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工作之一?；谒拷缍ǖ乃帘３致蔥1]定義與內涵，根據(jù)國家發(fā)展改革委印發(fā)的《美麗中國建設評估指標體系及實施方案》（發(fā)改環(huán)資〔2020〕296號），如何確定美麗中國建設評估指標體系（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22項評估指標之一的水土保持率，具有非常重要的現(xiàn)實意義。2020年10月，中共中央、國務院印發(fā)的《黃河流域生態(tài)保護和高質量發(fā)展規(guī)劃綱要》將水土保持率作為黃河流域生態(tài)保護和高質量發(fā)展主要指標中的一項約束性指標[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)、水土流失重點防治區(qū)以及水土流失類型區(qū)等因素，結合國家和山西省關于主體功能區(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攔沙保土區(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、運城市平陸縣、臨汾市吉縣6個典型縣。在此基礎上，對各典型縣水土流失與水土保持工作進行研究，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。地理坐標為東經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，云中山系縱貫南北，屬于黃河流域汾河水系。境內分布有楊興、泥屯等8條河流。山高坡陡，溝壑縱橫，水土流失嚴重，最高海拔2 101.9 m。屬溫暖帶大陸性季風氣候，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，強度大、歷時短且集中，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。農產品以玉米、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預防區(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

2.1 資料收集及野外調查

根據(jù)研究需要，采用典型調查、重點調查、抽樣調查等不同方法，對陽曲縣自然條件、土地利用、社會經濟狀況、水土流失現(xiàn)狀、水土保持及成效、專項規(guī)劃等有關資料進行收集和調查復核。

2.2 3S技術簡介

運用以地理信息系統(tǒng)為主的3S（GIS、RS、GPS）技術，實現(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)劃等專題圖運用地理信息系統(tǒng)進行疊加分析，形成相應的專題圖件成果，并進行相應的數(shù)據(jù)匯總統(tǒng)計與分析，為定量研究與分析空間分布規(guī)律等提供依據(jù)。

3 指標體系建立與模型研究

3.1 指標體系建立

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

3.1.1 目標層指標

目標層指標為水土保持率，水土保持率（設定為R）單位為%。

3.1.2 指標層指標

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

（2）二級指標。包括2個基本指標和4個調整指標。2個基本指標為無土壤侵蝕面積（設定為S2），微度侵蝕面積（設定為S3）；4個調整指標為水土流失治理面積（設定為S4），水土流失治理面積（達標）（設定為S4-1），人為水土流失防治面積（達標）（設定為S4-2），不需或不能治理的水土流失面積（設定為S5）。

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

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

以上指標單位均為km2。

3.2 水土保持率計算模型

為分析計算縣級行政區(qū)水土保持率閾值建立相應的模型，并在陽曲縣進行驗證分析。水士保持率計算模型可分為靜態(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算周期（年或其他計算周期）內，只考慮自然因素，而不考慮人為調整因素或將其視為一個恒量的水土保持率計算模型。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)模型的基礎上，綜合考慮計算周期內的水士流失綜合治理和人為水土流失綜合防治情況等調整因素，計算水土保持率的定量模型。模型如下：

其中：

3.2.3 其他調整因素

在靜態(tài)或動態(tài)模型中，對于不需或不能恢復治理的水土流失面積，在某一個計算周期內，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。但此項可作為一個動態(tài)數(shù)據(jù)管理項，待將來技術進步、投入增加實施治理后，則實現(xiàn)向水土流失地塊的轉移。即將不需或不能恢復治理的水土流失面積納入非水土流失面積之中，進而計算水土保持率。其計算公式為：

4 計算結果與分析

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度[6]及其面積統(tǒng)計，詳見表1。

表1 陽曲縣不同土地利用類型土壤侵蝕強度及其面積統(tǒng)計

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%。交通運輸用地、水域及水利設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行疊加分析，得到不同植被覆蓋度的土壤侵蝕強度、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

經分析可知，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，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、社會經濟等特征，按照縣級行政區(qū)水土保持率細化研究及模型構建，分別計算分析縣級行政區(qū)水土保持率最小值、最大值以及調整目標值。

（1）水土保持率最小值計算方法。以2019年為基準年，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算方法。根據(jù)典型縣自然條件和社會經濟發(fā)展最優(yōu)狀況，設定其基于某一時段內的最優(yōu)技術和經濟條件實現(xiàn)可治理的水土流失面積得到全面治理，求得預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）水土保持率調整目標值計算方法。為確定某一時段內的水土保持率目標，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（達標）程度、人為水土流失防治（達標）情況，并扣除該時段內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整目標值。另外，可根據(jù)上述治理的進度，計算并確定各年度或計算期的階段水土保持率目標。

4.6.2 研究區(qū)水土保持率最小值計算

根據(jù)2019年水土流失動態(tài)監(jiān)測成果，以2019年為基準，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算方法，利用式（6）和（8）計算得到陽曲縣預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、最大值計算結果，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)文明建設要求，合理確定不同年份或時段的水土保持率目標。由上可知，陽曲縣水土保持率閾值范圍為70.10%～90.69%。

5 主要結論與建議

5.1 主要結論

依據(jù)水利部界定的水土保持率含義，結合研究區(qū)自然概況、社會經濟情況、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化目標，提出相應的指標體系，構建水土保持率計算模型，開展研究區(qū)水土保持率細化研究。

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，計算得到水土保持率指標值。

根據(jù)陽曲縣水土保持率最小值、最大值計算結果，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)文明建設要求，合理確定不同年份或時段的水土保持率目標。

5.2 建議

應進一步細化縣級行政區(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，加強地面觀測，分析土壤侵蝕強度、面積及其動態(tài)變化，結合科學研究成果準確計算或評價水土保持率各指標值，提高水土保持率計算的準確性和科學性。

水土保持率已被納入美麗中國建設評估指標體系和《黃河流域生態(tài)保護和高質量發(fā)展規(guī)劃綱要》。要發(fā)揮水土保持率的目標引領作用，還需結合山西省開展的市縣水土保持率研究成果復核確認目標值。在此基礎上，結合實際分解到縣級，并納入相關規(guī)劃，明確任務，精準施策，切實抓好水土保持率在水土保持工作中的應用。