江苏省水土流失成因及易发区划分方法研究

陆欢欢，汤建熙，樊峻江，吴嘉裕，刘敏昊，李 盟，赵言文

(1．南京农业大学 资源与环境科学研究院，江苏 南京210095;2．江苏省水土保持办公室，江苏 南京210029;3．江苏省农村水利科技发展中心，江苏 南京210029;4．江苏省水土保持生态环境监测总站，江苏 南京210029)

(责任编辑 赵文礼)

2011年3月1日实施的新水土保持法第二十五条规定:“在山区、丘陵区、风沙区以及水土保持规划确定的容易发生水土流失的其他区域开办可能造成水土流失的生产建设项目，生产建设单位应当编制水土保持方案”。通过对该条法律的学习与领会，条文中所说的“容易发生水土流失的其他区域”可解读为平原区的水土流失易发区。本研究在对江苏省水土流失现状及影响因素进行分析的基础上，结合本省实际情况和区域特点，提出了划分江苏省水土流失易发区应遵循的原则，建立了易发区划分的评价指标体系，提出了划分的方法，旨在为之后的具体划分工作提供技术支持。

1 江苏省概况

1．1 自然社会经济概况

江苏省位于我国大陆东部沿海，属长江三角洲地区，东濒黄海，海岸线长954 km，总面积10．67 万km2;地形以平原为主，地势平坦，部分地区分布有低山、丘陵、岗地。全省地处江、淮、沂、沭、泗水的下游，省内水系分属长江、淮河两大流域，其中长江流域面积3．86万km2，淮河流域面积6．29 万km2，水面面积约占总面积的16．86%，水陆比例之高位居全国首位。

江苏省属我国亚热带向暖温带过渡地带，年平均气温13 ～16 ℃，年均降水量800 ～1 200 mm，植被类型由北向南依次为落叶阔叶林、落叶常绿阔叶混交林和常绿阔叶林，土壤以耕种土壤为主。生态环境质量均处于良好状态，具有较丰富的光、热、水资源。

江苏省属我国经济发达地区，2011年全省实现地区生产总值超过4．8 万亿元，年增长11%左右，人均GDP 突破6 万元，规模以上工业增加值2．5 万亿元，产值突破10 万亿元，继续位居全国前列。全省土地利用以农业用地为主，但建设用地比例高于全国平均水平、未利用地低于全国平均水平。

1．2 水土流失概况

江苏省水土流失主要分布在丘陵山区(低山、丘陵、岗地)和平原沙土区，大部分地区以水力侵蚀为主，侵蚀形式主要为面蚀和沟蚀，个别地区堆土、河道坡面不稳定造成滑坡等重力侵蚀，黄河故道高亢平原沙土区和沿海平原沙土区的少部分地区还存在风蚀现象［1］。

江苏省的丘陵山区面积占全省总面积的三成左右，水土流失严重的丘陵地区平均土壤侵蚀模数约为2 000 t/(km2·a)，丘陵山区的水土流失主要集中在南部的宁镇扬、宜潥低山丘陵区，西部的盱眙、泗洪低山丘陵岗地区和北部的徐连低山丘陵区。平原地区表面看无明显的水土流失，但实际上水土流失不仅存在且在一定范围内还很严重，这些地区的土壤侵蚀模数一般在1 500 t/(km2·a)以上，严重地区超过10 000 t/(km2·a)［2］。平原沙土区的水土流失主要集中在废黄河高亢平原沙土区、沿海平原沙土区和通扬运河以南的高沙土区。

江苏省水土流失以轻度、微度流失为主，流失强度与面积的地域分布特征差异明显。据遥感调查统计，2007年全省轻度以上水土流失面积6 279 km2，占全省土地总面积的6．1%，其中丘陵山区流失面积4 018 km2，平原沙土区2 261 km2，分别占全省水土流失面积的64．0%、36．0%。

随着城市化进程的加快，城市中开发区建设以及大规模的基础设施和生产设施建设、房地产开发等造成的水土流失日趋严重。据对全省2006—2011年期间开工和验收的省级典型生产建设项目进行统计，全省各类生产建设项目共计200 多个，年均占地面积达4 615．04 km2。据分析，全省的生产建设项目主要为堤防河道整治类、铁路类、火电类、管线类、水利水电和输变电类，占用、扰动土地面积占开发建设区总面积的88．31%，全省每年因生产建设项目造成的水土流失面积达6 000 多km2。

2 水土流失的影响因素

2．1 自然因素

(1)降雨。降雨是引起水土流失的直接动力因子，实际研究中多采用降雨侵蚀力来反映降雨对水土流失的影响。降雨侵蚀力因子R 值与降雨量、降雨强度、降雨历时等因素有关，一般情况下，降雨量越大、降雨强度越大、降雨历时越长，水土流失量就越大。江苏省地处北亚热带和暖温带气候区，降雨丰沛但分布不均，降雨量主要集中在每年的5—9月份。山丘区地势落差较大、坡度较陡，在降雨、径流等作用下很容易发生面蚀和沟蚀，土质松散的沙土区、河道区，尤其是那些新开河沟的坡面，由于无良好的防护措施，所以当遇到排洪量大速度快、汛期时间长、水位变幅大的情景时，河沟坡面易坍塌，造成河床淤积。

(2)土壤。土壤可蚀性因子K 是度量土壤是否易受侵蚀的重要指标，它与土壤类型、土壤质地和土壤有机质含量有较高的相关性。一般情况下，砂土水土流失最严重，黏土水土流失最轻;土壤有机质含量越低、土地越贫瘠就越易造成土壤侵蚀［3］。江苏省以壤土为主，由北向南依次为棕壤、淋溶褐土、黄棕壤和黄壤等［4］，壤土结构较密实，抗蚀能力较强，无人为扰动的自然状态下水土流失不大。但在黄河故道沿线以及通南与沿海地区存在较广的砂土、粉砂壤土，这些土壤结构疏松、抗侵蚀能力弱，在雨水和风力作用下易流失，造成河沟淤积。

(3)植被。植被防止土壤侵蚀的作用主要包括对降雨动能的削减作用、保水作用和抗侵蚀作用，同裸露坡地相比，有植被覆盖的土地水土流失会大大减少［5］。影响水土流失的植被因子包括植物种类、植被类型、郁闭度、覆盖度。在一定范围内，林木郁闭度或林草植被覆盖度越高，其防治水土流失的效果就越好。江苏省森林植被主要分布在约占总面积5%的丘陵、低山地区，平原沙土区部分河沟坡面缺少植被覆盖，雨滴击打使坡面出现密集的细沟并进而发展成为切沟;沿海平原的沙质土地土层厚度不足10 cm，地表植被一旦破坏，沙化速度极快，易造成水土流失;部分山丘区林草稀疏、土薄缺水、植被覆盖率低，水土流失严重。因此，缺乏植被固结土壤、截留雨水等作用是部分地区水土流失较易发生的一个重要原因。

(4)地形地貌。地形与地貌是在造山运动与夷平运动共同作用下形成的，它是水土流失发生发展的必要条件，主要指标包括海拔、相对高差、地形坡度和坡长。一般情况下，海拔不是影响水土流失的主要因素，相对高差(起伏高度)是水土流失发生发展的必要条件，地形坡度和坡长是影响水土流失强度的直接因素。地形起伏度越大、坡面越陡越长，水土流失发生发展的程度就越严重［6］。江苏省陆上地貌以平原为主，地形地貌总体起伏度变化不大，地势平坦，但部分地区相对高差可达300 m。因此，全省境内平原地区水土流失多为面蚀，低山、丘陵和岗地较易发生沟蚀。

2．2 人为因素

人类不合理的经济活动是加剧水土流失的决定性因素。人类活动对水土流失的破坏有植被破坏、土地不合理利用、生产建设项目扰动地表以及水保意识薄弱造成的水土流失等，其中生产建设项目诱发的水土流失已成为江苏省新增水土流失的重要组成部分。生产建设项目导致的水土流失可分为三大类［7］:第一类是工程建设占用大量土地，一方面在建设期内建筑工地闲置堆放表土易造成水土流失，另一方面是大量堆放临时表土的堆土场和堆放弃土(渣)的弃土场造成的水土流失;第二类是在道路建设过程中开挖边坡、构筑人工边坡、破坏下垫面条件造成的水土流失;第三类是随着城市化进程的加快、劳动力的转型和城市人口的增加，城市边缘土地利用方式发生了很大变化，在土地利用转型的过程中也会造成水土流失。

3 水土流失易发区划分的原则

水土流失易发区的划分既要考虑划分方法的科学性、合理性，又要考虑实际的可操作性。结合江苏省的实际，水土流失易发区的划分应实行宏观和量化相结合，以宏观为主、量化为辅，此外还应遵循以下原则。

3．1 易发区划分要与当地的社会经济发展程度相关联

社会经济发展水平越低、经济越贫困，水土流失就越严重。第宝锋等［8］的研究表明，我国的水土流失区与贫困人口的空间分布具有地理耦合性，二者相互影响、互为因果，形成“贫困—人口压力—水土流失—生态恶化—贫困加剧”的怪圈。但随着城市化、工业化和交通基础设施建设进程的加快，经济发达地区的水土流失也会出现日趋严重的局面。

江苏省是我国重要的经济中心，社会经济发展迅速，全省生产总值从1997年的6 680．34 亿元增加到2005年的18 305．66亿元，全省城市化水平从1997年的31．50%提高到2005年的50．50%。随着经济的发展和城市化水平的提高，建设用地也呈快速扩张趋势，由1997年的158．42 万hm2扩大到2005年的183．15万hm2，增长率达15．61%。建设用地的增加，将不可避免地会扰动地表，增加土石开挖量，从而造成水土流失。

此外，江苏省人多地少，目前正处于城市化和工业化发展的高峰期，城镇工矿、区域交通、水利等基础设施和新农村建设用地等都形成了对建设用地的刚性需求，但又要确保全省耕地和基本农田的稳定，这就要求江苏省加大对土地开发整理的力度。在土地开发整理过程中，表土剥离层虽不厚但涉及的面积大，表土剥离量大，易造成水土流失;在管道布设以及渠道、排水沟道开挖过程中会存在土石方开挖及回填，也会造成一定的水土流失。因此，易发区划分应充分考虑当地社会经济发展程度，经济发达但水土流失严重的地区应划入易发区。

3．2 易发区划分要与当地人民群众对生态环境的要求程度相关联

随着城市经济的不断发展和居民生活水平的不断提高，人们对生态环境的要求越来越高，优美、舒适的居住环境已经直接影响到人们的心理、生理以及精神生活。江苏省作为我国经济最发达地区之一，城市化水平达50．50%以上，城镇居民年人均可支配收入和农民年人均纯收入分别为12 319、5 279 元，居民的生活水平位居全国前列。在满足物质生活的基础上，人们开始追求更高质量的生活，开始对周围居住的生态环境有着更高的要求。江苏省以占全国1．06%的土地承载着占全国6%的人口和10%的经济总量，区内人口密度大，长期高强度的人为干扰，加上降雨丰沛，致使水土流失加剧、环境脆弱。此外，新水保法提出要保护人居环境功能，因此水土流失易发区的划分应充分考虑当地人民群众对生态环境的要求，人民群众对生态环境要求较高的地区应划入易发区。

3．3 易发区划分要与当地的区域特殊因子相关联

平原沙土区在其他省份较为少见，有资料显示，世界范围内只有美国、澳大利亚存在平原沙土区，所以江苏省的平原沙土区具有区域特殊性。江苏省的平原沙土区包括黄河高亢平原沙土区、沿海平原沙土区和通扬运河以南高沙土区，区内土壤结构松散、黏塑性差，遇到强度大的降雨，极易发生水土流失。

据测定，通南高沙土区土壤砂粒含量为30% ～40%，粉粒含量高达40% ～50%，黏粒含量仅占10%～15%，总孔隙率小于50%。当土壤含水率大于20%时，接近粉砂土的流限，极易产生流失。暴雨时，雨滴击打沟坡、堤岸，先是产生沿坡面的细沟侵蚀，进而发展成为切沟侵蚀，严重危及沟坡、堤岸安全［9］。此外，强度大的降雨也是江苏省平原沙土区容易发生水土流失的外在因素之一。新中国建立以来，本区最大的一日暴雨量:黄泛平原的丰县204 mm、沛县337 mm，通南高沙土平原的海安县189 mm、黄桥238 mm，这些地区几乎每年都要发生100 mm 以上的日降雨过程。据调查，平原沙土区水土流失严重的地方土壤侵蚀模数可达6 000 ～18 000 t/(km2·a)［10］。因此，江苏省特殊地貌——平原沙土区应划入水土流失易发区范围。

3．4 易发区划分要与当地生产建设项目的建设密度、频率相关联

在其他条件相同的情况下，单位面积土地上的生产建设项目越多水土流失就越严重;相同时间内，一定区域内的建设项目越多水土流失也就越严重。

以往的水土流失研究主要集中在山区、丘陵区，对平原区的水土流失关注较少，人们在生产建设过程中不注重水土保持，也比较少编制水土保持方案，故不能仅从江苏省水土保持方案的数量推断江苏省的生产建设项目的密集程度，还应考虑江苏省的建设用地变化情况。

随着江苏省城市化、工业化进程的加快，城乡建设用地、交通水利设施用地和经济开发区用地等建设用地在不断增长。“十一五”期间，江苏省生产总值每增长1 亿元，建设用地量增加9．4 hm2，是“十五”时期增加量的一半;至2020年，江苏省的城镇工矿用地预计将比2005年增加16．23 万hm2，交通水利设施用地预计将比2005年增加9．86 万hm2，这说明江苏省的生产建设项目建设力度较大，由此造成的水土流失也较为严重。因此，易发区的划分应与当地的生产建设项目的建设密度、频率相关联。

4 水土流失易发区划分方法

4．1 易发区划分指标体系

4．1．1 易发区划分指标体系建立的原则

影响水土流失的因素是复杂的，因此易发区划分指标体系的选取应遵循以下原则:①科学性原则。即指标的选择、权重系数的确定及数据的选取、计算与合成，必须以公认的科学理论为依据，所建立的指标体系应能充分反映水土流失状况。②系统性原则。确定相应的评价层次，将各个评价指标按系统论的观点进行考虑，使主要因素不遗漏、层间因素要有递进关系，构成一个相互联系的有机整体。③可操作性原则。指标要易采集并具可操作性。⑤独立性原则。各指标之间应相互独立，避免重复。

4．1．2 易发区划分指标体系建立的内容

水土流失易发区的划分，关键是要建立一套合理的、行之有效的指标体系。根据江苏省水土流失现状，综合考虑自然、社会和经济等多方面的因素，并遵循易发区的划分原则，采用层次分析结构模型法，分目标层、准则层和指标层3 个层次构建易发区划分指标体系，整个指标体系由1 个目标层、3 个准则层和14 个指标构成，如表1 所示。

表1 江苏省水土流失易发区划分指标体系

(1)目标层。目标层是易发区划分指标体系的最高层，易发区划分的目标在于通过建立评价指标、采用评价方法得到水土流失易发区域，为全国和省级编制水土保持规划提供基本的资料，为平原区水土保持监督管理提供科学依据。

(2)准则层。准则层是连接目标层和具体指标层的桥梁，是对目标层的解析，也是对下设指标层内容的综合。准则层包括自然因子、社会因子和经济因子。

(3)指标层。指标层是构成易发区划分指标体系的最基本单元，是对准则层三方面内容的具体评价指标，阐明各个分类指标的不同要素，以定量或定性指标进行易发区划分。

4．2 易发区划分方法

主要采用定性与定量分析相结合的方法进行江苏省水土流失易发区划分。利用GIS 将江苏省平原区进行栅格化处理，然后再基于ArcGIS 9．3 地理信息系统和SPSS 统计分析平台，依据定性与定量指标，采用主成分分析、系统聚类统计分析和GIS 空间叠置分析相结合的方法，对江苏省平原区水土流失进行划分，得到江苏省容易发生水土流失的区域，并结合实际情况、水土保持工作特点以及各市县意见，进一步对划分结果进行个别调整和归并。

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