溇水流域水土流失综合防治研究

2013-09-11 07:26余明勇张海林余向京
中国水利 2013年4期
关键词:坡耕地水土保持植被

余明勇,张海林,余向京

(1.湖北省水利水电科学研究院,430070,武汉;2.华中师范大学城市与环境科学学院,430079,武汉)

湖北省溇水流域地形破碎,沟壑纵横,土壤疏松,地表植被破坏严重,水土流失危害较大。流域内土地资源利用不合理,生态环境脆弱,农村生产、生活条件较差,水土流失成为区域经济社会发展的重大环境问题,严重制约了区域经济社会可持续发展。

尽管通过几十年的奋斗,溇水流域水土保持取得了很大成效,在一定程度上改善了当地生态环境,为人民的生产、生活创造了有利条件。但流域生态环境现状决定了水土保持生态建设是一项复杂的系统工程,涉及的因素多,需要的投资大,致使水土流失治理标准较低,水土流失治理的速度还远远不能满足当前水土保持工作的要求。因此,必须按照新时期的治水思路,做好各方面的调查研究,提出切实可行的水土流失综合防治方案,为流域生态环境保护和修复,为地方经济可持续发展创造有利条件与良好环境。

一、流域概况

溇水为澧水的最大支流,地跨鄂、湘两省,发源于湖北省鹤峰县下坪镇,中下游经湖南省桑植县,于慈利县汇入澧水。溇水在湖北省境内河长140.3 km,流域面积 3 064 km2,涉及鹤峰县、五峰县的10个乡镇,流域总人口23.46万人,其中农业人口20.6万人。现有耕地面积25.54万亩(1.70万hm2),农业 人均耕地 0.083 hm2,其 中人均基本农田0.035 hm2,土地瘠薄,农业生产水平低下,粮食产量低而不稳,经济落后,群众生活贫困。

溇水流域属亚热带大陆性季风湿润气候,雨热同季,立体气候显著,年平均气温 15.5℃,为湖北省著名的暴雨中心地带,多年平均年降雨量为1 768 mm。强度大而集中的暴雨为水土流失提供了侵蚀动力。

溇水流域内山地属武陵山脉石门支脉境内地表破碎,地表平均切割深784 m,平均地面坡度24.1°。由于境内山高坡陡,沟壑纵横,沟壑密度大,土石山区土壤抗蚀能力弱,再加上人口众多,人均耕地少,陡坡开荒种地和滥伐森林,降雨强度大,造成水土流失严重。

流域内无规模经济作物,生产及耕作条件主要以人力为主,畜力为辅,机械化程度很低。粮食作物生产主要是自给自足,商品率较低,畜牧业在农业经济结构中占一定的比重。

二、水土流失现状及成因

1.水土流失现状

据2006年湖北省第四次水土流失遥感普查统计分析,湖北省溇水流域现有水土流失面积816.9 hm2,占土地总面积的26.7%。其中轻度、中度、强烈、极强烈、剧烈流失面积分别占流失面积的 40.1%、38.7%、19.7%、1.5%、0.02%,见表1。平均土壤侵蚀模数为 2 523 t/(hm2·a), 年土壤侵蚀总量205.88万t。在地域分布上,流域西北部、北部高山区的水土流失面积占流失总面积的比例最大,为41.4%,而东南部低山(丘陵、河谷)区的水土流失程度最严重,其水土流失面积占该区土地总面积的31.6%。

溇水流域土壤侵蚀类型以水力侵蚀为主,局部地区存在重力侵蚀。水力侵蚀的形式以面蚀为主,部分地区存在沟蚀。面蚀具有面积广、强度大,潜在危害严重的特点,尤以地层出露志留系砂质页岩地区最为严重。重力侵蚀表现在局部地段滑坡、崩山垮坎、泥石流,具有突发性、破坏性极大的特点。溇水流域水土流失分布广泛,大量的水土流失主要发生在坡耕地、疏幼林、荒山荒坡等植被覆盖率低的地方,25°以上的坡耕地和荒地水土流失最为严重。

2.水土流失成因

(1)自然因素

①降雨强度大。溇水流域地处五峰暴雨区,年降雨量最高达2 800 mm,集中在每年的5—9月,日降雨量达190 mm以上的降雨时有发生。强度大而集中的暴雨,易形成地表径流和山洪,加之山高坡陡,常造成严重的地表土壤侵蚀,并引发滑坡、崩塌、泥石流。

②流域地形山高坡陡,切割深,地表破碎,沟壑众多。流域内15°以上的土地占总面积的81.7%,25°以上占49%。坡耕地坡度多在 15°到 35°之间,坡长多大于50 m。一遇降雨极易产生水土流失。

③地表物质抗蚀力弱。鄂西南土石山区岩石裸露,出露的地层中大部分为石灰岩、页岩、泥岩,岩石的抗风化能力弱,使得岩石的风化剥蚀强烈,岩体破碎,易于产生水土流失。

④地表植被覆盖率下降。由于历史原因,植被破坏严重,森林覆盖率有所下降,降低了土壤的抗蚀能力。现有的植被中人工林和次生林的比重较大,且地域之间分布不均。以人工林为主的地方,林草植被结构不合理,杉木、马尾松、华山松、桦树纯林多,结构单一,树木郁闭度低,对土壤保护效能欠佳。

(2)人为因素

①人口增长,毁林开荒,土地过垦。由于人口增加,局部地区形成了人口超负荷现象,人地矛盾突出,不断出现新的陡坡开荒,造成坡耕地有增无减,造成了严重的水土流失和生态环境恶化。

②落后的耕作方式。受传统习惯影响,该地区陡坡垦种的现象十分普遍,同时群众还习惯顺坡耕种,加剧了土壤侵蚀。据研究测定,顺坡耕种的坡耕地土壤流失量比等高耕作的坡耕地大72%~97%。此外,雨耕同季是区内水土流失的一个重要因素。

③能源短缺,导致滥伐森林,破坏植被。由于低效率的生活用炉灶大量消耗薪柴,造成了森林的大量破坏。据估计,每户每天大约需要30~40 kg的薪柴,每户每年相当于消耗约1 334 m2的一般次生林生物量。

④生产建设造成新的水土流失。近年,工矿、交通、水利、城镇开发等开发建设工程施工逐年增加,且大多数施工项目在规划设计时无水土保持方案,不执行“三同时”制度,施工中没有及时采取有效的水土保持措施,造成了大量新的水土流失。

三、水土流失防治措施总体布局

根据溇水流域的自然地理条件、社会经济条件和水土流失特点,将湖北省溇水流域划分为3个水土流失治理类型区:东南部低山丘陵页岩中强度侵蚀区,中部、西南部中高山石灰岩轻度侵蚀区,西北部、北部高山石灰岩中度侵蚀区。分别对其采取针对性的防治措施。

(1)东南部低山丘陵页岩中强度侵蚀区

该类型区以重点治理为主。进一步制定和落实各种优惠政策,以小流域为单元,加大治理资金投入,开展水土保持科技推广示范区建设,加快治理进度。

治理措施以小流域为单元实行山水林田路综合治理,以改造坡耕地为突破口修建基本农田,配套建设坡面水系工程和生产道路,整治沟道,满足区域内粮食自给,促进陡坡退耕、造林种草。对荒山荒坡、退耕坡地植树造林、种草,退耕坡地重点规模发展经济林,发展多种经济,提高农民收入,提高植被覆盖度。同时营造水土保持风景林,建设旅游观光风景区。

表1 湖北省溇水流域水土流失现状

(2)中部、西南部中高山石灰岩轻度侵蚀区

该类型区以预防保护为主,防止乱砍滥伐,保护好自然植被,同时做好局部水土流失的治理工作。积极推广先进适用的植被预防保护、修复和建设科技成果,促进天然植被资源的保护。同时,建立预防、监督、监测网络,加强该区中公路、工矿建设项目以及梯级水电站建设区的监督管理,严格执行水土保持方案审批、监督管理、验收制度。

加强天然林资源保护,对灌木林地、疏幼林地实施封山育林,保护现有植被,发挥自然生态系统的自我修复功能。治理措施以规模化建设经济果木林为主,以基本农田、水保林、草场建设为辅,逐步落实陡坡地退耕。

(3)西北部、北部高山石灰岩中度侵蚀区

该类型区以生态修复和综合治理为主,恢复和保护好自然植被,同时加强水电开发、工矿建设项目的监督管理,并开展水土保持科技推广示范区建设。

对荒山荒坡、退耕坡地植树造林、种草,提高植被覆盖度。大规模实施草场建设,发展草食畜牧养殖业。加强天然林资源保护,对灌木林地、疏幼林地、稀疏草地实施封育治理,发展替代能源,发挥自然生态系统的自我修复功能。通过坡改梯,修建基本农田,满足区域内粮食自给,逐步促进陡坡退耕、造林种草。建设水利水保工程,坡面、沟道实施综合治理。构成以梯田—水保林—封山育林三道防线为主的综合防护体系。

四、水土流失综合防治方案研究

在对溇水流域土地利用结构进行优化调整的基础上,因地制宜地构建立体型水土流失综合防治体系,实行“山、水、林、田、路”综合治理,治理与生态修复、预防保护、监督管理相结合,协调发展。

1.土地利用结构调整

湖北省溇水流域土地利用结构不尽合理,土地资源利用率低,荒地、山地面积大,耕地比重小,陡坡耕地比较多,农地占土地总面积的5.6%,其中坡耕地占农地的57.1%,流域农村经济仍然为以农为主的传统种植业模式。针对土地利用现状中存在的问题,对现有不合理的土地利用结构进行优化调整,科学合理规划各业用地,在优先保证人均基本农田和经果林的基础上,加大坡耕地退耕还林还草的力度,并对疏幼林地、稀疏草地实施封育治理。

进行土地利用结构调整后,治理期末耕地面积将减少3 850 hm2,占土地总面积的比例由5.6%下降到4.3%;林地增加43 530 hm2,占土地总面积的比例由72.2%增至86.4%;草地增加80 hm2,占土地总面积的比例由1.42%增至1.46%;其他用地减少397.6 hm2,占土地总面积的比例由20.8%下降至7.9%,土地利用率提高到96.7%。

2.生态修复措施

项目区水热条件较好,有利于植被生长繁衍。在实施人工治理的同时,可采取封禁的方法,并辅以农村替代能源、舍饲养畜建设等相关措施,发挥气候条件优势和生态的自我修复能力,加快植被恢复进程。

生态修复的对象主要为水土流失为中轻度、林草郁闭度不高、具有一定数量母树或根蘖更新能力较强、植被自然恢复能力强的残林、疏林地(含灌木林地)和幼林地、疏草地,对于林地可采用全年封禁、季节封禁、轮封轮放相结合的方式进行。通过成立封山育林、封坡育草管理组织,落实管护人员,制定村规民约,明确封育治理的范围,禁止人为毁林、毁草、陡坡垦荒、盲目割灌、放牧等活动,以实现现有自然植被的自我修复。依靠现代科技,大力发展沼气池、节柴灶等替代能源,大力推广太阳能等新能源,协助解决群众燃料困难,促进乡规民约的顺利实施。

3.预防监督措施

健全完善水土保持预防监督体系,加强县、乡、村三级预防保护,落实管护责任。制定和完善地方性配套规章制度和规范性文件,制定乡规民约,促进监督执法工作制度化、规范化。充分利用各种媒体,加强水土保持法律法规的宣传,增强人民群众自觉保护生态环境的意识,强化法制观念。划定并由政府公告发布县级水土流失重点防治区和“两范围”,即重点预防区、重点治理区,以及禁止开垦陡坡地、崩塌滑坡危险区和泥石流易发区。对残林、疏幼林和稀疏草地全面实行封禁治理,做好封禁后抚育管护工作。

充分发挥水保行政职能,依法加强预防监督,严格控制生产开发建设活动占用基本农田和造成人为水土流失,对于已经治理的成果要加强管护,严禁出现“一边建设,一边破坏”和“一方治理,多方破坏”的局面。

4.综合治理措施

①坡耕地治理。坡耕地治理以退耕还林还草为重点,实施坡改梯、保土耕作,建设基本农田为耕地改造的主要内容。

②荒地治理。对“四荒”(荒山、荒坡、荒丘、荒滩)进行高标准整地(如挖大窝、抽槽换土等),种植水土保持用材林、薪炭林以及防护林、经果林和四旁绿化林。通过荒地植树造林种草,既提高植被覆盖率,保持水土,防治侵蚀,改善生态环境,又解决群众的燃料、饲料、肥料、材料并增加经济收入。

③沟壑治理。根据“坡沟兼治”的原则,沟壑治理工程应拦、蓄、截、灌、排兼施,形成完整系统的沟壑治理工程,并配套相应的植物措施,以工程护植物,以植物保工程。

④坡面配套水系工程。因地制宜,因害设防,在坡面适量的系统修建沉沙池(凼)、蓄水池、水窖和排灌水渠,并与植物措施相配套,形成综合防护体系。

5.水土保持监测

根据全国和湖北省水土保持监测网络规划及监测工作需要,结合湖北省重点防治区分布情况,溇水流域鹤峰县、五峰县境内仅需建立相关水土保持监测点,不需建立水土保持监测站。在利用现有监测站点、水文站、水土保持试验(推广)站(所)等的基础上,新建部分水土保持监测点,以进一步健全溇水流域安全完善的水土保持监测站网与高效运行的信息网络体系。在湖北省溇水流域水土流失重点防护区、重点治理区建立25个水土保持常规定位监测点;在大中型开发建设项目建设区以及崩塌、滑坡、泥石流频繁发生而且危害较大、有代表性的地区,建立12个水土保持临时监测点。

五、结 语

溇水流域水土流失综合防治是一项复杂的系统工程,需分期实施。建议对国民经济和生态系统有重大影响的江河中上游地区、重要水源区、重点水土流失区及“老、少、边、穷”区给予优先安排。

水土保持生态建设建管体制和运行机制改革,是今后实施生态建设管理的重要研究内容。根据水土保持工程主要由广大群众为主进行建设的实际情况,需要按照基本建设的要求,建立适合溇水流域水土保持生态建设实际的管理体制和运行机制。

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