1985—2015年临朐县水土流失动态变化研究

2019-04-19田增刚王明刚刘峰峰杜文贞黄延军

中国水土保持 2019年4期

田增刚，王明刚，刘峰峰，杜文贞，黄延军

(1.山东省水利科学研究院，山东济南 250013； 2.临朐县水利局，山东临朐262600；3.日照市众川水利工程咨询有限公司，山东日照 276800)

我国是世界上水土流失最严重的国家之一。据1985、2000年全国水土流失普查数据，当时全国水土流失面积(不包括冻融侵蚀面积)分别为367.03万、356.92万km2[1]。2011年第一次全国水利普查水土保持情况公报显示，全国土壤侵蚀面积为294.91万km2。对比多期水土流失普查结果可以发现，经过多年连续综合治理，我国水土流失呈现出面积大幅减少、强度等级下降、治理成效显著的特点，但整体来看水土流失防治任务依然十分艰巨，迫切需要加强水土流失治理的监测、评价等相关工作。

我国区域水土流失综合治理动态监测评价常以多期普查数据、公报数据进行加减比较来阐释水土流失消长情况，在最新土壤侵蚀资料获取方面则多借助RS和GIS手段，采用美国通用土壤流失方程(USLE)[2-3]、修正通用土壤流失方程(RUSLE)[4-5]、中国土壤流失方程(CSLE)[6-7]，以及以北京、重庆等为代表的地方模型[8-9]进行土壤侵蚀定量估算和动态格局分析。模型法的特点是参数多、精度高，但同时也存在参数取值难度大、技术要求高的问题。相较之下，县级部门在缺乏足够经费和技术支持的条件下，通过历史数据挖掘，结合国家或上级部门提供的最新普查数据进行县域水土流失动态评价不失为一种捷径，尤其适用于当前编制县级水土保持规划，开展水土流失消长评价、需求分析，以及开展地方政府水土保持目标责任制考核[10]等。新疆曾在省级层面利用历次普查数据开展了有借鉴意义的水土流失现状及消长情况初步评价[11-12]，但在县级层面开展类似研究的报道尚不多见。本研究根据山东省临朐县1985—2015年水土流失普查或调查资料，通过水土流失严重指数和水土流失面积消长率两个指标，分析水土流失“质”和“量”的动态变化。

1 研究区概况

临朐县地处山东省潍坊市西南部、鲁中泰沂山区的沂山北麓，是山东沂蒙山革命老区县，地理坐标118°14′～118°49′E、36°04′～36°37′N，总面积1 831.23 km2，其中山丘区面积占87%，地势南高北低，呈扇形向北、东北方向展开；属暖温带半湿润大陆性季风气候区，多年平均气温12.4 ℃，多年平均风速2.6 m/s，多年平均降水量695.1 mm；土壤以棕壤和褐土为主；受地形、降雨等多重因子影响，全县水土流失较为严重。

临朐县在国家水土保持区划中属于Ⅲ北方土石山区(北方山地丘陵区)—Ⅲ-4泰沂及胶东山地丘陵区—Ⅲ-4-2t鲁中南低山丘陵土壤保持区，属沂蒙山泰山国家级水土流失重点治理区。自20世纪80年代开始，临朐县陆续被列入省重点治理项目县(1988—1993年)、以工代赈水保项目县(1992—1994年)、中央预算专项资金治理县(1998—2000年)，2008年起至今被列入革命老区国家水土保持重点建设工程实施重点治理，2012年被列入全国坡耕地水土流失综合治理试点县。临朐县先后荣获“全国‘十百千’示范小流域”“全国水土保持先进县”“全省水土保持先进县”“全国水土保持生态环境建设示范县”“全国水土保持生态环境监督管理规范县”等称号，临朐县人民创造的“人民自有回天力，青石板上创奇迹”被传为佳话。

2 研究方法和数据来源

2.1 研究方法

2.1.1 水土流失严重指数

水土流失严重指数是指某区域单位水土流失面积上的平均水土流失强度[13]。该指标既能全面反映该区域的水土流失面积，又能区别反映不同强度流失的影响程度或贡献程度，其侵蚀学意义是用平均水土流失强度反映一个区域的水土流失严重性，是考察某区域水土流失“质”的重要指标，用某区域各级侵蚀强度面积的加权平均数表示，其表达式为

(1)

式中：I为水土流失严重指数；Mi为第i级侵蚀强度的权重，以《土壤侵蚀分类分级标准》(SL 190—2007)中各级侵蚀模数的中值为基础(约为模数的1/1 000)，采用等比数列，微度侵蚀模数一般低于当地土壤容许流失量，故认为其无影响，其权重取0，轻度、中度、强烈、极强烈、剧烈侵蚀等级的权重分别对应为1.5、3、6、12、24；Ai为第i级侵蚀强度的面积，km2；i为水土流失强度等级，其取值为1～6的整数，分别对应微度、轻度、中度、强烈、极强烈、剧烈侵蚀等级；A为各级侵蚀强度水土流失面积的总和，km2。

水土流失严重指数按[0～0.5)、[0.5～1)、[1～3)、[3～24]分级，分别定义为不严重、微度严重、轻度严重和强度严重。当一个区域的水土流失严重等级在轻度严重以上时(I≥1)，确定为水土流失严重区。

2.1.2 水土流失面积消长率

水土流失面积消长率是为满足地方政府水土保持目标考核的需要，基于加强综合治理和预防人为水土流失正负双向激励机制，经过深入调查和广泛讨论而创建的一项考核指标[10]，是指某一时段某一行政区域内水土流失治理面积与人为水土流失增加面积的差值占其行政区面积的比例，是考察某区域水土流失治理“量”的重要指标，其表达式为

(2)

式中：X为水土流失面积消长率，%，X为正值时表明该地区水土流失面积净减少，为负值时表明该地区水土流失面积净增加；Szl为某时段内水土流失治理面积，km2；Srw为某时段内生产建设活动人为水土流失增加面积，km2；Sxz为该地区行政区面积，km2。

由于一段时间内生产建设活动造成的人为水土流失面积变化数据往往难以考证，为定量评价一个地区长时间的水土流失消长趋势，参考式(2)并进行适当改进，将公式中的分子改作评价期末与评价期初的水土流失面积差值，同时在分母中增加评价期末与评价期初的时间差值，用于表征某时段内年均水土流失面积消长率。年均水土流失面积消长率的计算公式为

(3)

2.2 数据来源

临朐县1985、1999年水土流失数据为全国统一部署开展的水土流失普查数据，来源于《临朐县志(1988—2000)》[14]，2010、2015年水土流失数据分别来源于山东省水土保持规划、临朐县水土保持规划，获取方法为基于通用土壤流失方程(USLE)的遥感调查。4个时段的土壤侵蚀分级标准相同。

3 结果与分析

3.1 水土流失严重指数及动态变化

根据临朐县1985、1999、2010、2015年水土流失调查资料，利用公式(1)计算水土流失严重指数，结果见表1。

表1 临朐县1985—2015年水土流失严重指数

(1)临朐县1985—2015年水土流失严重指数总体大幅降低，由1985年的3.29降至2015年的1.65，降幅约为50%，特别是前14年(1985—1999年)基本奠定了现有的水土流失治理格局，水土流失严重程度明显减轻。这得益于临朐县在各级党委、政府领导下立足县域实际，在20世纪80年代开展了以彻底完善山区林果基地、道路、荒山绿化及相应水利配套为主要内容的“三彻底一配套”达标活动，形成“国家引导、配套投入、民办公助、滚动开发”“国家投入为导向、农民投入为主体”的多渠道、多层次、多元化投入机制，并深入开展拍卖、租赁、承包、股份制等形式增加社会投入，形成了全民搞水土保持治理开发的良好氛围。

(2)1999—2010年水土流失严重指数存在短期反弹，由1999年的1.76升至2010年的2.67，升幅为51.7%。研究分析，经过前14年的大规模治理，县域水土流失恶化状态得到明显好转，但后期治理步伐变缓。据统计，1999—2010年全县水土流失治理面积累计达306 km2，年均治理27.8 km2，仅是之前年均治理面积78.9 km2的35%，取消“两工”带来的投工投劳难度加大，在一定程度上制约了治理投入。另外，水土保持工程是普惠公益性质，长期以来缺乏专项管护资金，存在有建无管、重建轻管现象，加之年久失修、自然折旧，原有治理成果的水土保持功能削弱，水土流失出现反复，水土流失严重程度略有加剧。

(3)整体来看，临朐县属于水土流失严重地区的县情仍未改变。分析1985—2015年临朐县水土流失严重指数变化趋势，1985年的水土流失严重指数为3.29，属于强度严重等级，虽然近年来水土流失严重指数大幅下降，但2015年其数值仍大于1，仍处于轻度严重以上等级，故县域水土流失状况依然严峻。

3.2 水土流失面积消长率及动态变化

根据临朐县1985、1999、2010、2015年全县水土流失普查或调查资料，利用公式(3)计算年均水土流失面积消长率，详见表2。

表2 临朐县1985—2015年年均水土流失面积消长率

(1)临朐县1985—2015年年均水土流失面积消长率为1.30%，4个评价期年均水土流失面积消长率数值呈现正—负—正的变化态势，其中前14年年均消长率达到2.74%，是这30年平均水平的2倍多，以轻度—中度侵蚀面积减少最多，占同期减少量的68%。该时段水土流失治理需求大，治理难度相对较低，是水土流失治理成效集中显现期，也是水土流失严重指数大幅降低的主要时段。1985—2015年水土流失减少面积同样集中在轻度—中度侵蚀区，占同期水土流失面积减少量的70%。

(2)1999—2010年的年均水土流失面积消长率呈现负增长，表征该时段水土流失治理速度不及水土流失增加速度，水土流失面积不减反增，水土流失严重指数也随之反弹。

(3)1985—2015年临朐县水土流失减少部分正逐步由轻度—中度侵蚀为主向中度—强烈侵蚀转移，尤其在2010—2015年表现最为明显，表明水土保持综合治理进入攻坚期，开始“啃硬骨头”，治理难度相应增大，这与水土流失消长率较低的情况是相符的。

(4)较低水平的水土流失面积消长率不能满足现状水土流失治理的迫切需求。根据2015年遥感调查数据，县域现存轻度以上水土流失面积709.13 km2，按照当前1.2%～1.3%的消长率估算，水土流失治理仍任重道远。

4 结论和启示

4.1 结论

(1)对临朐县1985—2015年土壤侵蚀数据进行分析，结果表明水土流失严重指数大幅降低，但属水土流失严重县的县情并未改变；水土流失面积消长率变化趋势总体向好，但较低的消长率水平不能满足当前水土流失治理的迫切需求，应对水土流失治理的长期性和艰巨性给予足够重视，进一步加大投资力度，促进涉农领域项目整合，形成治理合力。

(2)1999—2010年的年均水土流失严重指数存在短期反弹，水土流失面积消长率出现负增长，表明水土流失治理不是一劳永逸的，应对水土流失的反复性和顽固性加强认识，进一步提高治理标准，落实管护，保护治理成果，保障水土保持措施效益可持续发挥。