胡春宏，張曉明，趙 陽

（中國水利水電科學(xué)研究院，100048，北京）

水是生存之本、文明之源，是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要支撐和基礎(chǔ)保障。河湖是水資源的重要載體以及生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分。河湖生態(tài)環(huán)境建設(shè)，關(guān)系人民福祉，關(guān)乎民族未來。復(fù)蘇河湖生態(tài)環(huán)境，建設(shè)幸福河湖是新發(fā)展階段滿足人民對(duì)美好生活向往的迫切需要，更是推動(dòng)新階段水利高質(zhì)量發(fā)展的重要路徑。黨和國家歷來高度重視河湖保護(hù)工作。黨的十八大以來，習(xí)近平總書記多次赴長(zhǎng)江、黃河、淮河等重要江河考察流域生態(tài)保護(hù)和發(fā)展等情況，并就河湖治理保護(hù)等作出重要指示批示，為做好河湖管護(hù)工作提供了科學(xué)指南和根本遵循。水利部印發(fā)的《關(guān)于復(fù)蘇河湖生態(tài)環(huán)境的指導(dǎo)意見》要求各級(jí)水利部門要加快復(fù)蘇河湖生態(tài)環(huán)境，支撐我國社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)。復(fù)蘇河湖生態(tài)環(huán)境，提升大江大河大湖生態(tài)保護(hù)治理能力，優(yōu)化水生態(tài)安全屏障體系，有效維護(hù)河湖健康生命，實(shí)現(xiàn)人水和諧共生，已成為推動(dòng)新階段水利高質(zhì)量發(fā)展和滿足人民優(yōu)美水生態(tài)水環(huán)境需求的關(guān)鍵舉措與迫切需要。

水土流失是制約人類生存和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重大環(huán)境問題，是我國各種生態(tài)問題的集中反映，對(duì)糧食安全、生態(tài)安全和河湖健康生命安全造成嚴(yán)重威脅。水土保持作為江河治理的根本，集水區(qū)水土流失狀況與河湖生態(tài)環(huán)境緊密相關(guān)。流域水土流失產(chǎn)生的泥沙顆粒物輸出是河湖淤積泥沙及污染物的重要來源和載體，坡溝治理、生物過濾帶、封育保護(hù)、生態(tài)修復(fù)等水土保持措施，對(duì)于調(diào)水保土、阻控面源污染具有重要作用。開展水土流失系統(tǒng)治理，就抓住了生態(tài)建設(shè)的“牛鼻子”，抓住了解決河湖生態(tài)環(huán)境問題的關(guān)鍵和基礎(chǔ)。因此，搞好水土保持是實(shí)現(xiàn)河湖功能永續(xù)利用的重要前提。本文以河湖生態(tài)環(huán)境復(fù)蘇為背景，通過探討水土保持與河湖生態(tài)環(huán)境的關(guān)系，探索維持河湖生命健康的水土流失系統(tǒng)治理實(shí)施路徑，旨在為系統(tǒng)推進(jìn)河湖健康發(fā)展與實(shí)現(xiàn)河湖功能永續(xù)利用提供支撐。

一、水土流失是加劇河湖生態(tài)環(huán)境惡化的主要根源之一

1.水土流失導(dǎo)致“三生”環(huán)境惡化，威脅河湖生態(tài)安全

水土流失破壞土地資源，導(dǎo)致土地退化、耕地減少、生產(chǎn)力降低，生態(tài)、生產(chǎn)和生活條件惡化，制約山丘區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。1959—2009年間，我國因水土流失而損失的耕地達(dá)5 000多萬畝（1畝=1/15 hm2，下同），平均每年約100萬畝，水土流失造成的經(jīng)濟(jì)損失相當(dāng)于國民生產(chǎn)總值的3%左右，黃土高原水土流失嚴(yán)重區(qū)每年流失表土1 cm以上。中國科學(xué)院發(fā)布的《東北黑土地白皮書（2020）》指出，東北黑土地黑土層的厚度已經(jīng)減少了30%~50%，一些地區(qū)土壤黑土層不足20 cm，而且目前黑土層仍以每年1~2 mm的速度減少。北方土石山區(qū)、西南巖溶區(qū)和長(zhǎng)江上游等地有相當(dāng)比例的農(nóng)田耕作層土壤已經(jīng)流失殆盡，母質(zhì)基巖裸露，徹底喪失了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力。同時(shí)，水土流失造成植被破壞，土地水源涵養(yǎng)能力減弱，土壤大量“石化”“沙化”，沙塵天氣加劇，造成空氣污染。水土流失區(qū)與貧困人口空間分布具有地理耦合性，二者相互影響，互為因果。而貧困加劇往往引發(fā)更大范圍的開墾、過度放牧，形成“越墾越窮，越窮越墾”的惡性循環(huán)，直接影響流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)，嚴(yán)重威脅河湖生態(tài)安全。

2.水土流失導(dǎo)致江河湖庫泥沙淤積，威脅河湖防洪安全

20世紀(jì)80—90年代，全球年均水土流失量約260億t，其中我國年均水土流失量在50億t以上，水土流失使大量泥沙淤塞下游河道和江河湖庫。White統(tǒng)計(jì)表明，每年由于泥沙淤積造成的全球水庫總庫容損失達(dá)0.5%~1%。同時(shí)，由于水土流失使上游地區(qū)土層變薄，土壤蓄水能力降低，增加了山洪發(fā)生頻率和洪峰流量，加大了部分地區(qū)滑坡泥石流等災(zāi)害的發(fā)生機(jī)率。黃土高原作為世界上水土流失最嚴(yán)重區(qū)域之一，1919—1959年間，嚴(yán)重的水土流失導(dǎo)致入黃河泥沙每年高達(dá)16億t，黃河下游河床普遍抬高2~4 m，極大削弱了河道泄洪能力，降低了湖庫調(diào)蓄洪水能力，導(dǎo)致歷史上黃河“三年兩決口、百年一改道”，洪澇災(zāi)害頻發(fā)。如圖1所示，1960年9月三門峽水庫建成后，由于黃土高原下泄泥沙不斷在庫區(qū)淤積，黃河潼關(guān)高程由建庫前的323.4 m大幅抬升了約5 m，使渭河口形成攔門沙，嚴(yán)重威脅著關(guān)中平原防洪安全。

圖1 1960—2020年黃河汛前、汛后潼關(guān)高程與輸沙量變化

3.水土流失面源污染加劇河湖水環(huán)境惡化，威脅河湖水環(huán)境安全

面源污染是我國江河湖庫污染物的主要來源，水土流失是面源污染發(fā)生的重要形式和運(yùn)輸載體，流域污染源通過水土流失向水體中不斷排放的污染物，將水體迅速推高到富營養(yǎng)狀態(tài)，許多湖泊從“草型湖泊”快速演變?yōu)椤霸逍秃础?，加速了沼澤化過程。一方面，大量化肥農(nóng)藥和生活垃圾等污染物伴隨水土流失過程進(jìn)入河湖，加劇河湖水源污染；另一方面，泥沙淤積導(dǎo)致河湖水域自凈能力大幅度減弱，底泥中重金屬和持久性有機(jī)污染物殘留富集嚴(yán)重，導(dǎo)致魚類等水生動(dòng)植物生存環(huán)境惡化，生物多樣性降低。我國許多湖泊處于嚴(yán)重富營養(yǎng)化狀態(tài)，其中，長(zhǎng)江中下游地區(qū)絕大部分湖泊已經(jīng)富營養(yǎng)化或者正在富營養(yǎng)化。2020年，開展?fàn)I養(yǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)的110個(gè)重要湖泊（水庫）中，富營養(yǎng)狀態(tài)湖泊（水庫）占比29%，比2016年增加5.9個(gè)百分點(diǎn)。根據(jù)2020年全國七大流域507個(gè)斷面（點(diǎn)位）水生態(tài)狀況調(diào)查監(jiān)測(cè)結(jié)果，全國重點(diǎn)流域水生態(tài)狀況以中等—良好狀態(tài)為主，優(yōu)良狀態(tài)斷面（點(diǎn)位）數(shù)量占比36%，中等狀態(tài)占比50%，較差及很差狀態(tài)占比14%。2020年全國八大流域水土流失強(qiáng)度及其相關(guān)河流水質(zhì)狀況如圖2所示。水土流失導(dǎo)致的農(nóng)業(yè)面源污染已成為當(dāng)前水環(huán)境污染尤為突出的問題之一，嚴(yán)重威脅我國江河湖庫水環(huán)境安全。

圖2 2020年全國八大流域水土流失強(qiáng)度及其相關(guān)河流水質(zhì)狀況

二、水土流失系統(tǒng)治理是提升河湖生態(tài)環(huán)境的關(guān)鍵

水土保持是江河治理的根本，是河湖生態(tài)環(huán)境治理和保護(hù)的源頭，是與水環(huán)境管理互為促進(jìn)、緊密結(jié)合的有機(jī)整體。按照山水林田湖草沙系統(tǒng)治理理念，以小流域?yàn)閱卧?，集合區(qū)域?qū)嶋H，對(duì)農(nóng)田、水利、牧業(yè)、林業(yè)及生產(chǎn)建設(shè)活動(dòng)進(jìn)行綜合規(guī)劃和治理，科學(xué)推進(jìn)水土流失綜合治理，打造生態(tài)清潔流域，充分發(fā)揮水土保持在復(fù)蘇河湖生態(tài)環(huán)境中的“攔沙減淤、凈化過濾、調(diào)節(jié)反補(bǔ)、開源引流、減排增匯”作用，這既是我國開展水土保持工作的主要成功經(jīng)驗(yàn)，也是復(fù)蘇河湖生態(tài)環(huán)境的關(guān)鍵和基礎(chǔ)。

1.攔沙減淤

流域坡面和溝道是江河湖庫淤積泥沙的“源”。實(shí)踐證明，梯田、水平溝等治坡工程，淤地壩、攔砂壩等治溝工程以及水窖、澇池等小型水利工程措施，通過塑造微地形，改變地表徑流運(yùn)動(dòng)形態(tài)，有效控制土壤侵蝕，防止水土流失，減少進(jìn)入水體泥沙和泥沙所吸附的營養(yǎng)性污染物，進(jìn)而有效改善河湖淤積、保護(hù)水體質(zhì)量。研究表明，近年來，三峽庫區(qū)水土流失治理成效顯著，平均每年減少泥沙流失約7 880萬t。黃河流域經(jīng)過70余年水土流失綜合防治，黃土高原林草覆被率由20世紀(jì)80年代總體不到20%增加到63%，梯田面積由1.4萬km2提升至5.5萬km2，建設(shè)淤地壩5.9萬座。由于黃土高原坡面措施直接蓄水?dāng)r沙，2010年以來侵蝕模數(shù)相比1980年減幅超過65%。如表1所示，2011—2017年間黃土高原溝道淤地壩共攔沙10.5億t。黃河潼關(guān)輸沙量2010—2020年相比1919—1959年分別減少89%，下游河道由1960—1999年累積淤積泥沙48.2億t變?yōu)?000年以來累積沖刷泥沙29.4億t，黃河中游“一碗水半碗沙”成為歷史，保障了黃河長(zhǎng)久安瀾。

表1 黃土高原淤地壩淤積特性

2.凈化過濾

水土流失是引發(fā)水庫、湖泊、河流等地表水體發(fā)生富營養(yǎng)化的重要根源，而水土保持措施具有吸收、過濾、遷移和轉(zhuǎn)化土壤與水體中某些有害物質(zhì)，防治非點(diǎn)源污染，改善地表水和地下水水質(zhì)的作用。研究表明，水土保持生物措施具有改善土壤質(zhì)地、增加土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)、增加土壤微生物種類和數(shù)量等功能，進(jìn)而減少污染源系統(tǒng)的污染物通量；以林地為主流域較無林流域可多滯留徑流氨化合物22%~78%、磷化物58%~80%。高鵬等在遼寧西部風(fēng)沙半干旱區(qū)研究發(fā)現(xiàn)，林草植被較荒草地多攔蓄泥沙48%~96%，土壤全氮增加12%~72%，有機(jī)質(zhì)提高10%~77%。

3.調(diào)節(jié)反補(bǔ)

水土保持措施具有調(diào)節(jié)洪峰流量和枯水季河川流量等作用。北京“7·21”特大暴雨災(zāi)害中，山區(qū)坡面水土保持措施削減洪峰和減少水土流失作用顯著，水土保持措施削減洪峰流量35%。無定河2017年發(fā)生“7·26”特大暴雨，如圖3所示，淤地壩系使洪峰消減46%，同時(shí)將第一個(gè)洪峰完全滯蓄消納，并降低了溝道沿程徑流挾沙力，最大徑流挾沙力減小76%；由于全流域水土流失系統(tǒng)治理，與1977年特大暴雨相比，在面降雨量一致、降雨強(qiáng)度增加1倍條件下，“7·26”特大暴雨洪水量減少34%，產(chǎn)沙量減少53%。同時(shí)，在水土保持措施影響下，黃河一級(jí)支流禿尾河流域汛期徑流量占年徑流量比例下降，枯水期徑流量比例上升，季節(jié)分配趨于均勻。水土保持典型措施對(duì)渭河流域地下水補(bǔ)給具有蓄洪補(bǔ)枯效應(yīng)，有利于流域枯水期生態(tài)基流保障。高新和等研究認(rèn)為，天山山地森林長(zhǎng)期對(duì)河流枯水期徑流進(jìn)行補(bǔ)給，維持了天山生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。

圖3 無定河流域“7·26”特大暴雨下壩系流域和無壩流域洪水過程與沿程挾沙力對(duì)比

4.開源引流

山區(qū)是我國的主要水源區(qū)，據(jù)全國第二次水資源調(diào)查評(píng)價(jià)成果，全國85%的降水量分布在山區(qū)。林地作為山區(qū)主要土地利用類型，諸多研究表明，大規(guī)模水土保持林草建設(shè)具有改變局部小氣候，調(diào)節(jié)降雨量的作用。黃土高原大規(guī)模水土保持坡面措施及庫壩等溝道措施實(shí)施，使得內(nèi)源水汽增多，區(qū)域水分循環(huán)加快，從而改變了當(dāng)?shù)匦夂蛱匦?，?duì)局地降水產(chǎn)生一定影響。魏曉華等研究認(rèn)為，森林流域較無林流域年降水量一般可增加1%~30%。有防護(hù)林地區(qū)比無林地區(qū)能增加露水60%，防護(hù)林內(nèi)的土壤含水量比空曠地多5.8%。

5.減排增匯

實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和，是黨中央作出的重大戰(zhàn)略決策，事關(guān)中華民族永續(xù)發(fā)展。水土保持生態(tài)建設(shè)對(duì)于提升河湖生態(tài)系統(tǒng)固碳能力具有重要意義。水土保持林草、工程和耕作措施以及生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持措施，通過促進(jìn)林草植被發(fā)育、保護(hù)培育土壤、減少面源污染、消減“先污后治”能耗及CO2排放等形式起到碳減排與碳匯作用。我國過去20年由于水土流失造成的年均橫向土壤碳輸移量為1.8億±0.8億t，由此引發(fā)垂直CO2通量為凈碳匯0.45億±0.25億t，相當(dāng)于我國陸地碳匯的8%~37%；同時(shí)，由于全國性大規(guī)模水土保持實(shí)踐，土壤有機(jī)碳的橫向輸移量減少41%，水土保持減排增匯效益顯著。

三、河湖生態(tài)環(huán)境復(fù)蘇背景下水土流失系統(tǒng)治理舉措

水是生命之源，土是生存之本。做好水土保持是保護(hù)河湖水生態(tài)環(huán)境的重要內(nèi)容。新發(fā)展階段推動(dòng)水土保持高質(zhì)量發(fā)展是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，要堅(jiān)持系統(tǒng)觀念，從生態(tài)系統(tǒng)整體性出發(fā)，更加注重統(tǒng)籌規(guī)劃、綜合治理、系統(tǒng)治理、源頭治理，充分發(fā)揮好水土保持在保障河湖生態(tài)環(huán)境中的重要基礎(chǔ)作用，力求在以下5個(gè)方面深化拓展和突破。

1.建立流域系統(tǒng)治理目標(biāo)責(zé)任制，落實(shí)多規(guī)合一系統(tǒng)治理任務(wù)要求

當(dāng)前，我國山水林田湖草沙管理涉及眾多部門，水土保持、水質(zhì)管理、生態(tài)修復(fù)等管理職能分散于不同部門，日常管理協(xié)調(diào)機(jī)制尚未定型，在此背景下實(shí)施流域系統(tǒng)治理，一要建立流域山水林田湖草沙系統(tǒng)治理目標(biāo)責(zé)任制度，推動(dòng)地方政府主體責(zé)任和相關(guān)部門職責(zé)落實(shí)；二要更加突出流域管理的治水體制機(jī)制，在流域?qū)用鎸?shí)現(xiàn)系統(tǒng)治理的科學(xué)統(tǒng)籌。依據(jù)系統(tǒng)治理新思路和新要求，組織修訂流域綜合規(guī)劃，多規(guī)合一，為系統(tǒng)治理提供整體技術(shù)方案；三要著眼于流域生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)，打破行業(yè)分割，形成部門合力，以水要素為綱，統(tǒng)籌陸域和水域，制定包括治山、治河、治林、治田、治湖、治草和治沙在內(nèi)的流域綜合治理規(guī)劃。

2.創(chuàng)新流域系統(tǒng)治理體制機(jī)制，激發(fā)水土保持高質(zhì)量發(fā)展內(nèi)在動(dòng)力

在推進(jìn)系統(tǒng)治理政策方面，一要建立水土流失系統(tǒng)治理與用地、用水、用能等掛鉤政策，激發(fā)市場(chǎng)主體主動(dòng)參與和落實(shí)水土保持責(zé)任的活力；二要從產(chǎn)權(quán)激勵(lì)、金融扶持、財(cái)稅優(yōu)惠等方面，完善社會(huì)資本投入水土流失治理、面源污染防治的支持政策，激發(fā)社會(huì)資本投資潛力和創(chuàng)新動(dòng)力；三要在河湖長(zhǎng)制基礎(chǔ)之上，建立林長(zhǎng)制、田長(zhǎng)制等，全面推進(jìn)小流域綜合治理工程以獎(jiǎng)代補(bǔ)建設(shè)方式，建立工程質(zhì)量考評(píng)與獎(jiǎng)懲機(jī)制、工程管護(hù)長(zhǎng)效機(jī)制等，確保工程長(zhǎng)期穩(wěn)定地發(fā)揮效益；四要全面強(qiáng)化人為水土流失與面源污染監(jiān)管，構(gòu)建“縱向到底、橫向到邊、環(huán)節(jié)閉合”的監(jiān)管制度體系，推進(jìn)水土保持與面源污染監(jiān)管制度化、規(guī)范化。

3.優(yōu)化開發(fā)活動(dòng)水土要素影響評(píng)價(jià)制度，倒逼陸域要素系統(tǒng)治理

水是貫穿流域生態(tài)系統(tǒng)各要素的“血脈”，土是最基礎(chǔ)媒介，陸地生態(tài)要素變化和人類社會(huì)活動(dòng)影響將集中反映到對(duì)“水和土”狀態(tài)的影響。為此，一要強(qiáng)化山水林田湖草沙系統(tǒng)源頭預(yù)防、過程控制，要消除條塊分割、單項(xiàng)論證弊端，建立與系統(tǒng)治理相適應(yīng)的流域綜合管理和行政審批制度；二要站在系統(tǒng)治理全局高度，以生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持方案為抓手，建立完善的水土資源影響評(píng)價(jià)體系，倒逼各類流域開發(fā)建設(shè)行為滿足系統(tǒng)治理總體目標(biāo)要求；三要建立支撐陸域水土資源影響評(píng)價(jià)的制度體系與技術(shù)保障措施，確保系統(tǒng)治理上下協(xié)同，落地見效。

4.以數(shù)字孿生流域?yàn)檩d體，全面提升系統(tǒng)治理基礎(chǔ)支撐能力

一要依托“全國水利一張圖”，建成互聯(lián)互通、資源共享的集生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)管、水土流失綜合治理、河湖水生態(tài)環(huán)境保護(hù)治理于一體的智慧監(jiān)管服務(wù)平臺(tái)，通過智慧水利建設(shè)賦能傳統(tǒng)管理模式轉(zhuǎn)型升級(jí)，系統(tǒng)提升水土流失與面源污染防治水平。二要探索與中國生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)（CERN）、中國森林生態(tài)系統(tǒng)定位觀測(cè)研究網(wǎng)絡(luò)（CFERN）、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、水文站網(wǎng)協(xié)作共享機(jī)制，加快推進(jìn)實(shí)施國家水土保持監(jiān)測(cè)站點(diǎn)優(yōu)化布局工程，建設(shè)水土資源、污染物和土壤碳等多要素監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，提升水土資源與面源污染風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控與評(píng)價(jià)能力。三要加快推進(jìn)全國水土流失預(yù)測(cè)模型研發(fā)，全面提升水土流失及其伴生污染物的監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)、決策、管理水平。

5.聚焦系統(tǒng)治理科技短板，堅(jiān)持以科技創(chuàng)新夯實(shí)高質(zhì)量發(fā)展新動(dòng)能

水土流失系統(tǒng)治理的基礎(chǔ)在于明確流域山水林田湖草沙各系統(tǒng)自身內(nèi)在的結(jié)構(gòu)、功能和其過程的動(dòng)態(tài)變化，并需明晰系統(tǒng)之間正向、負(fù)向的復(fù)雜作用關(guān)系。通過針對(duì)不同侵蝕類型區(qū)本底、資源環(huán)境承載力及其改善目標(biāo)，科學(xué)制定水土保持率，合理配置治理措施比例與模式，以保障系統(tǒng)的整體性、結(jié)構(gòu)性、動(dòng)態(tài)性及“水紐帶”維持。為此，需持續(xù)開展基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)，在基礎(chǔ)理論研究方面，聚焦河湖污染物來源組成及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制、多時(shí)空尺度水-沙-污染物質(zhì)耦合遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律、水土保持措施防蝕減污機(jī)理及適用性評(píng)價(jià)、水土流失面源污染過程與機(jī)理、水土保持措施固碳機(jī)制與碳匯效應(yīng)、多目標(biāo)的江河湖庫氮磷控制閾值等；在關(guān)鍵技術(shù)與產(chǎn)品研發(fā)方面，聚焦水土流失區(qū)降雨地表徑流調(diào)控與高效利用技術(shù)、水土流失區(qū)面源污染控制與生態(tài)攔截技術(shù)、水土保持碳匯核算方法與能力提升技術(shù)、水肥一體氮磷流失阻控技術(shù)、水陸交錯(cuò)帶植被群落恢復(fù)構(gòu)建及水質(zhì)改善技術(shù)、開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治技術(shù)以及水土流失型氮磷面源污染阻截產(chǎn)品等，著力構(gòu)建綜合完備的生態(tài)清潔小流域綜合技術(shù)支撐體系，為科學(xué)推進(jìn)水土流失綜合治理，復(fù)蘇河湖生態(tài)環(huán)境提供技術(shù)支撐。 ■