馬河小流域水土流失成因及綜合治理效益探析

宋世杰，邱丹丹，張清怡，牧明印

(武漢工程大學 資源與安全工程學院，湖北 武漢 430073)

1 引言

土地退化的原因有多種，但最根本的是水土流失，也是導致生態環境惡化的重要因素之一[1]。我國是世界上水土流失最嚴重的國家之一，根據第一次全國水利普查成果顯示，中國現有水土流失面積294.9萬km2[2]。黨的“十八大”把生態文明建設納入中國特色社會主義事業總布局，黨的“十九大”指出：“建設生態文明是中華民族永續發展的千年大計”[3]。

因此，響應國家政策積極參與水土保持工作和水生態文明建設是實現美麗中國的重要基礎工作。本文以馬河小流域綜合治理為研究對象進行探討。馬河貫穿松柏鄉，是項目區重要的生態功能區，進行生態清潔小流域建設可以在滿足水土資源和生態環境承受能力的前提下，改善河流水質并實現區內群眾的資源開發、生產、生活需要。因此，抓好小流域綜合治理是必須長期堅持的主要任務，對推進社會主義新農村建設，改善當地農業生產條件，加快推進當地生態環境系統建設具有重要意義，真正把“綠水青山”打造成帶動群眾脫貧致富的“金山銀山”[4]。

2 馬河小流域概況

2.1 自然概況

馬河小流域位于湖南省永州市江永縣東南部松柏瑤族鄉范圍內，永明河一級支流馬河流域的中上游，流域面積為59.82 km2，流域范圍地理坐標為：東經l11°22′46″～111°27′16″，北緯25°06′46″～25°12′18″，流域中各程度水土流失面積總和占總面積的31.15%為18.63 km2，年土壤侵蝕量達到3.22萬t，土壤侵蝕模數1727 t(km2·a)，治理面積為16.53 km2其中生態自然修復區面積1291 hm2，綜合治理區面積361.92 hm2。項目區內水系發育，溪河密布，河網密度0.85 km/km2，年平均徑流量0.73 m3/s。項目區土壤類型豐富包括紅、黃壤土以及水稻土，由于土層淺薄、土壤疏松并且有機質含量較低，以至土壤抗蝕力弱。小流域氣候類型為中亞熱帶季風濕潤氣候，年降雨量較大，植被覆蓋率為63.35%，植被類型以常綠闊葉混交林、常綠落葉闊葉混交林、常綠針葉林和灌木草叢為主。

2.2 項目區水土流失特征分析

在水土流失現狀調查過程中，依據1∶10000地形圖，結合野外實地對比勾畫圖斑和典型流失區實地情況，并確認當地侵蝕類型以水力侵蝕為主及輕微的重力侵蝕，勘測項目區內的土壤剖面對水土流失的危害進行典型調查。項目區水土流失特征如下：項目區主要侵蝕類型為水蝕，由于氣候類型和土壤質地原因，主要侵蝕外營力是地表徑流和降雨[5]。

水土流失面積大、分布廣、強度大同時受人為活動的影響大，產砂量大小和流失物質顆粒粗細直接影響山塘庫及河道的清潔能力，項目區產砂量大且流失物質的顆粒粗，流失物質沉積的體積大、速度快，造成山塘庫淤泥堆積嚴重，工程效益低，影響山塘庫周邊地區居民安全，加大了洪澇災害的可能性，嚴重威脅到中下游人民的生命財產安全。

2.3 水土流失類型、面積、程度

小流域主要以水蝕為主的水土流失形式，其表現有面蝕、溝蝕兩種侵蝕形式。面蝕是位于斜坡地下分水線附近裸露松散的土質在斜坡地上所發生的一種降雨、徑流侵蝕，主要有雨滴灑蝕,層流侵蝕，坡面小孔溝滲蝕三種不同的侵蝕形式共同組成。而溝蝕則指的是坡面徑流集中地沖蝕土壤和其他母質，合力沖刷形成溝壑槽的一種侵蝕形態,重力侵蝕相對較少[6]。

調查項目區水土流失總面積為18.63 km2是項目區總面積的31.15%。將流失程度分為三級：包括有面積15.26 km2的輕度流失，輕度流失面積最大占總流失面積81.89%；中度流失面積較小為3.28 km2，占總流失面積17.63%，強烈流失面積最小，但其治理難度最大有0.09 km2，占總流失面積0.48%，具體見表1。

表1 水土流失面積統計

3 項目區水土流失成因分析

對水土流失的成因進行分析是開展水土保持工作的前提，是制定土壤流失方案的必要過程。針對不同區域不同的水土流失原因，因地制宜采取恰當的治理方案，才能得到事半功倍的效果[7]。本文從人為因素和自然因素兩方面來分析流域內水土流失的原因。

3.1 人為因素的影響

導致水土流失的關鍵性因素是人類不合理的社會經濟活動，分析項目區不合理的人為社會經濟活動主要表現在以下幾個方面。

(1)開發建設不規范。交通設施建設及開釆礦山等項目破壞地表植被，沒有采取水土保持有關措施，導致水土流失嚴重。

(2)植被破壞嚴重，流失加劇。不講立地條件釆取“一刀切”的全墾造林等，破壞大量森林植被致使土壤疏松，降雨后徑流外營力加大加劇了水土流失的發生發展。

(3)不合理的墾復耕作方式。幼林和經濟林全墾培育由于普遍采取了全墾整地方式，且林種單一，以及對經濟林實行全墾撫育，破壞林地灌草植被，加劇了水土流失。同時項目區存在坡耕地的耕作方式，無法保水保田造成水土流失，而耕作比例越大，造成水土流失越嚴重。

(4)項目區排灌體系不完善，徑流無序亂流，造成大量的地表沖刷，水土流失嚴重。

3.2 自然因素的影響

(1)氣候因素。氣候因素包括氣壓、氣溫、濕度降水、雷暴、輻射等，其中降水是造成以水蝕為主的水土流失類型發生的主要原因，當降水量巨大時將引發更為強烈的水土流失現象[8]。馬河小流域每年有68%的暴雨集中在4～6月份，強度大，次數多。暴雨或大雨會引起山洪暴發，造成水土流失[9]。

(2)地貌因素。項目區地貌以崗丘為主，15°～25°低山丘陵地的地區極易產生水土流失，立地相同的情況下，坡度的陡峭程度直接影響雨水沖刷的強度，暴雨的沖擊下，雨水帶走土粒的同時帶走了大量砂石。

(3)土壤質地因素。項目區多種土壤類型中山地黃壤土多為強烈面蝕，嚴重的地段，往往是面蝕與溝蝕重迭發生。花崗巖、石灰巖母巖礦物質復雜，熱濕膨脹，冷干收縮，風化快，加之植被稀少，土層薄而疏松，石粒含量大，保水力差，極易被雨水沖刷。

(4)植被因素。植被具有阻擋或阻緩地表水沖刷山上泥土下泄的功能，減少水土流失的危害。經調查發現馬河小流域范圍水土流失狀態輕度的地區內，都存在較高的植被覆蓋率的特點；其植被覆蓋率低的地區中，由于樹木和林草的分布不均勻，植物的郁閉度為低度，導致地表土壤疏松，致使草本植物無法快速成長，加劇了地表土壤流失。

4 水土流失危害及主要防治措施

4.1 水土流失危害

自然生態系統的相對平衡受水土流失的影響，制約了當地社會生產、生活經濟的發展。水土流失危害集中體現在土壤、河流、地質、氣候和農業生產，對土壤的危害表現為土壤中有機質、氮、磷、鉀養分大量流失，土地生產能力下降，土壤顆粒變粗，結構松散，地力減退，產量低微。水土流失對河道的危害主要體現在泥土沙石的快速下泄，沉積在河道導致河床上升，河道水流不通，河堤的防洪閾值下降，直接威脅到沿岸人民的人身財產安全[10]。

水土流失同時可能導致山體的滑坡、泥石流等重大災害發生，破壞公路影響交通網絡正常運行。嚴重的水土流失會使區域氣候環境改變，生態系統的平衡遭到破壞，導致頻繁發生自然災害[11]。生態環境遭到破壞的同時，對農業的發展和生產產生不良的影響，持續降低農業的產值，損害農民的利益。

4.2 主要防治措施

根據馬河小流域項目區區域特點，共分為三個水土保持防治區，包括生態自然修復區、綜合治理區和溝(河)道及湖庫周邊整治區。

生態自然修復區治理面積12.91 km2，設置封禁治理1291.43 hm2。其中，封禁補植821.13 hm2、半封470.30 hm2。

綜合治理區設置水土保持林、經果林、小型水利水保工程、面源污染治理工程和人居環境綜合整治工程。其中，水土保持林243.46 hm2、經果林118.46 hm2；小型水利水保工程40處，含排灌溝渠11.11 km、渠道整修1.58 km、沉砂池20個、山塘整修2座、生產道路5.99 km；面源污染治理中，含回收地膜6385 kg、控制農藥施用436 hm2、控制化肥施用436 hm2、人工濕地0.3 hm2、生態溝5.69 km；人居環境綜合整治工程中，含垃圾處理設施188個、廁所改造8個、人工濕地0.40 hm2，村莊綠化美化0.42 hm2休閑廣場900 m2、路面硬化0.36 km，其他工程34處(標志牌34塊)。

溝(河)道及湖庫周邊區設置護岸工程1530 m、溝道垃圾處理622 m3、人工挖淤泥流沙1100 m3。

5 綜合治理效益分析

5.1 經濟效益

經濟效益是指在實施水土保持措施的土地上生長的產品產生的經濟效益，主要包括：栽植經濟林增加的經濟收益；水土保持林、封禁治理每年林木蓄積量增加產生的經濟效益等；渠道、溝道湖庫周邊整治后對周邊糧食與經濟作物增產效益[12]。

經計算，本項目區按照上述規劃實施后，在經濟計算期內經濟內部收益率為11.32%，經濟凈現值為742.72萬元，經濟效益費用比為1.86，效益較為明顯。

5.2 生態效益

5.2.1 蓄水保土效益

通過水土保持綜合治理體系的建立，項目區的水土流失得到完全控制，基本形成坡面喬灌、草多層覆蓋，林草措施與工程措施相結合的立體防護體系，小流堿內蓄水保土能力明顯增強。根據已治理的觀測數據，確定小流域內各項水土保持措施蓄水保土效益指標，具體見表2。

經測算，馬河小流域各項生物措施和工程措施在全面治理后，可發揮實際效益每年保水4994萬m3，保土2.95萬t。

表2 蓄水保土效益指標

5.2.2 面源污染防治效益

通過綜合治理，流域內使用高效低毒農藥、化肥的數量大大降低，可使生態農業意識大大加強，土地污染面積大幅度降低。經測算，新建工程年減少化肥施用量67532 kg，達到每年化肥使用量小于250 kg/hm2的目標；年減少農藥施用量1046 kg，農藥種類主要以生物農藥為主，用量符合GB4285的規定；年處理生活垃圾量898 t，年處理污水量22062 t。

5.2.3 改善人居和生態環境效益

流域內垃圾、污水得到有效治理，房前屋后通過種植花草果樹，人居環境得到大大改善，打造出“美麗中國”概念的最小單元。

通過全面對水土保持綜合治理體系的完善，加快了流域內水土流失面積縮減的速度，水土流失狀況得到有效控制，通過封禁治理植被得到快速恢復和成長，植被覆蓋度和郁閉度得到顯著提升，地表土壤流失程度大為減輕，使生態環境得到修復。

項目區植物群落結構優化升級，使植物群落從單一種群向多種群、多層次植物群落結構進行演替，為野生動物提供良好的棲息生育場所[13]。

5.3 社會效益

馬河生態清潔小流域建設，生物措施采取封山禁牧、封育保護等，工程措施采取清淤護岸、綠化、垃圾污水處理等，社會效益明顯。宣傳、示范作用效果良好，水土保持意識大幅度提高，水土保持生態清潔概念深入人心，有效提高了人們的綜合素質。地表植被覆蓋率的提高，土壤侵蝕量大大減少，水土流失對土地的破壞最大限度的緩解。同時增強了防洪能力；降低了溝道、河流的洪水、泥沙危害；保護了土壤肥力；完善了農業基礎設施。居民飲水和土地澆灌條件提升，促使田地抗旱能力得以加強，產值持續上漲。土地利用布局優化和農村產業結構升級，提升土地生產轉化率，資源合理配置，環境質量改善，農村勞動力得以解放，農村風貌整潔美麗，營造濃厚文明氛圍。

通過綜合開發，多種經營，使人口、資源、環境與經濟發展走上良性循環，為實現美麗馬河打下了良好基礎。

6 結語

以馬河小流域為例，對流域的自然狀況、社會經濟狀況以及水土流失類型、面積、程度進行了調查研究，分析了其水土流失的成因包括人為因素和自然因素兩個主要部分。根據水土流失狀況和成因制定對應的生物措施和工程措施，達到水土保持的效果。經過對社會、經濟、生態三方面效益分析以驗證治理效果，最終使項目區人文生態環境得到改善，人民生活水平有所提高。同時進一步擴大經濟林規模，推動綠色產業基地建設，提高了農村經濟水平，增加了農民收入，同時村容村貌也得到大幅度改善，呈現出生態環境良好、生態文化繁榮、生態產業興旺、村民生活富裕、人與自然和諧的美好景象[14]。