曹梅英

（太原市河湖管理中心，山西 太原 030002）

水土保持率的研究是近年水利部重點(diǎn)工作之一?；谒拷缍ǖ乃帘３致蔥1]定義與內(nèi)涵，根據(jù)國家發(fā)展改革委印發(fā)的《美麗中國建設(shè)評估指標(biāo)體系及實(shí)施方案》（發(fā)改環(huán)資〔2020〕296號），如何確定美麗中國建設(shè)評估指標(biāo)體系（空氣清新、水體潔凈、土壤安全、生態(tài)良好、人居整潔）5類指標(biāo)22項(xiàng)評估指標(biāo)之一的水土保持率，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。2020年10月，中共中央、國務(wù)院印發(fā)的《黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃綱要》將水土保持率作為黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展主要指標(biāo)中的一項(xiàng)約束性指標(biāo)[2]，提出明確要求。山西省綜合考慮山西省水土保持區(qū)劃三級區(qū)、水土流失重點(diǎn)防治區(qū)以及水土流失類型區(qū)等因素，結(jié)合國家和山西省關(guān)于主體功能區(qū)劃分及生態(tài)定位等要求，劃定太行山西北部山地丘陵防沙水源涵養(yǎng)區(qū)（Ⅲ-3-1fh）、太行山西南部山地丘陵保土水源涵養(yǎng)區(qū)（Ⅲ-3-3th）、晉西北黃土丘陵溝壑?jǐn)r沙保土區(qū)（Ⅳ-2-2jt）、汾河中游丘陵溝壑保土蓄水區(qū)（Ⅳ-3-1tx）、晉南丘陵階地保土蓄水區(qū)（V-3-2tx）和晉陜甘高塬溝壑保土蓄水區(qū)（Ⅳ-4-1tx）6個典型區(qū)域[3]，并在各典型區(qū)域中分別選擇大同市陽高縣、長治市平順縣、呂梁市方山縣、太原市陽曲縣、運(yùn)城市平陸縣、臨汾市吉縣6個典型縣。在此基礎(chǔ)上，對各典型縣水土流失與水土保持工作進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)各典型縣均具有典型代表性。本文以太原市陽曲縣為例簡述研究過程。

1 研究區(qū)概況

太原市陽曲縣地處忻州與晉中盆地的脊梁地帶，位于汾河中游丘陵溝壑保土蓄水區(qū)（Ⅳ-3-1tx），東、西、北三面環(huán)山，南部低平。東臨盂縣，西連靜樂縣、古交市，南抵太原市，北接忻州市，東北與定襄縣交界，東南與壽陽縣毗連。地理坐標(biāo)為東經(jīng)112°12′～113°09′，北緯37°56′～38°09′。南北長54 km，東西寬82 km，總面積2 084 km2。境北山系橫亙東西，云中山系縱貫?zāi)媳保瑢儆邳S河流域汾河水系。境內(nèi)分布有楊興、泥屯等8條河流。山高坡陡，溝壑縱橫，水土流失嚴(yán)重，最高海拔2 101.9 m。屬溫暖帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，年平均氣溫9.6℃，極端最高氣溫39.4℃，極端最低氣溫-25.5℃，無霜期188 d。年均降水量500 mm，5—9月降水量375.2 mm，占全年降水量的80.38%，暴雨主要發(fā)生在7—8月，強(qiáng)度大、歷時(shí)短且集中，是引起水土流失的主要外動力。宜林地和荒山牧坡廣闊，現(xiàn)有宜林面積697.33 km2、牧坡草地366.67 km2。農(nóng)產(chǎn)品以玉米、谷子、葵花、豆類、土豆、油料等為主。陽曲縣是山西省水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)，根據(jù)2019年水土流失動態(tài)監(jiān)測成果，截至2019年12月底，共有水土流失面積623.1 km2，占土地總面積的29.0%。

2 研究方法及技術(shù)

2.1 資料收集及野外調(diào)查

根據(jù)研究需要，采用典型調(diào)查、重點(diǎn)調(diào)查、抽樣調(diào)查等不同方法，對陽曲縣自然條件、土地利用、社會經(jīng)濟(jì)狀況、水土流失現(xiàn)狀、水土保持及成效、專項(xiàng)規(guī)劃等有關(guān)資料進(jìn)行收集和調(diào)查復(fù)核。

2.2 3S技術(shù)簡介

運(yùn)用以地理信息系統(tǒng)為主的3S（GIS、RS、GPS）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)空間定位、遙感監(jiān)測與空間疊加分析，對收集到的水土流失、水土保持與土地利用、植被覆蓋、地形地貌、主體功能區(qū)劃等專題圖運(yùn)用地理信息系統(tǒng)進(jìn)行疊加分析，形成相應(yīng)的專題圖件成果，并進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)匯總統(tǒng)計(jì)與分析，為定量研究與分析空間分布規(guī)律等提供依據(jù)。

3 指標(biāo)體系建立與模型研究

3.1 指標(biāo)體系建立

圍繞縣級行政區(qū)水土保持率細(xì)化研究、縣級行政區(qū)水土保持率閾值[4]確定研究等，建立健全相應(yīng)指標(biāo)體系，包括水土流失、水土保持、生態(tài)建設(shè)等定量指標(biāo)[5]，以及社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展、宏觀規(guī)劃、生態(tài)定位等定性指標(biāo)。

3.1.1 目標(biāo)層指標(biāo)

目標(biāo)層指標(biāo)為水土保持率，水土保持率（設(shè)定為R）單位為%。

3.1.2 指標(biāo)層指標(biāo)

（1）一級指標(biāo)。包括2個指標(biāo)，即土地總面積（設(shè)定為S）和非水土流失面積（設(shè)定為S1）。

（2）二級指標(biāo)。包括2個基本指標(biāo)和4個調(diào)整指標(biāo)。2個基本指標(biāo)為無土壤侵蝕面積（設(shè)定為S2），微度侵蝕面積（設(shè)定為S3）；4個調(diào)整指標(biāo)為水土流失治理面積（設(shè)定為S4），水土流失治理面積（達(dá)標(biāo)）（設(shè)定為S4-1），人為水土流失防治面積（達(dá)標(biāo)）（設(shè)定為S4-2），不需或不能治理的水土流失面積（設(shè)定為S5）。

（3）三級指標(biāo)。包括6個指標(biāo)，其中相對于無土壤侵蝕面積（S2）有2個指標(biāo)，為有基質(zhì)無侵蝕面積（設(shè)定為S2-1）、無基質(zhì)無侵蝕面積（設(shè)定為S2-2）；相對于允許流失微度侵蝕面積（S3）有2個指標(biāo)，為允許流失微度侵蝕面積（設(shè)定為S3-1）、可治理微度侵蝕面積（設(shè)定為S3-2）；相對于不需或不能治理的水土流失面積（S5）有2個指標(biāo)，為不需治理的水土流失面積（設(shè)定為S5-1）、不能治理的水土流失面積（設(shè)定為S5-2）。

（4）四級指標(biāo)。包括3個指標(biāo)，其中相對于允許流失微度侵蝕面積（S3-1）有3個指標(biāo)，即基于坡度的允許流失微度侵蝕面積（設(shè)定為S3-1-1）、基于高植被覆蓋度的允許流失微度侵蝕面積（設(shè)定為S3-1-2）、基于裸巖石礫地的允許流失微度侵蝕面積（設(shè)定為S3-1-3）。

以上指標(biāo)單位均為km2。

3.2 水土保持率計(jì)算模型

為分析計(jì)算縣級行政區(qū)水土保持率閾值建立相應(yīng)的模型，并在陽曲縣進(jìn)行驗(yàn)證分析。水士保持率計(jì)算模型可分為靜態(tài)模型和動態(tài)模型兩種類型。

3.2.1 靜態(tài)模型

靜態(tài)模型是指在某一個計(jì)算周期（年或其他計(jì)算周期）內(nèi)，只考慮自然因素，而不考慮人為調(diào)整因素或?qū)⑵湟暈橐粋€恒量的水土保持率計(jì)算模型。模型如下：

其中：

3.2.2 動態(tài)模型

動態(tài)模型是指在靜態(tài)模型的基礎(chǔ)上，綜合考慮計(jì)算周期內(nèi)的水士流失綜合治理和人為水土流失綜合防治情況等調(diào)整因素，計(jì)算水土保持率的定量模型。模型如下：

其中：

3.2.3 其他調(diào)整因素

在靜態(tài)或動態(tài)模型中，對于不需或不能恢復(fù)治理的水土流失面積，在某一個計(jì)算周期內(nèi)，也可將其作為一個恒值，從水土流失面積里扣除，不納入考核評估。但此項(xiàng)可作為一個動態(tài)數(shù)據(jù)管理項(xiàng)，待將來技術(shù)進(jìn)步、投入增加實(shí)施治理后，則實(shí)現(xiàn)向水土流失地塊的轉(zhuǎn)移。即將不需或不能恢復(fù)治理的水土流失面積納入非水土流失面積之中，進(jìn)而計(jì)算水土保持率。其計(jì)算公式為：

4 計(jì)算結(jié)果與分析

4.1 土地利用情況

根據(jù)2019年水土流失動態(tài)監(jiān)測土地利用解譯成果，陽曲縣土地總面積為2 084 km2，土地利用現(xiàn)狀以有林地、灌木林和旱地為主。其中，有林地面積為1 037.60 km2，占土地總面積的49.79%；其次是灌木林地，面積為426.62 km2，占土地總面積的20.47%；第三是旱地，面積為412.75 km2，占土地總面積的19.81%；其他幾類面積較小，僅占土地總面積的9.93%。

4.2 植被覆蓋情況

根據(jù)2019年水土流失動態(tài)監(jiān)測植被覆蓋解譯成果，陽曲縣林草植被面積為1 580.24 km2，占土地總面積的75.83%。其中，高覆蓋（覆蓋度大于75%）面積1 540.15 km2，占植被覆蓋面積的97.46%；中高覆蓋（覆蓋度60%～75%）面積34.93 km2，占植被覆蓋面積的2.21%；中覆蓋（覆蓋度45%～60%）面積4.19 km2，占植被覆蓋面積的0.27%；中低覆蓋（覆蓋度30%～45%）面積0.95 km2，占植被覆蓋面積的0.06%；低覆蓋（覆蓋度小于30%）面積0.02 km2，占植被覆蓋面積的0.002%。

4.3 土地利用類型土壤侵蝕分布特征

根據(jù)2019年水土流失動態(tài)監(jiān)測成果，陽曲縣現(xiàn)有水土流失面積623.10 km2，占土地總面積的29.90%，均為水力侵蝕。陽曲縣不同土地利用類型土壤侵蝕強(qiáng)度[6]及其面積統(tǒng)計(jì)，詳見表1。

表1 陽曲縣不同土地利用類型土壤侵蝕強(qiáng)度及其面積統(tǒng)計(jì)

由表1可知，陽曲縣耕地水土流失面積為249.89 km2，約占該地類面積的60.13%，約占總水土流失面積的40.10%；園地水土流失面積為23.51 km2，約占該地類面積的24.23%，約占總水土流失面積的3.77%；林地水土流失面積為328.05 km2，約占該地類面積的22.26%，約占總水土流失面積的52.65%；草地水土流失面積為4.03 km2，約占該地類面積的41.55%，約占總水土流失面積的0.65%；建設(shè)用地水土流失面積為17.49 km2，約占該地類面積的24.49%，約占總水土流失面積的2.81%；其他土地水土流失面積為0.13 km2，約占該地類面積的43.33%，約占總水土流失面積的0.02%。交通運(yùn)輸用地、水域及水利設(shè)施用地均無水土流失。

4.4 不同植被覆蓋度土壤侵蝕分布特征

根據(jù)2019年水土流失動態(tài)監(jiān)測植被覆蓋度解譯成果，太原市陽曲縣林草植被面積為1 580.24 km2，占土地總面積的75.83%。將陽曲縣植被覆蓋圖與土壤侵蝕圖進(jìn)行疊加分析，得到不同植被覆蓋度的土壤侵蝕強(qiáng)度、面積分布情況，詳見表2。

表2 陽曲縣不同植被覆蓋度土壤侵蝕分布特征統(tǒng)計(jì)

經(jīng)分析可知，林草地的水土流失分布以高覆蓋林地、中高覆蓋林地為主，水土流失面積分別占林草地水土流失面積的94.28%、4.11%。另據(jù)疊加分析可知，林地植被覆蓋度大于79%及以上的林地土壤侵蝕面積為微度，草地植被覆蓋度大于80%及以上的草地土壤侵蝕面積為微度。

4.5 不同坡度土壤侵蝕分布特征

據(jù)統(tǒng)計(jì)，陽曲縣水土流失面積為623.10 km2。按坡度來分，其中小于8°的水土流失面積為243.38 km2，占水土流失面積的39.06%；8°～15°的水土流失面積為150.2 km2，占水土流失面積的24.11%；15°～25°的水土流失面積為229.39 km2，占水土流失面積的36.81%；大于25°的水土流失面積為0.13 km2，占水土流失面積的0.02%。

4.6 水土保持率閾值確定

4.6.1 水土保持率閾值確定指標(biāo)與方法

根據(jù)2019年水土流失動態(tài)監(jiān)測獲取的各典型縣級行政區(qū)的土壤侵蝕狀況（包括類型、面積、強(qiáng)度與分布）、土地利用及不同土地利用類型的土壤侵蝕分布特征、植被覆蓋及不同植被覆蓋土壤侵蝕分布特征、坡度及不同坡度土壤侵蝕分布特征，以及典型縣級行政區(qū)自然、社會經(jīng)濟(jì)等特征，按照縣級行政區(qū)水土保持率細(xì)化研究及模型構(gòu)建，分別計(jì)算分析縣級行政區(qū)水土保持率最小值、最大值以及調(diào)整目標(biāo)值。

（1）水土保持率最小值計(jì)算方法。以2019年為基準(zhǔn)年，直接采用水土流失動態(tài)監(jiān)測獲取的非水土流失面積（即土地總面積減去水土流失面積）推算水土保持率。

（2）水土保持率最大值計(jì)算方法。根據(jù)典型縣自然條件和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展最優(yōu)狀況，設(shè)定其基于某一時(shí)段內(nèi)的最優(yōu)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件實(shí)現(xiàn)可治理的水土流失面積得到全面治理，求得預(yù)期最大的非水土流失面積，并據(jù)此推算水土保持率最大值。

（3）水土保持率調(diào)整目標(biāo)值計(jì)算方法。為確定某一時(shí)段內(nèi)的水土保持率目標(biāo)，在水土保持率最小值與最大值中，綜合考慮水土流失綜合治理（達(dá)標(biāo)）程度、人為水土流失防治（達(dá)標(biāo)）情況，并扣除該時(shí)段內(nèi)不需或不能治理的水土流失面積，求算非水土流失面積，推算該水土保持率調(diào)整目標(biāo)值。另外，可根據(jù)上述治理的進(jìn)度，計(jì)算并確定各年度或計(jì)算期的階段水土保持率目標(biāo)。

4.6.2 研究區(qū)水土保持率最小值計(jì)算

根據(jù)2019年水土流失動態(tài)監(jiān)測成果，以2019年為基準(zhǔn)，陽曲縣土地總面積為2 084 km2，水土流失面積為623.10 km2，推算得到非水土流失面積為1 460.90 km2，利用式（1）計(jì)算得到陽曲縣水土保持率最小值為70.10%。

4.6.3 研究區(qū)水土保持率最大值計(jì)算

根據(jù)2019年水土流失動態(tài)監(jiān)測成果以及不同土地利用類型、不同坡度分級及不同植被覆蓋度的水土流失分布特征，按水土保持率最大值計(jì)算方法，利用式（6）和（8）計(jì)算得到陽曲縣預(yù)期的最大水土保持率為90.69%，詳見表3。

4.6.4 研究區(qū)水土保持率閾值范圍

根據(jù)陽曲縣水土保持率最小值、最大值計(jì)算結(jié)果，可求得其水土保持率閾值范圍。根據(jù)陽曲縣水土保持率閾值范圍以及縣水土保持與生態(tài)文明建設(shè)要求，合理確定不同年份或時(shí)段的水土保持率目標(biāo)。由上可知，陽曲縣水土保持率閾值范圍為70.10%～90.69%。

5 主要結(jié)論與建議

5.1 主要結(jié)論

依據(jù)水利部界定的水土保持率含義，結(jié)合研究區(qū)自然概況、社會經(jīng)濟(jì)情況、水土流失與水土保持情況，圍繞水土流失面積、宜治理面積、永久水土流失面積等細(xì)化目標(biāo)，提出相應(yīng)的指標(biāo)體系，構(gòu)建水土保持率計(jì)算模型，開展研究區(qū)水土保持率細(xì)化研究。

基于2019年水土流失動態(tài)監(jiān)測成果，對陽曲縣不同土地利用類型、不同坡度分級、不同植被覆蓋度分級等分別與土壤侵蝕進(jìn)行了疊加分析，分析了土壤侵蝕在不同土地利用類型、不同坡度分級、不同植被覆蓋度分級等的分布特征。同時(shí)，計(jì)算得到水土保持率指標(biāo)值。

根據(jù)陽曲縣水土保持率最小值、最大值計(jì)算結(jié)果，可求得其水土保持率閾值范圍。陽曲縣可根據(jù)水土保持率閾值范圍以及水土保持與生態(tài)文明建設(shè)要求，合理確定不同年份或時(shí)段的水土保持率目標(biāo)。

5.2 建議

應(yīng)進(jìn)一步細(xì)化縣級行政區(qū)或區(qū)域水土流失在不同土地利用類型、不同坡度分級、不同植被覆蓋度分級等的分布特征研究，加強(qiáng)地面觀測，分析土壤侵蝕強(qiáng)度、面積及其動態(tài)變化，結(jié)合科學(xué)研究成果準(zhǔn)確計(jì)算或評價(jià)水土保持率各指標(biāo)值，提高水土保持率計(jì)算的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。

水土保持率已被納入美麗中國建設(shè)評估指標(biāo)體系和《黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃綱要》。要發(fā)揮水土保持率的目標(biāo)引領(lǐng)作用，還需結(jié)合山西省開展的市縣水土保持率研究成果復(fù)核確認(rèn)目標(biāo)值。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際分解到縣級，并納入相關(guān)規(guī)劃，明確任務(wù)，精準(zhǔn)施策，切實(shí)抓好水土保持率在水土保持工作中的應(yīng)用。