袁洪州 周航 张陆军 臧贵敏
(1.上海勘测设计研究院 上海 200434;2.水利部太湖流域管理局 上海 200434)
山区、丘陵区、风沙区通常是水土流失严重的地区,也是传统上水土保持工作重点关注的地区,长期以来水土保持监督管理等工作主要集中在这些地区,而忽视了平原区等容易发生水土流失的其它区域。修订后的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。”首次提出了容易发生水土流失的其他区域(以下简称“易发区”),因此需要对易发区予以切合实际的阐述,为今后国家和各级地方政府编制水土保持规划和制定规章制度提供科学依据。
太湖流域地处长江三角洲的南翼,北抵长江,东临东海,南滨钱塘江,西以天目山、茅山为界,位于东经 119°08′~121°55′,北纬 30°05′~32°08′。流域行政区划分属江苏、浙江、安徽和上海三省一市,总面积3.69万km2,其中江苏省占52.6%,浙江省占32.8%,上海市占14.0%,安徽省占0.6%。太湖流域地貌分为山地丘陵及平原。西部山丘区面积0.73万km2,约占流域总面积的20%;中东部广大平原区面积2.96万km2,约占流域总面积的80%。太湖流域河道总长约12万km,河道密度达3.25km/km2,河流水系纵横交错,是我国河道密度最大的地区,也是著名的水网地区。流域内航运十分发达,内河 3~6级通航河道里程达到1.2万km。
根据《全国水土保持区划(试行)》,太湖流域属南方红壤区中的江淮丘陵及下游平原区,三级区涉及浙沪平原人居环境维护水质维护区、太湖丘陵平原水质维护人居环境维护区、沿江丘陵岗地农田防护人居环境维护区。由于易发区是指山区、丘陵区、风沙区以外的区域,因此研究选取浙沪平原人居环境维护水质维护区和太湖丘陵平原水质维护人居环境维护区的平原部分区域作为典型调研范围,主要包括上海市,浙江嘉兴市全部区县、湖州市南浔区,江苏苏州市全部区县、无锡市除宜兴市外区县、常州市除金坛市和溧阳市外的区县。
为分析易发区水土流失影响因素,界定易发区确定原则、范围和类型,调研主要了解太湖流域平原河网地区水土流失情况、水土流失主要特点、类型与分布等。
根据调查,太湖流域平原河网地区水土流失面积为398.9km2,其中江苏省191.3km2,浙江省147.2km2,上海市 60.4km2。平原河网地区大范围面积上无明显水土流失,但该区域降雨量大(多年平均降雨量 1177mm),且相对集中(约60%集中在 5~9月的汛期),因降雨击溅侵蚀进而转化成面蚀的水力侵蚀十分严重;平原地区河道密布,大部分非骨干河道为自然土质边坡,在暴雨和地表径流的冲刷下容易产生水土流失;社会经济发展迅猛,人口密度高,物流强度大,平原骨干河道相当部分为航道,仅上海 2010年有记录的船舶通航量达60.9万艘次,近5年年均航运增长量在 5%以上,水运已占所有货运总量的60%左右,在逐年增加的航运船行波频繁作用下,加剧了岸坡冲刷,造成大量的水土流失。
随着流域经济社会快速发展,各地建设用地规模逐年增加,同时因建设用地增多耕地减少带来的土地整理活动也逐年高涨。以上海市为例,建设用地由1996年的2294km2增加至2009年的2860km2,占比由28.9%增加至36.0%,而且仍以每年约50km2速度继续上升,建设用地的增加意味着大量建设项目动土建设,形成大量松散裸露面,施工中产生大量的泥浆钻渣,缺乏有效地拦挡措施。同时平原区各地建设用地增多,耕地相应减少,为满足耕地占补平衡,各地积极实施土地整理工作,仅上海市近年来每年新开垦耕地面积近40km2,大量土地在开垦的同时形成了分布面极广的松软表土层,为水土流失形成创造了极有利的条件。
太湖流域平原河网地区水土流失主要是土地表层侵蚀,是指土壤或其他地面组成物质在自然营力和人类活动作用下,被破坏、剥蚀、搬运和沉积的过程。在自然营力及人类生产生活活动作用下,太湖流域平原河网地区水土流失发生发展过程呈现出各种形式,主要是自然条件下的水力侵蚀和人类活动造成的人为侵蚀。
2.2.1 水力侵蚀
太湖流域降雨较丰沛,强度大,且平原河网地区河网密度大,受感潮影响。该地区水力侵蚀主要是在降雨、水流及潮水作用下产生,主要表现为:降雨雨滴溅蚀,通过直接打击地表,破坏土壤结构,分散土体或土粒,导致土粒飞溅并沿坡面向下迁移;降雨径流面蚀,通过地表径流冲刷形成细小而密集的沟,进而从河(沟)坡而下冲走表层的土粒;水流及潮水沟蚀,通过水流及潮水作用,冲刷河(沟),剥蚀坡面,搬运泥沙,导致土粒随水流失。
太湖流域平原河网地区大部分非骨干河道为自然土质边坡,且河岸土体的含水量较高,土体抗剪强度较低,在暴雨、地表径流和潮水的冲刷下,河沟坡面易产生淋沟、切沟侵蚀和河岸坡的崩坍,产生水土流失;虽然区域水蚀程度与山丘区相比较轻,但由于片区平原面积大,水网密集,船行航运频繁,强大的船行波涌浪爬高达50cm以上,船行波频繁作用区的土体由于受波浪的正负压力作用而脱离岸坡,形成河岸坍塌,造成水土流失日渐严重。水土流失造成河网淤积,导致河床抬高,河道行洪能力降低,使洪水过程的高水位持续时间延长。
2.2.2 人为侵蚀
太湖流域平原河网地区人为侵蚀造成的水土流失主要体现在两个方面,一是区域内人口众多,人均土地面积、耕地面积少,河塘边坡耕垦种植经济作物、林地砍伐导致水土流失加剧;二是区域内经济社会发展快,基础建设力度大,经济技术开发区、工业园区众多,在开发建设过程中,造成水土流失。
该地区水土保持监管法律依据不足,河塘边坡耕垦种植经济作物等,加剧水土流失,淤积河塘;部分建设项目、开发区和新区的建设在实施过程中缺乏水土保持意识和有效水土保持措施,存在一定的乱挖乱堆、随意弃渣、改变和填没自然水系、排放泥浆、尘土飞扬等现象,工程施工开挖后疏松的泥土随雨水流失;修路、地基开挖、地面平整等改变了原始地形地貌、水系和植被,造成地表裸露,地表径流携带污染物进入河道水体中。
在自然营力和人类活动双重作用下,太湖流域平原河网地区水土流失影响和危害严重,给当地农业生产、防洪除涝、面源污染防治、水环境保护等造成一定的负面影响,制约着经济社会可持续发展。
2.3.1 减少耕地,降低土地生产力
太湖流域人均耕地仅0.41亩,人地矛盾突出,河岸坍塌等造成的水土流失直接减少了耕地面积。据统计,仅嘉兴市每年产生水土流失的土地面积就超过了 100hm2,相当于一个中等行政村的面积。水土流失在一定程度上降低了土地的生产力,使土地土层变薄,肥力降低,土壤性状恶化。平原河网地区人口密集、土地利用率高、产出率大,建筑取土严重,加上雨水冲刷,使大面积的表层粘土流失,带走了其中大量的土壤粘粒和养分,流失了 N、K、P等化学元素,相当于每年流失数量巨大的化肥,因水土流失造成部分地区土壤有机质含量降至0.3%~0.5%,使农业基础生产资料流失,土壤沙化、贫瘠化。据初步调查,太湖流域高肥力土壤仅占20%,中肥力土壤不足40%,低肥力土壤超过40%。
2.3.2 淤积河湖,危及防汛设施,增加治理投入
太湖流域平原河网地区城镇化率高,下垫面硬化较多,易促使产汇流形成,加速水流冲刷河岸边坡,同时航运船行波冲刷岸坡,加剧河岸坍塌,造成水土流失,致使河道淤积,导致河床抬高,降低行洪能力,损坏防汛设施,增加了疏浚工作量与防汛设施维护,所需治理资金较大。据统计,区域内大部分河道河床平均淤积深度约为0.5m,部分河段淤积近 2.0m,中小河流每 6~8年需轮疏一次,每年需投入数亿元资金;嘉兴市盐关下河老河地段的宁郭塘,原为硖石到盐关的一条重要航道,由于河道堤岸坍塌,大量泥土流入河中,在枯水期机动船舶已经无法通行。城市开发建设过程中水土流失也容易造成城市河道和雨水管道淤积,城市内涝时有发生,危害生命财产安全。据统计,上海市城市污水处理系统中每天从污水中处理的淤泥高达3000t。
2.3.3 危害水环境,破坏自然景观
水土流失作为面源污染物传输的载体,是造成太湖流域平原河网地区河道、湖泊水质恶化的重要原因之一。水土流失将土壤养分、有机质和残留农药、化肥等被带入水域,从而污染河湖水质,加剧了太湖及其它湖泊、近海水域的富营养化,危害城镇水资源安全,加剧水资源短缺矛盾。同时水土流失造成泥水横流、管道淤积、绿地占压等城市人居环境破坏现象,进一步恶化了生态环境,破坏了自然景观。
水土流失是地理环境、社会经济发展诸因素相互作用、相互制约的结果。通过分析太湖流域平原河网地区水土流失状况、特点及危害,认为丰沛及高强度的降雨、河网密布的地形条件、特定的土壤性质、较低的植被覆盖率是易发区产生水土流失的主要内在原因,人类活动引起的船行波冲刷、生产建设项目动土与弃渣弃土乱倒、不合理的土地开发利用等是易发区产生水土流失的主要外在原因。
3.1.1 自然因子
(1)降雨。气候因素与水土流失的关系极为密切,其中主要是降雨量(水蚀地区为湿润地区降雨量 800mm以上)、降雨强度(暴雨指标,24小时降水量大于50mm)对水土流失的影响尤为突出。短历时强降雨使降雨强度超过了土壤入渗强度,造成地表大量集水,地表径流形成的侵蚀外营力大,为水土流失提供了原动力。
(2)地形地貌。地貌决定了整体地势的水文特点,地形决定了降水量和外营力的分配,影响地表物质分离和搬运的过程及其速度。地形地貌因素决定了水土流失程度的大小,河网密布(河道密度大于 2km/km2),水流冲刷等易引起河岸坡面冲蚀,水土流失潜在危险较大。
(3)土壤。土壤的疏松程度、孔隙度、渗透力和结构状况等因素直接影响到土壤的抗冲能力和抗蚀能力。以砖红壤和黄壤为主的土壤,土壤粘重、土质板结、渗透力差、通气性不好,土壤抗蚀能力弱,地表植被一旦遭到破坏,则水土流失明显加剧。
(4)植被。植被条件也是影响水土流失的主导因素,水土流失基本上呈现出随植被覆盖度的降低而加剧的规律。林草覆盖率(《开发建设项目水土流失防治标准》三级标准15%以下)或土地裸露面积易加剧水土流失。
3.1.2 人为因子
(1)船行波冲刷。在水网地区,通常航运发达,物流强度大,船行波频繁作用致使河岸边坡剥落坍塌,造成水土流失,淤积河湖。
(2)生产建设项目动土与弃渣弃土乱倒。随着经济社会的快速发展,基础建设力度逐年加大,各类建设项目和开发区、新区的建设在实施过程中,开挖后疏松的泥土在雨水冲刷下随雨水流失,工程建设产生的弃土弃渣缺乏专门的堆放点,有些直接倾倒入河,加剧了水土流失,使区域内的生态系统遭到严重破坏。
(3)土地利用不合理。水土资源的不合理开发利用是造成水土流失、环境恶化的主要原因。开发区、新区建设和路桥建设占用耕地,以及城市化率高,人口众多,耕地面积少,人地矛盾突出,河塘边坡耕垦种植经济作物、开发茶果园及坡耕地等人为活动成为必然,加重了土地承载,导致水土流失加剧。
根据实地调研太湖流域平原河网地区水土流失状况,综合考虑其水土流失特点及危害、水土流失成因和类型,以及易发区水土流失的影响因子,确定易发区界定原则。
3.2.1 定性确定为主,定量指标为辅的原则
水土保持法规定,易发区是水土保持规划中确定的区域,且生产建设活动区域具有变动性、不固定性,边界无法划定,因此易发区应以行政确定为主,同时,辅以一定的定量指标指导行政确定的科学性。
3.2.2 自然因素和社会因素兼顾的原则
易发区确定要充分考虑区域地理、气候、环境等自然影响因素,还要考虑生产建设活动等人类影响因素。降雨量(强度)大、河道密度大、土壤沙性高的区域,以及生产建设活动占地面积大、开挖土石方量大的区域均宜确定为易发区。
表1 太湖流域平原河网地区水土流失易发区判定表
3.2.3 经济社会发达程度与人居环境要求相结合的原则
随着社会的发展进步,经济社会发展程度高度地区越来越清楚地认识到水土资源及环境价值的日益珍贵,开展建设活动对水土资源和环境的保护要求就越高。因此水土资源保护需与经济社会发展程度、维护人居环境相结合。社会经济发展程度高、居民生活水平高且对环境要求度高的区域宜确定为易发区。
3.2.4 相对集中、成区连片的原则
平原区水土流失影响范围大,为便于管理,易发区的确定要尽量考虑行政区划完整性,宜形成相对集中连片的区域。
综合考虑太湖流域平原河网地区水土流失自然、人为和社会因素对区域水土流失响应特性或产生危害,判定平原河网地区水土流失易发区域及危害程度(判定情况见表1),并结合易发区界定原则,确定太湖流域平原区内的上海市,浙江嘉兴市全部区县、湖州市南浔区,江苏苏州市全部区县、无锡市除宜兴市外区县、常州市除金坛市和溧阳市外的区县均为易发区。
结合流域特征、水土流失影响因子、易发区界定原则,将太湖流域平原区划分为3种易发区类型:一是生态保护区,包括水源涵养区、饮用水水源保护区、自然保护区、风景区等生态重要或脆弱的区域;二是生产建设区,包括工业园区、房地产开发区、规划建设区等生产建设项目密集的区域,以及社会经济发达、人口密度大、城镇化建设程度高的区域;三是其他易水蚀区,即除生态保护区、生产建设区以外的河道密度大、林草覆盖率小于15%的区域。
通过调研典型区域,分析水土流失情况、特点及危害,确定平原区易发区水土流失影响因子,界定易发区确定原则和划分类型,可为全国水土保持规划编制中阐述易发区提供参考,便于为今后国家和各级地方人民政府在山区、丘陵区、风沙区以外区域开展水土保持工作提供监督管理依据,便于为这些地区生产建设项目水土保持监督管理、防治水土流失、保护生态环境提供基础保障,可促进区域经济社会可持续发展。
鉴于新水土保持法刚实施不久、易发区尚未有确定标准,社会各界对山区、丘陵区、风沙区以外区域水土保持监督管理等工作重视程度不够,水土保持意识不强,提出如下建议:一是加大新水土保持法宣贯力度,提高社会各界的水土保持意识和理念;二是由于平原区水土保持工作相对滞后,缺乏有效的基础资料,对确定易发区的部分辅助定量指标难以提供定量化数据支撑,应开展专题研究;三是易发区生产建设项目水土保持监督管理工作应与山丘区、丘陵区、风沙区有所区别,宜突出重点、分类管理,简化审批、验收等程序,建议相关部门出台有针对性的水土保持监督管理办法。
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