城市水土保持区划及功能性评价研究——以宜昌市为例

韩 培，董林垚，王志刚，邹明洋，任洪玉，刘纪根

(1.长江科学院 水土保持研究所,武汉 430010; 2.水利部山洪地质灾害防治工程技术研究中心,武汉 430010; 3.武汉智城云图地理信息技术有限公司,武汉 430070)

1 研究背景

随着我国经济社会快速发展，资源利用紧张、环境污染严重、林草地退化等问题日益突出。党中央、国务院高度重视生态文明建设，将其纳入新时期中国特色社会主义“五位一体”的总体布局。党的“十九大”报告指出：“要加快生态文明体制改革，建设美丽中国，既要创造更多物质财富和精神财富以满足人民日益增长的美好生活需要，也要提供更多优质生态产品以满足人民日益增长的优美生态环境需要”[1]。这给水土保持事业发展提供了难得的历史机遇和挑战，同时对水土保持工作提出了更严格、高标准的要求[2]。水土保持区划是水土流失防治工作的总体部署，是水土保持工作有效实施的指导性文件[3]。新的《中华人民共和国水土保持法》明确规定：“县级以上人民政府水行政主管部门会同同级人民政府有关部门编制水土保持规划，报本级人民政府或者其授权的部门批准后，由水行政主管部门组织实施”[4]。为了确保地级市水土保持工作开展的科学性、合理性和高效性，做到因地制宜、因害设防、因需治理，分区指导县级水土保持工作[5]，必须对地级市进行系统的、全面的水土保持区划。目前，国内学者对国家、省级水土保持区划的研究较多[6-8]，针对地级市水土保持区划及基本功能评价研究较少，而且当前全国地级市水土保持区划工作开展明显滞后[9-10]，加上国家、省级水土保持区划范围广，不能充分、紧密地结合地方特点，做到因地制宜地指导地方水土保持工作的有效开展。因此， 本文以宜昌市为例，基于国家和省级水土保持区划成果，紧密结合宜昌市地方区域特点，逐步对国家、省级水土保持区划进行细化，形成宜昌市水土保持四级区划，并对区划成果进行基本功能分析评价，以期为类似水土保持区划工作开展提供参考。

2 研究数据和方法

2.1 研究区概况

宜昌市位于湖北省西南部，是湖北省第二大中心城市，地处29°56′N—31°34′N、110°15′E—112°04′E之间。宜昌市下辖13个县(市、区)，常住人口392万，国土面积为2.1万km2。宜昌市有三峡工程、葛洲坝水利枢纽工程，被誉为“世界水电之都”。全市地貌特征复杂，西部山地占全市总面积的70%，主要分布在兴山、秭归及长阳等县，海拔达1 000 m以上；中部丘陵占全市总面积的20%，主要分布在远安、宜都、夷陵区东部及当阳北部，海拔在100～500 m之间；东部平原位于枝江、当阳及城区等地沿河带。全市属亚热带季风气候，冬冷夏热，雨热同季，全市多年平均气温约16～17 ℃，多年平均降水量1 100～1 200 mm。宜昌市河流总长度为5 089 km，河网密度为0.24 km/km2。主要土壤为红壤和紫色土，植被以亚热带常绿阔叶林为主，伴有落叶、针阔混交林、灌木和草丛，森林覆盖率为65.2%。

2.2 研究数据

按照《全国水土保持区划导则》规定，水土保持区划指标有地形地貌、社会经济发展状况、土地利用结构、水土流失现状、水土保持功能等。本试验使用数据详见表1。

表1 试验数据及说明Table 1 Experimental data and descriptions

2.3 研究方法

2.3.1 区划原则

(1)遵循国家区划框架与省级区划成果。遵循全国水土保持区划框架，结合省级水土保持区划以及区域自身的社会、经济、水土流失等特点，进一步细化分区[11]。

(2)区内相对一致性和区间最大差异性 。综合考虑地形地貌、水文气候、水土流失特征、社会经济条件与人类活动等因素，保证各分区内部具有相对一致性，具体体现在水土保持功能定位、生产发展方向及防治措施布局上。各分区间具有最大差异性。

(3)多因素综合考虑，突出重点。不仅考虑水土流失特征，同时考虑造成水土流失的因素及形成规律。在众多影响因子下，突出主要因素，其他因素相辅相成。

(4)区划唯一性和不重叠性。水土保持分区是唯一的，且各分区空间上保持连续、不重叠。各分区整合起来是全市空间分布。

(5)水土保持基本功能原则。水土保持基本功能是水土保持区划的基础，是确定各水土保持分区发展方向的重点[12]，同时应保证行政区划的完整性。

2.3.2 区划方法

(1)搜集与整理资料。搜集宜昌市地形地貌、社会经济发展状况、土地利用结构、水土流失现状、水土保持功能等资料，详见表1。按照数据类型及行政区划单位，对资料进行整理、分类和数字化。

(2)空间分析与叠加。运用SPSS、ArcGIS软件对宜昌市数字高程模型(DEM)、植被覆盖、坡度、土地利用、坡耕地、水土流失强度等数据进行统计分析和空间叠加综合分析[13]。

(3)实施分区划分。按照区划原则，在国家、省级水土保持区划成果基础上，适当考虑历史沿革、相关专题规划成果和生态红线进行区划。

①分析宜昌市在全国、省级水土保持区划中的划分情况。对国家、省级水土保持规划中宜昌市划分情况进行综合分析，全面了解和掌握宜昌市在国家、省级水土保持区划中的定位和划分情况。

②分析宜昌市水土保持基本功能。根据水土保持10项基本功能的定义及重要体现区域等指标，结合国家、省级水土保持规划以及区域特点，分析宜昌市水土保持基本功能情况。

③建立水土保持分级体系。结合全国、省级水土保持区划中宜昌市划分情况、宜昌市水土保持基本功能与集中体现区域，拟定宜昌市水土保持四级分区体系。在国家、省级水土保持区划基础上，根据宜昌自身区域经济、地理、地貌及水土保持功能等特点，对国家、省级四级水土保持区划进行细分，突显地方特点，密切联系实际，以满足区域经济的发展，促进水土保持工作的高效开展。

(4)水土保持分区命名。宜昌市水土保持四级分区采用“重要河流水库或区位(区位是相对于宜昌市的位置)+主要地貌类型+基本功能”的方式命名，如三峡库区山地丘陵保土区。水土保持基本功能包括土壤保持(简称“保土”)、水源涵养、生态维护、农田防护、人居环境维护[14]。

(5)充分征求省级、市级、县级水行政主管部门及行业专家意见。宜昌市水土保持区划成果应充分征求省级、地级市水行政主管部门以及行业专家的意见，针对各方提出的意见，进行修改和完善后，形成宜昌市水土保持区划成果。

3 结果与分析

3.1 水土流失成因分析

在全国水土流失类型区的划分[7]中，宜昌市属于西南紫色土区和南方红壤区[15]，其水土流失的类型以水力侵蚀为主。对全市水土流失数据进行统计分析可知：宜昌市水土流失总面积为4 196.78 km2，占全市土地总面积的19.91%，中度以上流失面积占总流失面积的47%。

基于社会经济、地形地貌、植被、土地利用等数据综合叠加分析知：宜昌水土流失主要集中在人类活动密集、经济较发达、植被稀少的裸土或工程开挖区，部分分布在高海拔的植被稀少区、公路两侧，水土流失成因主要为人类活动影响。近年来，随着宜昌经济快速发展及城镇化进程不断推进，城市建设、房地产开发、道路修建、矿山开挖等人为生产建设活动加剧，破坏原有地貌、植被、水土保持设施，产生弃土(渣)，造成新的水土流失。此外，原有水土流失治理速度慢，治理效果短时间内不显著，造成水土流失治理速度赶不上新增速度。再加上当前水土保持监管和执法力度不够，人们的水土保持意识淡薄，进一步加剧了全市水土流失状况[16]。

3.2 宜昌市在国家、省级水土保持区划中的情况

3.2.1 宜昌市在国家水土保持区划中的情况

对《全国水土保持规划(2015—2030年)》成果分析(见表2)，可知国家水土保持区划采取三级分区体系。一级区为总体格局区，确定全国水土保持工作战略部署与水土流失防治方略，反映水土资源保护、开发和合理利用的总体格局[11]。二级区为区域协调区，确定区域水土保持布局，协调跨流域、跨省区的重大区域性规划目标、任务及重点[17]。三级区为基本功能区，确定水土流失防治途径及技术体系，作为重点项目布局与规划的基础[17]。在全国水土保持区划三级分区体系中，宜昌市涉及3个水土保持三级区，分别为江汉平原及周边丘陵农田防护人居环境维护区、鄂渝山地水源涵养保土区以及大巴山山地保土和生态维护区[12]：猇亭区、枝江市属于江汉平原及周边丘陵农田防护人居环境维护区[12]；西陵区、点军区、伍家岗区、长阳县、五峰县、宜都市属于鄂渝山地水源涵养保土区[12]；兴山县、夷陵区、远安县、秭归县、当阳市属于大巴山山地保土和生态维护区[12]。

表2 全国水土保持区划中宜昌市区划情况Table 2 Situation of Yichang City in national-level water and soil conservation zoning

3.2.2 宜昌市在省级水土保持区划中的情况

对《湖北省水土保持规划(2016—2030 年)》成果分析(见图1、表3)，可知湖北省水土保持区划是在全国区划的基础上，增加四级分区。在省级水土保持四级分区中，宜昌市涉及4个水土保持四级区：江汉平原西部丘陵人居环境维护农田防护区、鄂西大巴山荆山山地生态维护区、鄂西大巴山南坡保土区、鄂西南武陵山地水源涵养保土区。其中，猇亭区、枝江市属于江汉平原西部丘陵人居环境维护农田防护区，兴山县属于鄂西大巴山荆山山地生态维护区，夷陵区、远安县、秭归县、当阳市属于鄂西大巴山南坡保土区，西陵区、点军区、伍家岗区、长阳县、五峰县、宜都市属于鄂西南武陵山地水源涵养保土区[18]。

图1 湖北省水土保持区划中宜昌市区划情况Fig.1 Zoning map of soil and water conservation in Yichang according to Hubei provincial-level zoning

表3 省级水土保持区划中宜昌市区划情况Table 3 Situation of Yichang City in provincial-level water and soil conservation zoning

3.3 宜昌市水土保持基本功能区

水土保持基础功能是指某一区域内水土保持设施在防治水土流失、维护水土资源和提高土地生产力等方面所发挥或蕴藏的直接作用或效能[5]。它包括水源涵养、防风固沙、土壤保持、蓄水保水、农田防护、水质维护、生态维护、防灾减灾、拦沙减沙、人居环境维护10项基本功能[5]。

水土保持基本功能评价以四级区为单元，在调查分析区域自然条件、社会经济条件、水土流失现状及水土保持现状的基础上进行，明确区域存在的水土保持基础功能与重要性，分析确定重要的主导基础功能及对应的社会经济功能[6]。

根据《全国水土保持区划导则》中各基本功能的定义、重要体现和辅助指标，经综合分析可知宜昌市共涉及5个水土保持基本功能，分别为水源涵养、土壤保持、生态维护、农田防护、人居环境维护，如图2所示。其中水源涵养功能区主要体现在长阳县、五峰县、宜都市，土壤保持功能区主要体现在秭归县、夷陵区、远安县、当阳市，生态维护功能区主要体现在兴山县，农田防护功能区主要体现在枝江市和猇亭区，人居环境维护功能区主要体现在中心城区(西陵区、伍家岗区、点军区)。

图2 宜昌市水土保持基本功能区Fig.2 Basic functional areas of soil and water conservation in Yichang City

3.4 沿用省级水土保持区划，宜昌市水土保持分区存在的问题

(1)在省级水土保持区划中，鄂西大巴山南坡保土区包含夷陵区、秭归县、远安县、当阳市，将其命名放在宜昌市范围太大，不适宜；原因在于：其一重要水源地不同，夷陵区、秭归县重要水源为三峡库区，远安县、当阳市重要水源为沮漳河；其二地形差距较大，夷陵区、秭归县大部分地区为高山地，远安县、当阳市为低山丘陵岗地。

(2)在省级水土保持区划中，鄂西南武陵山地水源涵养保土区包含长阳县、五峰县、宜都市、西陵区、伍家岗区、点军区，将其命名放在宜昌市范围太大，不适宜；而且实际水源涵养功能区只覆盖了长阳县、五峰县和宜都市；西陵区、伍家岗区和点军区是宜昌市中心城区，主要为人居环境维护区。

(3)江汉平原西部丘陵人居环境维护农田防护区、鄂西大巴山荆山山地生态维护区命名放置在宜昌市范围太大，不适宜。

3.5 宜昌市四级区划结果

宜昌市水土保持区划采取四级分区体系。一级区为总体格局区[19]，沿用全国水土保持区划一级区；二级区为区域协调区[19]，沿用全国水土保持区划二级区；三级区为战略部署区，沿用全国水土保持区划三级区;四级区为基本功能区，主要用于确定水土保持基本功能、防治模式以及技术体系，优化水土资源配置，作为重点项目布局与规划的基础，反映区域水土流失和水土流失防治需求的区内相对一致性和区间最大差异性[19]。

宜昌市水土保持四级区有6个分区(如图3、表4)，依次为香溪河山地生态维护区、三峡库区山地丘陵保土区、清江山地水源涵养保土区、沮漳河山地丘陵保土区、中心城区人居环境维护区、沿江平原丘陵农田防护区，构成了宜昌市水土保持区划四级体系。在四级水土保持分区中，兴山县属于香溪河山地生态维护区；夷陵区和秭归县属于三峡库区山地丘陵保土区；长阳县、五峰县和宜都市属于清江山地水源涵养保土区；远安县和当阳市属于沮漳河山地丘陵保土区；西陵区、伍家岗区和点军区属于中心城区人居环境维护区；猇亭区、枝江市属于沿江平原丘陵农田防护区。

图3 宜昌市水土保持区划分区Fig.3 Zoning map of soil and water conservation in Yichang City

表4 宜昌市水土保持区划成果Table 4 Zoning result of soil and water conservation in Yichang City

3.6 宜昌市水土保持基本功能评价

宜昌市水土保持基本功能分别为水源涵养、土壤保持、生态维护、农田防护、人居环境维护。以水土保持四级区为单元，统计分析各区的水土流失现状(详见表5)。

表5 宜昌市水土保持四级区基本功能情况Table 5 Basic functions of the fourth-level soil and water conservation zones in Yichang City

3.6.1 沿江平原丘陵农田防护区

该区包括宜昌市猇亭区、枝江市。土地面积为1 430 km2，水土流失面积为101.51 km2，水土流失面积占土地面积的7.10%，占全市水土流失面积的2.42%。

区域特点：该区主要为平原区，是全市农作物的主要产地，种类包括粮食、棉花、油、渔、瓜果和蔬菜等，做好农田防护有助于保证农业增产增收。区域人口密度大，工业和农业经济发展较快，人均生活水平较高，2016年全民人均可支配收入达2.11万元；人为扰动产生的水土流失特点也很显著。水土保持基础功能主要体现为农田防护、人居环境维护。

区域布局：①提高耕地质量，加强塘、库、堰及各种小型水利水保工程设施的配套管理；②在枝江市建立以粮、棉、油、渔、畜、瓜果、蔬菜、花卉全面发展的生态经济农业带；③在猇亭区加大蔬菜、瓜果、花卉的种植比例，建立城郊生态农业区，开展城郊型清洁小流域治理；④加大生产建设项目监管力度，对于生产建设项目产生的水土流失，严格按照水土保持方案进行重点治理。

3.6.2 香溪河山地生态维护区

该区包括宜昌市兴山县。土地面积为2 328 km2，水土流失面积为486.71 km2，水土流失面积占土地面积的20.91%，占全市水土流失面积的11.60%。

区域特点：境内多崇山峻岭，平均森林覆盖率达到75.63%。区域山体受流水切割，易产生土壤流失和岩石风化，岩石的主要成分为结晶灰岩；该区域石漠化分布广泛，喀斯特地貌发育完全，山洪灾害频繁发生，水土流失严重；另外，可用基本农田少，坡耕地、梯田多，经济发展缓慢，属于国家贫困区。水土保持基础功能主要体现为生态维护。

区域布局：①对于水土流失严重的山区，大力推进封山育林和退耕还林，促进生态的自我修复；②在近山区推广使用沼气池或燃气，严禁对森林的砍伐，促进生态系统恢复；③在人口密度较大、坡耕地多的河道和公路两旁，做好坡面整治措施，鼓励退耕还林，并实施合适的补偿办法；④适宜地开展以小流域为单元的水土流失综合治理。

3.6.3 三峡库区山地丘陵保土区

该区包括宜昌市夷陵区、秭归县。土地面积为5 851 km2，水土流失面积为1 691.13 km2，水土流失面积占土地面积的28.90%，占全市水土流失面积的40.30%。

区域特点：该区地势普遍较高，主要为山区，少量丘陵；暴雨期易频繁产生滑坡、泥石流，水土流失较严重。该区是三峡水库、黄柏河重要河流水库所在地。区域内农民可用基本农田少，坡耕地、梯田多，主要经济作物为柑桔和脐橙。水土保持基础功能主要体现为土壤保持。

区域布局：①对于水土流失严重的坡耕地片区，实施坡改梯建设，适当放宽坡改梯布设的耕地坡度；②对于水土流失严重的山区，实施封山育林，修建人工草场和天然草场，优化植被结构；③在江河湖库周围，扎沟垫地、筑坝拦沙，减少入江入库的泥沙；④适宜地开展生态清洁小流域水土流失综合治理。

3.6.4 沮漳河山地丘陵保土区

该区包括宜昌市远安县、当阳市。土地面积为3 911 km2，水土流失面积为572.31 km2，水土流失面积占土地面积的14.63%，占全市水土流失面积的13.64%。

区域特点：该区西北、东北部地势较高，为山区。其他区域为丘陵、岗地。区域内水系较发达，有沮河、漳河、西河等河流。矿产资源丰富，如煤碳、磷矿等。石漠化分布较广泛，暴雨期易产生泥石流。水土流失严重。经济作物有柑橘、香菇、茶叶和水稻等。水土保持基础功能主要体现为土壤保持。

区域布局：①对于水土流失严重的山区，实施封山育林，退耕还林，坡改梯建设；②在河库周围，修建拦沙坝，做好坡面防护配套措施，减少入河库泥沙；③适宜地开展清洁型小流域水土流失综合治理。

3.6.5 清江山地水源涵养保土区

该区包括宜昌市长阳县、五峰县和宜都市。土地面积为6 859 km2，水土流失面积为1 220.88 km2，水土流失面积占土地面积的17.8%，占全市水土流失面积的29.09%。

区域特点：该区西部群山耸立，地势较高；东南部地势较低，为丘陵地带；区内水系较发达，主要水源为清江及其支流、重要饮用水源地；区内石漠化分布广，滑坡、泥石流频繁发生。农民可用基本农田少，坡耕地和梯田多。水土保持基础功能主要体现为水源涵养、土壤保持。

区域布局：①在清江水土流失较严重地区，实施封禁治理、疏林补植，形成乔、灌、草相结合的立体防护体系；②在荒山荒坡地种植林草或经济果林，鼓励坡耕地退耕还林还草；③在水土流失严重的坡耕地区，实施坡改梯建设，种植农作物，稳定基本农田，并做好坡面配套蓄水保水工程；④在河道两侧及湖库周边，建设植被缓冲带，修建以拦沙坝、谷坊为主的小型拦蓄工程，加强河道建设和整治；⑤适宜地开展清洁小流域水土流失综合治理。

3.6.6 中心城区人居环境维护区

该区包括宜昌市西陵区、伍家岗区、点军区。土地面积为705 km2，水土流失面积为124.24 km2，水土流失面积占土地面积的17.62%，占全市水土流失面积的2.95%。

区域特点：中心城区经济较为发达，城市建设和基础开挖较多，极易产生人为水土流失，因此，其城市水土流失的特点较显著。此外，坡耕地占耕地比重较大，在植被稀疏区，易产生水土流失。水土保持基础功能主要体现为人居环境维护。

区域布局：①对于城市建设和基础设施开挖，及时做好临时堆土苫盖、拦挡；②加强生产建设项目水土保持监管力度，对违法行为进行严格处罚；③加强市民的水土保持意识和做好城市水土保持宣传，共同建设美丽家园；④大力推进城市绿化，对于水土流失严重的坡地，实施坡改梯建设，同时加强水土保持措施的管护。

综上分析：以土壤保持为第一主导基础功能的区域主要集中在秭归县、夷陵区、远安县、当阳市，是全市水土流失相对较严重的区域，也是水土流失治理的重点区域；以生态维护、农田防护为第一主导基础功能的区域主要集中在兴山县、猇亭区、枝江市，是全市重要的生态功能区及水土流失易发区，属于水土流失预防的重点区域；以水源涵养为第一主导基础功能的区域主要集中在长阳县、五峰县、宜都市，是全市以预防为主、兼顾治理的重点区域；以人居环境维护为第一主导基础功能的区域主要集中在中心城区(西陵区、伍家岗区、点军区)，是全市人均生活水平较高、城市化程度较高的区域，也是重点开发区域，应重点加强水土保持监督管理。

因此，沿江平原丘陵农田防护区、香溪河山地生态维护区是全市水土流失预防重点区域，三峡库区山地丘陵保土区、沮漳河山地丘陵保土区是全市水土流失治理的重点区域，清江山地水源涵养保土区是全市以预防为主、兼顾治理的重点区域，中心城区人居环境维护区是全市水土保持重点监督管理区域。

4 结 论

(1)地级市水土保持区划分区成果既要在国家、省级水土保持区划上进行，又要突出地方特点，因地制宜，便于落地实施。

(2)宜昌市水土保持区划采取四级分区体系。一级区为总体格局区，沿用全国水土保持区划一级区；二级区为区域协调区，沿用全国水土保持区划二级区；三级区为战略部署区，沿用全国水土保持区划三级区；四级区为基本功能区，分为6个水土保持四级分区，分别为香溪河山地生态维护区、三峡库区山地丘陵保土区、清江山地水源涵养保土区、沮漳河山地丘陵保土区、中心城区人居环境维护区、沿江平原丘陵农田防护区。

(3)沿江平原丘陵农田防护区水土保持基础功能为农田防护、人居环境维护；香溪河山地生态维护区水土保持基础功能为生态维护；三峡库区山地丘陵保土区水土保持基础功能为土壤保持；沮漳河山地丘陵保土区水土保持基础功能为土壤保持；清江山地水源涵养保土区水土保持基础功能为水源涵养、土壤保持；中心城区人居环境维护区水土保持基础功能为人居环境维护。

(4)因地制宜地开展宜昌市水土流失治理，坚持预防为主，保护水源，加强水土保持重点监管：沿江平原丘陵农田防护区、香溪河山地生态维护区是全市水土流失重点预防区域，三峡库区山地丘陵保土区、沮漳河山地丘陵保土区是全市水土流失重点治理区域，清江山地水源涵养保土区是以预防为主、兼顾治理的重点区域，中心城区人居环境维护区是全市水土保持重点监督管理区域。