马河小流域水土流失成因及综合治理效益探析

宋世杰，邱丹丹，张清怡，牧明印

(武汉工程大学 资源与安全工程学院，湖北 武汉 430073)

1 引言

土地退化的原因有多种，但最根本的是水土流失，也是导致生态环境恶化的重要因素之一[1]。我国是世界上水土流失最严重的国家之一，根据第一次全国水利普查成果显示，中国现有水土流失面积294.9万km2[2]。党的“十八大”把生态文明建设纳入中国特色社会主义事业总布局，党的“十九大”指出：“建设生态文明是中华民族永续发展的千年大计”[3]。

因此，响应国家政策积极参与水土保持工作和水生态文明建设是实现美丽中国的重要基础工作。本文以马河小流域综合治理为研究对象进行探讨。马河贯穿松柏乡，是项目区重要的生态功能区，进行生态清洁小流域建设可以在满足水土资源和生态环境承受能力的前提下，改善河流水质并实现区内群众的资源开发、生产、生活需要。因此，抓好小流域综合治理是必须长期坚持的主要任务，对推进社会主义新农村建设，改善当地农业生产条件，加快推进当地生态环境系统建设具有重要意义，真正把“绿水青山”打造成带动群众脱贫致富的“金山银山”[4]。

2 马河小流域概况

2.1 自然概况

马河小流域位于湖南省永州市江永县东南部松柏瑶族乡范围内，永明河一级支流马河流域的中上游，流域面积为59.82 km2，流域范围地理坐标为：东经l11°22′46″～111°27′16″，北纬25°06′46″～25°12′18″，流域中各程度水土流失面积总和占总面积的31.15%为18.63 km2，年土壤侵蚀量达到3.22万t，土壤侵蚀模数1727 t(km2·a)，治理面积为16.53 km2其中生态自然修复区面积1291 hm2，综合治理区面积361.92 hm2。项目区内水系发育，溪河密布，河网密度0.85 km/km2，年平均径流量0.73 m3/s。项目区土壤类型丰富包括红、黄壤土以及水稻土，由于土层浅薄、土壤疏松并且有机质含量较低，以至土壤抗蚀力弱。小流域气候类型为中亚热带季风湿润气候，年降雨量较大，植被覆盖率为63.35%，植被类型以常绿阔叶混交林、常绿落叶阔叶混交林、常绿针叶林和灌木草丛为主。

2.2 项目区水土流失特征分析

在水土流失现状调查过程中，依据1∶10000地形图，结合野外实地对比勾画图斑和典型流失区实地情况，并确认当地侵蚀类型以水力侵蚀为主及轻微的重力侵蚀，勘测项目区内的土壤剖面对水土流失的危害进行典型调查。项目区水土流失特征如下：项目区主要侵蚀类型为水蚀，由于气候类型和土壤质地原因，主要侵蚀外营力是地表径流和降雨[5]。

水土流失面积大、分布广、强度大同时受人为活动的影响大，产砂量大小和流失物质颗粒粗细直接影响山塘库及河道的清洁能力，项目区产砂量大且流失物质的颗粒粗，流失物质沉积的体积大、速度快，造成山塘库淤泥堆积严重，工程效益低，影响山塘库周边地区居民安全，加大了洪涝灾害的可能性，严重威胁到中下游人民的生命财产安全。

2.3 水土流失类型、面积、程度

小流域主要以水蚀为主的水土流失形式，其表现有面蚀、沟蚀两种侵蚀形式。面蚀是位于斜坡地下分水线附近裸露松散的土质在斜坡地上所发生的一种降雨、径流侵蚀，主要有雨滴洒蚀,层流侵蚀，坡面小孔沟渗蚀三种不同的侵蚀形式共同组成。而沟蚀则指的是坡面径流集中地冲蚀土壤和其他母质，合力冲刷形成沟壑槽的一种侵蚀形态,重力侵蚀相对较少[6]。

调查项目区水土流失总面积为18.63 km2是项目区总面积的31.15%。将流失程度分为三级：包括有面积15.26 km2的轻度流失，轻度流失面积最大占总流失面积81.89%；中度流失面积较小为3.28 km2，占总流失面积17.63%，强烈流失面积最小，但其治理难度最大有0.09 km2，占总流失面积0.48%，具体见表1。

表1 水土流失面积统计

3 项目区水土流失成因分析

对水土流失的成因进行分析是开展水土保持工作的前提，是制定土壤流失方案的必要过程。针对不同区域不同的水土流失原因，因地制宜采取恰当的治理方案，才能得到事半功倍的效果[7]。本文从人为因素和自然因素两方面来分析流域内水土流失的原因。

3.1 人为因素的影响

导致水土流失的关键性因素是人类不合理的社会经济活动，分析项目区不合理的人为社会经济活动主要表现在以下几个方面。

(1)开发建设不规范。交通设施建设及开釆矿山等项目破坏地表植被，没有采取水土保持有关措施，导致水土流失严重。

(2)植被破坏严重，流失加剧。不讲立地条件釆取“一刀切”的全垦造林等，破坏大量森林植被致使土壤疏松，降雨后径流外营力加大加剧了水土流失的发生发展。

(3)不合理的垦复耕作方式。幼林和经济林全垦培育由于普遍采取了全垦整地方式，且林种单一，以及对经济林实行全垦抚育，破坏林地灌草植被，加剧了水土流失。同时项目区存在坡耕地的耕作方式，无法保水保田造成水土流失，而耕作比例越大，造成水土流失越严重。

(4)项目区排灌体系不完善，径流无序乱流，造成大量的地表冲刷，水土流失严重。

3.2 自然因素的影响

(1)气候因素。气候因素包括气压、气温、湿度降水、雷暴、辐射等，其中降水是造成以水蚀为主的水土流失类型发生的主要原因，当降水量巨大时将引发更为强烈的水土流失现象[8]。马河小流域每年有68%的暴雨集中在4～6月份，强度大，次数多。暴雨或大雨会引起山洪暴发，造成水土流失[9]。

(2)地貌因素。项目区地貌以岗丘为主，15°～25°低山丘陵地的地区极易产生水土流失，立地相同的情况下，坡度的陡峭程度直接影响雨水冲刷的强度，暴雨的冲击下，雨水带走土粒的同时带走了大量砂石。

(3)土壤质地因素。项目区多种土壤类型中山地黄壤土多为强烈面蚀，严重的地段，往往是面蚀与沟蚀重迭发生。花岗岩、石灰岩母岩矿物质复杂，热湿膨胀，冷干收缩，风化快，加之植被稀少，土层薄而疏松，石粒含量大，保水力差，极易被雨水冲刷。

(4)植被因素。植被具有阻挡或阻缓地表水冲刷山上泥土下泄的功能，减少水土流失的危害。经调查发现马河小流域范围水土流失状态轻度的地区内，都存在较高的植被覆盖率的特点；其植被覆盖率低的地区中，由于树木和林草的分布不均匀，植物的郁闭度为低度，导致地表土壤疏松，致使草本植物无法快速成长，加剧了地表土壤流失。

4 水土流失危害及主要防治措施

4.1 水土流失危害

自然生态系统的相对平衡受水土流失的影响，制约了当地社会生产、生活经济的发展。水土流失危害集中体现在土壤、河流、地质、气候和农业生产，对土壤的危害表现为土壤中有机质、氮、磷、钾养分大量流失，土地生产能力下降，土壤颗粒变粗，结构松散，地力减退，产量低微。水土流失对河道的危害主要体现在泥土沙石的快速下泄，沉积在河道导致河床上升，河道水流不通，河堤的防洪阈值下降，直接威胁到沿岸人民的人身财产安全[10]。

水土流失同时可能导致山体的滑坡、泥石流等重大灾害发生，破坏公路影响交通网络正常运行。严重的水土流失会使区域气候环境改变，生态系统的平衡遭到破坏，导致频繁发生自然灾害[11]。生态环境遭到破坏的同时，对农业的发展和生产产生不良的影响，持续降低农业的产值，损害农民的利益。

4.2 主要防治措施

根据马河小流域项目区区域特点，共分为三个水土保持防治区，包括生态自然修复区、综合治理区和沟(河)道及湖库周边整治区。

生态自然修复区治理面积12.91 km2，设置封禁治理1291.43 hm2。其中，封禁补植821.13 hm2、半封470.30 hm2。

综合治理区设置水土保持林、经果林、小型水利水保工程、面源污染治理工程和人居环境综合整治工程。其中，水土保持林243.46 hm2、经果林118.46 hm2；小型水利水保工程40处，含排灌沟渠11.11 km、渠道整修1.58 km、沉砂池20个、山塘整修2座、生产道路5.99 km；面源污染治理中，含回收地膜6385 kg、控制农药施用436 hm2、控制化肥施用436 hm2、人工湿地0.3 hm2、生态沟5.69 km；人居环境综合整治工程中，含垃圾处理设施188个、厕所改造8个、人工湿地0.40 hm2，村庄绿化美化0.42 hm2休闲广场900 m2、路面硬化0.36 km，其他工程34处(标志牌34块)。

沟(河)道及湖库周边区设置护岸工程1530 m、沟道垃圾处理622 m3、人工挖淤泥流沙1100 m3。

5 综合治理效益分析

5.1 经济效益

经济效益是指在实施水土保持措施的土地上生长的产品产生的经济效益，主要包括：栽植经济林增加的经济收益；水土保持林、封禁治理每年林木蓄积量增加产生的经济效益等；渠道、沟道湖库周边整治后对周边粮食与经济作物增产效益[12]。

经计算，本项目区按照上述规划实施后，在经济计算期内经济内部收益率为11.32%，经济净现值为742.72万元，经济效益费用比为1.86，效益较为明显。

5.2 生态效益

5.2.1 蓄水保土效益

通过水土保持综合治理体系的建立，项目区的水土流失得到完全控制，基本形成坡面乔灌、草多层覆盖，林草措施与工程措施相结合的立体防护体系，小流堿内蓄水保土能力明显增强。根据已治理的观测数据，确定小流域内各项水土保持措施蓄水保土效益指标，具体见表2。

经测算，马河小流域各项生物措施和工程措施在全面治理后，可发挥实际效益每年保水4994万m3，保土2.95万t。

表2 蓄水保土效益指标

5.2.2 面源污染防治效益

通过综合治理，流域内使用高效低毒农药、化肥的数量大大降低，可使生态农业意识大大加强，土地污染面积大幅度降低。经测算，新建工程年减少化肥施用量67532 kg，达到每年化肥使用量小于250 kg/hm2的目标；年减少农药施用量1046 kg，农药种类主要以生物农药为主，用量符合GB4285的规定；年处理生活垃圾量898 t，年处理污水量22062 t。

5.2.3 改善人居和生态环境效益

流域内垃圾、污水得到有效治理，房前屋后通过种植花草果树，人居环境得到大大改善，打造出“美丽中国”概念的最小单元。

通过全面对水土保持综合治理体系的完善，加快了流域内水土流失面积缩减的速度，水土流失状况得到有效控制，通过封禁治理植被得到快速恢复和成长，植被覆盖度和郁闭度得到显著提升，地表土壤流失程度大为减轻，使生态环境得到修复。

项目区植物群落结构优化升级，使植物群落从单一种群向多种群、多层次植物群落结构进行演替，为野生动物提供良好的栖息生育场所[13]。

5.3 社会效益

马河生态清洁小流域建设，生物措施采取封山禁牧、封育保护等，工程措施采取清淤护岸、绿化、垃圾污水处理等，社会效益明显。宣传、示范作用效果良好，水土保持意识大幅度提高，水土保持生态清洁概念深入人心，有效提高了人们的综合素质。地表植被覆盖率的提高，土壤侵蚀量大大减少，水土流失对土地的破坏最大限度的缓解。同时增强了防洪能力；降低了沟道、河流的洪水、泥沙危害；保护了土壤肥力；完善了农业基础设施。居民饮水和土地浇灌条件提升，促使田地抗旱能力得以加强，产值持续上涨。土地利用布局优化和农村产业结构升级，提升土地生产转化率，资源合理配置，环境质量改善，农村劳动力得以解放，农村风貌整洁美丽，营造浓厚文明氛围。

通过综合开发，多种经营，使人口、资源、环境与经济发展走上良性循环，为实现美丽马河打下了良好基础。

6 结语

以马河小流域为例，对流域的自然状况、社会经济状况以及水土流失类型、面积、程度进行了调查研究，分析了其水土流失的成因包括人为因素和自然因素两个主要部分。根据水土流失状况和成因制定对应的生物措施和工程措施，达到水土保持的效果。经过对社会、经济、生态三方面效益分析以验证治理效果，最终使项目区人文生态环境得到改善，人民生活水平有所提高。同时进一步扩大经济林规模，推动绿色产业基地建设，提高了农村经济水平，增加了农民收入，同时村容村貌也得到大幅度改善，呈现出生态环境良好、生态文化繁荣、生态产业兴旺、村民生活富裕、人与自然和谐的美好景象[14]。