,塬面為地面坡度小于8°的區(qū)域范圍,塬坡為8°~15°的區(qū)域范圍,溝坡與溝道為大于15°的區(qū)域范圍。在此基礎(chǔ)上,對(duì)黃土高塬溝壑區(qū)內(nèi)的黃土塬進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計(jì),從調(diào)查成果(表2)可以看出,調(diào)查范圍內(nèi)黃土塬共1 221個(gè)。塬面面積大于1.0 km2的黃土塬共520個(gè),其中甘肅省98個(gè)、陜西省311個(gè)、山西省107個(gè)、跨省塬為4個(gè);塬面面積小于等于1.0 km2的有701個(gè),占總數(shù)量的57.41%;塬面面積為1.0~3.0 km2的有232個(gè),占總數(shù)量的19.00%;塬面面積大于10.0 km2的有127個(gè),占總數(shù)量的10.40%。從分省情況來(lái)看,甘肅省大于10.0 km2的塬所占比例較大,塬面較為完整、連續(xù);山西省小于1.0 km2的塬所占比例高達(dá)81.42%,塬面破碎。
表2 研究區(qū)黃土塬情況統(tǒng)計(jì)
注:跨省塬為南長(zhǎng)武塬、巨路邵寨塬、獨(dú)店棗園塬、北極永和底廟塬,塬面面積分別為286.77、64.70、72.76和169.78 km2。
對(duì)長(zhǎng)度大于50 m、流域面積不大于5 km2嵌入塬面的侵蝕溝進(jìn)行的調(diào)查結(jié)果(表3)顯示,研究區(qū)共涉及侵蝕溝85 603條,包括甘肅省24 127條、陜西省43 910條、山西省17 566條,其中長(zhǎng)度在0.05~0.5 km之間的Ⅰ級(jí)溝道64 540條,占總溝道數(shù)量的75.39%;長(zhǎng)度在0.5~1 km之間的Ⅱ級(jí)溝道13 261條,占總溝道數(shù)量的15.49%;長(zhǎng)度在1~3 km之間的Ⅲ級(jí)溝道6 236條,占總溝道數(shù)量的7.28%;長(zhǎng)度大于3 km的Ⅳ級(jí)溝道1 566條,占總溝道數(shù)量的1.83%。
表3 研究區(qū)溝道情況統(tǒng)計(jì)
按侵蝕溝的侵蝕活躍度和危害程度,將侵蝕溝危害程度劃分為3級(jí)(表4)。
表4 研究區(qū)溝道危害等級(jí)統(tǒng)計(jì)
1級(jí)指危害嚴(yán)重的侵蝕溝,溝沿線位于塬邊,溝頭深入塬中,無(wú)消能緩沖排洪設(shè)施,在水力侵蝕及重力侵蝕作用下,溝頭逐年坍塌前進(jìn),塬面不斷被蠶食,距溝頭及溝沿線50 m之內(nèi)有農(nóng)戶或居民點(diǎn)、鄉(xiāng)級(jí)以上公路、學(xué)校、工礦企業(yè)等重要設(shè)施。2級(jí)指危害較嚴(yán)重的侵蝕溝,溝頭活躍,溝岸逐年擴(kuò)張,危及居民點(diǎn)、道路、農(nóng)田。3級(jí)指危害較輕的侵蝕溝,溝頭不活躍,溝岸相對(duì)穩(wěn)定,對(duì)居民點(diǎn)、道路和農(nóng)田威脅較小。根據(jù)調(diào)查,研究區(qū)危害為1級(jí)的侵蝕溝32 371條,危害為2級(jí)的侵蝕溝24 999條,近70%的侵蝕溝存在較為嚴(yán)重的危害。
根據(jù)調(diào)查結(jié)果,研究區(qū)總?cè)丝?55.78萬(wàn)人,其中農(nóng)業(yè)人口437.34萬(wàn)人,占總?cè)丝诘?8.69%;平均人口密度197人/km2。調(diào)查數(shù)據(jù)表明,黃土塬面積較大的地區(qū),資源條件較好、城鎮(zhèn)化水平較高、人口密度較大。甘肅、陜西塬面相對(duì)完整、連續(xù),人口密度均在200人/km2以上;山西塬面較為破碎,人口密度僅為48人/km2。據(jù)2015年國(guó)民經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)資料(表5、6),研究區(qū)農(nóng)業(yè)占各業(yè)總產(chǎn)值比例為53.89%,農(nóng)村經(jīng)濟(jì)以種植業(yè)為主,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)科技含量不高,集約化程度低,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)抵御自然災(zāi)害的能力較弱;人均GDP為25 580元,低于同年黃河流域人均GDP 31 121元和全國(guó)人均GDP 49 229元水平。研究區(qū)土地利用以耕地和林地為主,耕地面積76.74萬(wàn)hm2,占土地總面積的27.20%,人均耕地面積0.14 hm2;林地面積74.85萬(wàn)hm2,占土地總面積的26.53%。
表5 研究區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)情況統(tǒng)計(jì)
表6 研究區(qū)土地利用現(xiàn)狀
根據(jù)調(diào)查結(jié)果(表7),研究區(qū)總耕地面積76.74萬(wàn)hm2,82.82%的耕地分布在塬面和塬坡,其中28.52%的耕地位于生產(chǎn)力較好的塬面。梯田總面積27.95萬(wàn)hm2,占總耕地面積的36.42%,主要分布于甘肅省和陜西省。坡耕地總面積26.91萬(wàn)hm2,占總耕地面積的35.07%,各省坡耕地面積所占比例均較大,其中山西省坡耕地占比最大,達(dá)本省耕地總面積的54.24%。坡耕地土地生產(chǎn)力低,經(jīng)營(yíng)方式粗放,是水土流失發(fā)生發(fā)展的主要源地之一。大于25°的陡坡耕地仍有2.64萬(wàn)hm2,是退耕還林還草的重點(diǎn)區(qū)域。
表7 研究區(qū)耕地坡度組成 hm2
研究區(qū)以水力侵蝕為主,徑流主要來(lái)源于塬面,泥沙主要來(lái)源于溝道。塬面水土流失形式主要有濺蝕、面蝕、細(xì)溝侵蝕,局部有沖溝侵蝕;坡面侵蝕主要是面蝕和溝蝕;溝道是侵蝕最為強(qiáng)烈的部位,重力侵蝕嚴(yán)重,侵蝕形式自上而下主要有立崖坍塌、滑塌、陷穴、瀉溜、溝床下切。黃土塬區(qū)水土流失面積1.30萬(wàn)km2,占總土地面積的46.10%。按照侵蝕強(qiáng)度統(tǒng)計(jì),輕度、中度、強(qiáng)烈、極強(qiáng)烈和劇烈水土流失面積分別占水土流失總面積的30.27%、30.26%、30.21%、7.56%和1.70%,強(qiáng)烈及以上水土流失面積占水土流失總面積的39.47%。其中山西省塬區(qū)地形最為破碎,溝壑密度較大,水土流失程度最為強(qiáng)烈,強(qiáng)烈及以上水土流失面積占本省水土流失總面積的68.13%。詳見(jiàn)表8。
表8 研究區(qū)水土流失現(xiàn)狀
長(zhǎng)期以來(lái),因自然和人為因素的雙重作用,水土流失十分嚴(yán)重,塬面徑流下泄導(dǎo)致溝頭前進(jìn)、溝岸擴(kuò)張、塬面逐年萎縮。侵蝕溝的不斷發(fā)展造成耕地破碎和面積減少,影響糧食安全,嚴(yán)重制約地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。由于溝道溯源侵蝕嚴(yán)重,村莊、道路等基礎(chǔ)設(shè)施受到威脅甚至損毀,危及當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)生活、生命財(cái)產(chǎn)安全。該區(qū)域塬面是主要的徑流來(lái)源區(qū),塬面徑流占總徑流的60%以上[2],特別是近年來(lái)城鎮(zhèn)及新農(nóng)村建設(shè)、道路等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)快速發(fā)展,致使硬化面積增加,削弱了雨水入滲,導(dǎo)致塬面徑流下泄量增大,加劇了侵蝕溝發(fā)育及產(chǎn)沙輸沙,溝道產(chǎn)沙量占產(chǎn)沙總量的80%以上,嚴(yán)重影響淤地壩和小型水利工程的運(yùn)行安全。侵蝕溝的發(fā)育進(jìn)一步誘發(fā)一系列如崩塌、滑坡等重力侵蝕的發(fā)生發(fā)展,致使溝頭前進(jìn)、溝岸坍塌,危害嚴(yán)重。
從20世紀(jì)70年代開(kāi)始,研究區(qū)相繼開(kāi)展了小流域綜合治理、生態(tài)修復(fù)、坡耕地治理、退耕還林還草、壩系工程和飲水解困等重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目。截至2015年底,研究區(qū)共實(shí)施水土保持措施面積109.28萬(wàn)hm2(詳見(jiàn)表9、10)。
表9 研究區(qū)水土保持措施面積統(tǒng)計(jì) 萬(wàn)hm2
表10 研究區(qū)水土保持工程建設(shè)現(xiàn)狀
研究區(qū)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的綜合治理,水土流失得到一定遏制,土壤侵蝕強(qiáng)度有所降低,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件和生態(tài)得到改善。同時(shí)黃河水利委員會(huì)西峰水土保持科學(xué)試驗(yàn)站等單位開(kāi)展了一系列的科學(xué)試驗(yàn)研究,水土保持綜合治理模式研究取得了系列化成果,不同治理階段形成了不同特色的治理模式,如“三道防線”綜合治理模式、“四個(gè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶”綜合治理模式、基于徑流調(diào)控利用的多元綜合治理模式[2]等。但以往實(shí)施的措施多集中在坡面和開(kāi)闊的溝道,針對(duì)黃土塬開(kāi)展的保護(hù)性系統(tǒng)治理僅在局部區(qū)域開(kāi)展,嵌入塬面的侵蝕溝系統(tǒng)綜合治理和塬面徑流疏導(dǎo)相對(duì)薄弱。
以甘肅的董志塬、陜西的洛川塬和山西的太德塬為核心的黃土高塬溝壑區(qū),塬面面積大,分布集中,地質(zhì)地貌形態(tài)與景觀獨(dú)一無(wú)二。該區(qū)是地質(zhì)變遷、黃土高原形成及其侵蝕演變的野外研究大平臺(tái),陜西洛川塬區(qū)的洛川縣黑木溝有中國(guó)乃至世界上標(biāo)準(zhǔn)的黃土古土壤地層序列連續(xù)完整的黃土剖面,是人類進(jìn)化最完整的“歷史紀(jì)年表”,是過(guò)去與未來(lái)之間的橋梁和紐帶,可謂是全人類之共同財(cái)富。然而長(zhǎng)期以來(lái),嚴(yán)重的水土流失正在蠶食人們世代依存的土地,使這一獨(dú)特的地貌形態(tài)不斷改變和消退,廣袤平坦的塬面將變成千溝萬(wàn)壑,迫切需要采取更加有效的措施,控制塬面侵蝕和萎縮,保護(hù)這塊世界上現(xiàn)存最大的塬面。
近年來(lái),由于塬面加速萎縮,耕地日趨減少,嚴(yán)重影響著區(qū)域糧食安全。研究區(qū)擁有豐富的石油、煤炭、天然氣等礦產(chǎn)資源,隨著城市拓展、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、石油煤炭資源開(kāi)發(fā)等人為活動(dòng)的擾動(dòng),地表徑流增大,水土流失加劇,滑坡、滑塌、崩塌等災(zāi)害經(jīng)常發(fā)生,給當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境保護(hù)帶來(lái)了一項(xiàng)新的課題。與當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的需求相協(xié)調(diào),按照國(guó)家“兩型”社會(huì)建設(shè)要求,做好現(xiàn)階段脆弱生態(tài)環(huán)境的保護(hù)工作,迫切需要從戰(zhàn)略高度開(kāi)展生態(tài)環(huán)境治理、固溝保塬。
該區(qū)多年平均降水量460~667 mm,60%~90%的降水集中在汛期,且年際分配不均,旱澇災(zāi)害頻發(fā),使有限的水資源得不到合理利用,加之地高水低、投入不足等,目前川臺(tái)地和大部分塬地?zé)o灌溉設(shè)施,嚴(yán)重制約了旱作農(nóng)業(yè)示范區(qū)的發(fā)展。加強(qiáng)水資源優(yōu)化配置,在節(jié)水的基礎(chǔ)上,通過(guò)開(kāi)發(fā)利用過(guò)境水、雨洪資源集蓄利用等措施,加大塬區(qū)水工程建設(shè)力度,提高水資源的可持續(xù)利用,支持農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展;同時(shí),調(diào)控塬面徑流,保護(hù)塬面。
研究區(qū)農(nóng)業(yè)人口占總?cè)丝诘?8.69%,農(nóng)業(yè)、林果業(yè)、牧業(yè)產(chǎn)值占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的比例分別為53.89%、3.66%、12.27%,經(jīng)濟(jì)以農(nóng)業(yè)為主,林業(yè)發(fā)展緩慢,農(nóng)林牧業(yè)比例失調(diào),農(nóng)副業(yè)生產(chǎn)水平低,農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)極不合理,生產(chǎn)水平落后,在一定程度上導(dǎo)致農(nóng)村生態(tài)環(huán)境惡化和群眾貧困。研究區(qū)大部分農(nóng)村依舊存在環(huán)境臟亂差、村莊布局零亂、房屋結(jié)構(gòu)陳舊、基礎(chǔ)設(shè)施不配套、公共服務(wù)水平低等突出問(wèn)題,農(nóng)民群眾改變落后生活方式的要求越來(lái)越迫切,急需通過(guò)固溝保塬綜合治理,加快基本農(nóng)田建設(shè),大力發(fā)展高效農(nóng)業(yè),加快新農(nóng)村建設(shè)步伐,在優(yōu)化土地資源的基礎(chǔ)上合理調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),發(fā)展特色產(chǎn)業(yè),改善農(nóng)村生產(chǎn)生活條件。
研究區(qū)水土流失面積占總土地面積的46.10%,水土流失導(dǎo)致大量N、P、K礦質(zhì)元素隨土壤流失,使土壤肥力和有機(jī)質(zhì)含量降低,土壤理化性狀變差,持水能力下降,生產(chǎn)能力低下,土壤變得更加貧瘠,糧食產(chǎn)量低而不穩(wěn)。據(jù)調(diào)查測(cè)算,僅董志塬區(qū)每年輸入黃河泥沙就達(dá) 6 599萬(wàn)t。泥沙直接淤積河道及農(nóng)業(yè)灌溉渠道,并威脅著黃河下游人民的生命財(cái)產(chǎn)安全和經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。渭河、涇河、北洛河、昕水河等河流是該區(qū)主要生產(chǎn)生活用水來(lái)源,每年汛期集中降水造成水體渾濁,泥沙含量大,灌溉、人畜飲水等得不到保障,加上水質(zhì)日趨惡化,影響著城鎮(zhèn)居民的飲水安全和生活質(zhì)量,阻礙水資源的開(kāi)發(fā)利用。通過(guò)固溝保塬綜合治理,對(duì)位配置水土保持措施,保持水土,涵養(yǎng)水源,可改善生態(tài)環(huán)境,減少入黃泥沙。
董志塬區(qū)是先周歷史文化和中華農(nóng)耕文化的發(fā)祥地,周先祖不窟、鞠陶、公劉在此“教民稼穡”,開(kāi)啟了華夏農(nóng)耕文化之先河。洛川塬區(qū)鄜城(今富縣)遺址出土的“燕王職劍”,據(jù)專家考證是公元前300年左右戰(zhàn)國(guó)時(shí)期燕昭王時(shí)代所鑄造;黃陵縣的“軒轅黃帝陵”號(hào)稱“天下第一陵”。洛川塬區(qū)的安塞腰鼓、陜北“老秧歌”和甘肅慶陽(yáng)民俗文化的代表——香包隴繡等民間藝術(shù)是“民族瑰寶”“民俗奇葩”。黃土高原地區(qū)中華文明和中華農(nóng)耕文化源遠(yuǎn)流長(zhǎng),是構(gòu)成隴東、陜北高原和山西高原地域特色文化的重要載體,具有較高的歷史價(jià)值、文化內(nèi)涵和學(xué)術(shù)意義。
該區(qū)是陜甘寧邊區(qū)重要的組成部分。毛澤東等老一輩無(wú)產(chǎn)階段革命家在這里生活戰(zhàn)斗了13個(gè)春秋,培育了光照千秋的延安精神,留下了永遠(yuǎn)值得學(xué)習(xí)傳承的偉大精神和永遠(yuǎn)值得尋訪緬懷的紅色圣地,延安市的鳳凰山、楊家?guī)X、棗園、王家坪、瓦窯堡、洛川會(huì)議舊址和銅川市的照金革命根據(jù)地紀(jì)念館等,是全國(guó)愛(ài)國(guó)主義、革命傳統(tǒng)和延安精神教育基地。保護(hù)塬面對(duì)于發(fā)展紅色旅游具有十分重要的意義。
隨著中國(guó)特色社會(huì)主義進(jìn)入新時(shí)代,黨中央將建設(shè)美麗中國(guó)作為全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國(guó)家的重大目標(biāo),從保護(hù)典型地貌和歷史文化、生態(tài)屏障建設(shè)、實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略、保護(hù)耕地和保障糧食安全、加大生態(tài)保護(hù)力度、實(shí)現(xiàn)扶貧攻堅(jiān)等方面對(duì)黃土高塬溝壑區(qū)“固溝保塬”工作提出了新的要求,習(xí)近平總書(shū)記在黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展座談會(huì)上的講話,為黃土高塬溝壑區(qū)“固溝保塬”工作提供了難得的歷史機(jī)遇。
(1)治理任務(wù)艱巨。黃土塬區(qū)塬面面積大于1.0 km2的黃土塬共520個(gè),涉及侵蝕溝共計(jì)85 603條,其中70%的侵蝕溝存在較嚴(yán)重的危害,溝沿線位于塬邊,溝頭深入塬中,在水力侵蝕及重力侵蝕作用下,溝頭逐年坍塌前進(jìn),塬面不斷被蠶食,嚴(yán)重危害人民生產(chǎn)生活和生命財(cái)產(chǎn)安全,急需治理。
(2)措施體系不完整。綜合治理工程大多實(shí)施于20世紀(jì)七八十年代,存在工程標(biāo)準(zhǔn)低、措施單一等問(wèn)題,仍然存在塬水下溝、溝頭前進(jìn)、溝岸擴(kuò)張、溝底下切、山體垮塌等現(xiàn)象,難以適應(yīng)極端降雨情況,急需建設(shè)塬面和坡面、溝頭、溝坡、溝道多層次全方位的綜合防治體系。
(3)支撐體系不健全。對(duì)塬面徑流、溝頭溯源侵蝕、坡面沖刷、溝道崩塌侵蝕,以及水土保持效果等,缺乏長(zhǎng)期、可靠的監(jiān)測(cè),監(jiān)測(cè)能力和技術(shù)水平有待進(jìn)一步提高。長(zhǎng)期以來(lái),投資分散,力量薄弱,治理成效不明顯,急需建立國(guó)土、環(huán)保、交通等各部門協(xié)調(diào)機(jī)制,共同推進(jìn)固溝保塬工作。治理措施后期管護(hù)責(zé)任不明確,管護(hù)不到位,給治理成果鞏固帶來(lái)嚴(yán)重壓力。