水土保持研究一

四川农业大学网络教育毕业论文

水土保持研究

四川农业大学水利水电工程专业赵保利

指导老师：邓玉

摘要

中国国土辽阔，区域差异显著，水土资源是人类生存和发展的基本条件，也是社会经济发展的基础。随着美丽中国和生态文明建设的国家战略目标的提出，生态环境建设和区域可持续发展问题成为众多学者关注的热点。根据水利部全国第二次普查结果显示，我国水土流失总面积为356万km2，是世界上水土流失最为严重的国家之一，严重影响了国家粮食安全、生态安全和区域经济社会可持续发展。

关键词水土保持；水土保持功能；评价

前言

上世纪70年代初，首次提出了生态系统服务功能的概念。1991年国际科学联合会环境委员会在组织召开的会议，促进了生态服务功能研究成为生态学热点研究问题，其中与水土保持相关的功能占重要的地位。随着更加深入的研究，生态系统功能研究逐渐开始分专业分门类的细致研究，2003年，孙保平等开始对我国退耕还林工作建设效益进行监测评价，从退耕还林的生态服务功能角度出发进行效益评价。2005年由余新晓等人进行了水土保持生态服务功能的研究，并对水土保持相关的服务功能进行了扩展，但其主要以生态价值评价研究为主，对功能的评价和区划研究较少；2010年，王治国等学者在前人的研究的基础上，结合水土保持的实际工作需求和特点，创新性的提出了水土保持功能的研究，确定了水土保持功能包含的内容，并应用在全国水土保持区划中，水土保持功能这一术语才逐渐为人们认知。

1水土保持功能定义和内涵

1.1水土保持功能定义

在总结前人关于生态服务功能研究，以及王治国等学者对水土保持功能研究

的基础上，本文的水土保持功能是指某一区域内水土保持设施所发挥或蕴藏的有利于保护水土资源、防灾减灾、改善生态、促进社会经济发展等方面的作用，包括基础功能和社会经济功能。水土保持基础功能是指某一区域内水土保持设施在水土流失防治、维护水土资源和提高土地生产力等方面所发挥或蕴藏的直接作用或效能；水土保持社会经济功能是水土保持基础功能的延伸，指某一区域内水土保持设施对社会经济发展起到的间接作用。

1.2基础功能类型

水土保持功能是指水土保持过程中所采用的各项措施对维持、改良和保护人类及人类社会赖以生存的自然环境条件的综合效用。

水土保持基础功能包括防风固沙、水源涵养、拦沙减沙、土壤保持、农田防护、蓄水保水、防灾减灾、生态维护；社会经济功能包括生产和保护功能。

（1）水源涵养：水土保持设施发挥（人工和天然等措施）或蕴藏的调节径流、保护与改善水质的功能；

（2）防风固沙：水土保持设施减小风速和控制沙地风烛的功能；

（3）土壤保持：水土保持设施发挥的保护土壤资源，维护和提高土地生产力；

（4）蓄水保水：水土保持设施所发挥的集蓄利用降水和地表径流以及保持土壤水分的功能。

（5）农田防护：水土保持设施在平原和绿洲农业区发挥的改善农田小气候，减轻风沙、干旱等自然灾害的功能；

（6）生态维护：水土保持设施在维护森林、草原、湿地等生态系统功能方面所发挥的作用。

（7）防灾减灾：水土保持设施发挥或蕴藏的减轻山洪、泥石流、滑坡等山地灾害的功能。

（8）拦沙减沙：水土保持设施发挥栏截和减少入江（河、湖、库）泥沙的功能。

1.3水土保持功能的界定条件

（1）水源涵养功能

水土保持的水源涵养功能主要体现在通过林草植被的栏蓄地表水，增强土壤

下渗，提高水分有效蒸腾，均匀积雪，改变雪和土壤的冻融性质，调节区域水分循环，调节径流，并能促进降水增加等作用为江河湖泊和供水水库提供水源。水源涵养重要地区主要分布在河川上游的水源区，对于调节径流，合理开发利用水资源以及防止水、旱灾害具有重要意义。水源涵养功能评价中主要进行区域水土保持设施所发挥的缓洪缓枯，调节径流、保护和改善水质等作用的重要性。把江河湖泊源头、供水水库、水源地上游地区以及国家己划定的水源涵养区作为水源涵养功能的重要体现区域。

（2）土壤保持功能

水土保持的土壤保持功能主要体现在林草措施的林冠截留作用，降雨侵烛，增加林下枯落物和腐殖质的透水性和蓄水性，减少地表径流的流量和速度，从而使土壤侵蚀得到减轻；林草植被的根系具有固结土壤，能减轻滑坡和泥石流的危害。同时，水土保持的工程措施的栏截泥沙作用是水土保持的土壤保持功能的重要体现，如在坡地上修筑水平梯田保土率可达95%以上，灌木防冲带保土率达73%-80%，修地埋保土率达80%-85%#等。另外，还有水土保持耕作措施等等。水土保持的土壤保持功能主要体现在区域水土保持设施所发挥的保护土壤资源，维护和提高土地生产力作用的重要性。把山地丘陵的综合农业开发区作为土壤保持功能的重要区域。

（3）蓄水保水功能

水土保持的蓄水保水功能主要体现在通过水土保持工程措施和林草措施解决干旱缺水地区及季节性缺水严重地区的水资源问题。林草植被的栏蓄、抑蒸、减缓地表径流、改善小气候等功能，在枯水期可补充河流水量，缓解水资源短缺问题。水土保持蓄水保水工程的具体体现在蓄水池、水窖、榜池、塘现、梯田和地現等水系工程措施，这些措施对干旱缺水地区的人畜引水以及农作物种植具有重要意义。所以，水土保持设施发挥的集蓄利用降水和地表径流作用的重要性是水土保持的蓄水保水功能主要体现。把干旱缺水地区及季节性缺水严重地区作为蓄水保水功能的重要体现区域。

（4）防风固沙功能

防风固沙功能主要体现在通过防风固沙措施来增加地表覆盖，起到固沙紧土、降低风速、改变风向、增加地表湿度和改良土壤等作用，从而削弱风的侵蚀

能力，并能有效地防治流沙运动,在防沙治沙、保护土壤和农田等方面具有重要作用。水土保持设施发挥的减小风速和沙地风烛危害作用的重要性是防风固沙功能的主要体现。把绿洲防护区、重要交通区及风沙区作为防风固沙功能的重要体现区域。

（5）生态维护功能

森林、草原和湿地生态系统，可以提供维持生物多样性、调节气候、净化环境和减轻自然灾害等生态服务功能。经济发展和人类活动对生态环境的恶化影响日益突出。森林减少，草地、农田沙化严重，湖泊、湿地萎缩等不仅造成了区域生态环境质量下降，而且增加了自然灾害发生的频率与危害程度。水土保持生态维护功能主要体现在通过造林、种草和封山育林、育草，保护湿地河道工程等措施，提高和保护林地、草地面积，维护森林系统多样性，防治草地沙化，减少入河入库泥沙，从而达到维护森林、草原、湿地等生态系统功能的作用。森林、草原、湿地是生态维护功能的重要体现区域。

（6）防灾减灾功能

崩塌、滑坡、泥石流和山洪等灾害是水土流失的一种特殊类型。这些灾害具有很强的破坏力，严重影响了人的公共财产和生命安全。水土保持的防灾减灾功能主要体现在通过工程措施减少和减弱地质灾害的发生的重要作用。水土保持工程措施包括护岸及堤防工程、沟道疏浚工程、排洪渠、排导工程、拦挡工程、沟道治理工程和蓄水工程、削坡、减重反压、抗滑挡墙、抗滑桩、铺固、抗滑键等。防灾减灾功能主要是评价区域水土保持设施发挥的减轻山洪、泥石流、滑坡等山地灾害作用的重要性。山洪、泥石流、滑坡易发区及工矿集中区是防灾减灾功能的重要体现区域。

（7）农田防护功能

土壤侵烛、土地退化、土地荒漠化、面源污染、土地干旱缺少等危害，直接与水土流失有关，水土流失导致土壤颗粒及其养分流失，降低了土壤肥力，造成土壤硬石化、沙化等，严重影响农业生产，威胁粮食安全。水土保持的农田防护功能主要体现在对通过林草措施（如农田防护林、水土保持经济林等）、工程措施（如梯田、地埂等）和耕作措施，达到减少水烛、风烛和重力侵蚀的危害，改善农田小气候，增加土壤水分，提高土壤养分，增加粮食产量等作用。把平原地

区的粮食主产区是农田防护功能的重要体现区域。

（8）拦沙减沙

泥沙下泄，导致下游地区水库游积，河床抬高，洪涝灾害频发，严重威胁群众生产生活安全，黄河流域的多沙粗砂区尤为严重。水土保持的拦沙减沙功能主要体现在通过水土保持措施，减少土壤侵烛，减少泥沙进入河道等，从而达到栏截和减少入江（河、湖、库）泥沙的作用。把多沙粗砂区及河流输沙量大的地区作为拦沙减沙功能的重要体现区域。

2水土保持功能评价

2.1水土保持功能指标体系

参考国家环境保护总局制定的《生态功能区划技术暂行规程》在功能重要性方面提出的指标体系和评价方法。水土保持功能影响因素比生态功能的影响因素更多，其不仅与地形、地貌、植被、气候等自然因素有关，同时与社会和经济要素有很强的关联性。因此，将社会经济要素作为水土保持功能重要性评价指标体系中的重要组成部分。水土保持主导功能的界定应定性与定量指标相结合，在统筹考虑国家主体功能区划分和生态功能区划的基础上，建立水土保持功能排序指标体系，通过分析蹄选出定量和定性的指标，对指标信息进行收集和提取，采用层次分析法、综合指标法等对各水土保持功能进行排序，从而界定水土保持主导功能。本文中的水土保持功能指标体系以水土保持功能包含的主要内容为基础，基于评价的科学性和数据的可获取性，通过层次分析法确定各功能各指标的权重；结合国家有关规范、前人研究成果以及专家咨询指导意见来确定水土保持功能重要性评价指标体系。

2.2水土保持功能评价

2.2.1水源涵养功能评价

水土保持的水源涵养功能重要性主要体现在通过林草地栏截地表水、增强土壤下渗、调节径流等作用为江河湖泊和供水水库提供水源。因此，将水源涵养功能区定性为江河湖泊的源头、供水水库上游地区以及国家己划定的水源涵养区。根据区域内水土保持水源涵养功能的主要影响因素和区域生态环境的特征，考虑评价指标的数据可获得性和可操作性。选取地貌类型和土地利用类型作为重要性评价指标，根据上述原则，并借鉴《生态功能区划暂行规程》和李艳春等人的研

究方法，将所得指标进行分级、赋值。将定量分析与定性条件相结合，通过RS 和ARCGIS软件提取和分析的土地利用类型和地形地貌类型栅格数据，按照标准进行重分类，并利用ARCGIS软件的空间叠加分析功能对水源涵养重要性进行评价。

2.2.2土壤保持功能评价

将土壤保持功能区定性为山地丘陵综合农业生产区。将垦殖率及大于15°坡地面积比例作为土壤保持功能区划指标。

区域土壤保持重要性在于该地区的土壤侵蚀现状的严重程度、潜在的土壤侵蚀危险程度以及对生态环境影响程度。因此在借鉴《生态功能区划暂行规程》的基础上，以土壤侵蚀敏感性和土壤侵蚀强度作为土壤保持重要性评价指标。

首先对土壤侵蚀敏感性进行评价，区域土壤侵蚀影响和制约因素很多，主要包括气候、水文、地形地貌、土壤和植被等因素。根据国内外学者对土壤侵蚀及其敏感性

的研究，参照《生态功能区划技术暂行规程》，并结合土壤侵蚀现状及其特征，选择降雨侵蚀力、土壤质地、坡度和植被盖度作为评价指标，进行土壤侵蚀敏感性评价。

2.2.3蓄水保水功能评价

将保水蓄水功能区定性为干旱缺水地区及季节性缺水严重地区。将降雨量及人口密度、耕地面积比例作为蓄水保水功能区划指标。根据分级标准进行分类并赋值，结合定性条件及GIS软件做出黄土高原区蓄水保水重要性功能区划图。

水土保持的水源涵养重要性在于整个区域对评价地区水资源的缺少程度和依赖程度，因此，将保水蓄水功能区定性为干旱缺水地区及季节性缺水严重地区，可选取评价区域的缺水程度和人口密度作为重要性评价的指标。在借鉴相关研究方法的基础上，根据当地实际，将所得指标进行分级、赋值。以县为基本评价单元，通过对各县多年平均的需水量和供水量的数据收集与整理，计算得到各地区的缺水率，按照标准进行分级，并与人口密度分级图进行空间叠加分析，计算得到单元的蓄水保水重要性综合指数，得到蓄水保水重要性评价图。

2.2.4防风固沙功能评价

水土保持的防风固沙功能重要性在于区域风力侵蚀现状的严重程度和对人

类社会的影响程度。因此，在借鉴《生态功能区划暂行规程》的研究方法的基础上，结合区域实际情况，以风力侵蚀强度和直接影响人口作为防风固沙重要性评价指标。将防风固沙功能区定性为绿洲防护区及风沙区。以县为评价单元，统计每个行政区对应的各风蚀侵蚀强度对应的面积与人口，按照分级标准进行分级，计算单元的防风固沙重要性综合指数，得到的防风固沙重要性评价图。

2.2.5生态维护功能评价

将林草植被覆盖度、土地利用类型及各类保护区面积比例作为生态维护功能区划指标。根据下表分级标准进行分类并赋值，结合定性条件及GIS软件做出黄土高原区生态维护重要性功能区划图。

水土保持的生态维护功能主要体现在通过水土保持封禁措施、林草措施和工程措施来提高森林、草原、湿地的面积和生物多样性，从而达到维护生态系统的平衡和安全的目的，其重要性主要在于区域生态系统对人类提供服务作用的大小。因此，将生态维护功能区定性为大面积森林、草原、湿地，选取评价区域的土地利用类型、植被覆盖度和人类影响区域作为重要性评价的指标。在借鉴相关研究方法基础上，将所得指标进行分级、赋值。矢量化获取研究区内自然保护区、森林公园和风景名胜区等分布图，并与土地利用、植被覆盖度分级图进行叠加分析，以县为评价单元，计算生态维护重要性综合指数，得到的生态维护重要性评价图。

2.2.6防灾减灾功能评价

防灾减灾功能主要体现在防治山洪、泥石流、滑坡等地质灾害的发生，防灾减灾的重要性主要体现在区域地质灾害发生的可能性和灾害发生的危险性，参考地质灾害危险性评估技术标准，将防灾减灾功能区定性为山洪、泥石流、滑坡易发区及工矿集中区。将区域地质灾害易发程度以及地质灾害发生的危害程度（用人口密度数据表示）作为防灾减灾功能评价指标。获取和矢量化研究区内地质灾害易发等级图，将矢量结果并与人口密度分级图进行空间叠加分析，并按照分级标准，计算防灾减灾重要性综合指数，得到防灾减灾重要性评价图。

2.2.7农田防护功能评价

水土保持农田防护功能主要体现在水土保持设施在农业生产区的保护农田，改善农田小气候，减轻风、沙、水、旱等自然灾害的作用。因此，受自然灾害影

响的粮食主产区是农田防护功能的重要体现区域。因此，选取研究区的农业自然灾害等级和耕地面积比例作为重要性评价的指标。在相关学者的研究方法的基础上。获取和矢量化研究区农业自然灾害分布等级图，根据各县耕地面积，计算出各县耕地面积比例，将将矢量结果与各县耕地面积比例分级图进行空间叠加分析，并按照分级标准，计算农田防护重要性综合指数，得到防灾减灾重要性评价图。

2.2.8拦沙减沙功能评价

水土保持拦沙减沙功能主要体现在通过水土保持设施发挥栏泥、拦沙的保土作用，有效地减少江、河等流域产沙区域的泥沙入江（河、湖、库）等，从而改善当地生态环境，减轻下游防洪压力。多沙粗砂区及河流输沙量大的地区是拦沙减沙功能的重要体现区域。根据区域内水土保持拦沙减沙功能的主要影响因素和区域生态环境的特征，考虑评价指标的数据可获得性和可操作性，选取输沙模数作为重要性评价的指标，根据上述原则，并借鉴土壤侵蚀强度分级标准，将所得指标进行分级和赋值。统计研究区内水文站实测的多年平均输沙量资料和相关参考文献资料，参照水系图、湖泊图、流域界线图等，统计出评价单元对应的多年平均输沙模数，按照分级标准进行分级，得到拦沙减沙重要性评价图。

3结束语

本文是总结前人研究基础上，探讨性的提出了 8类水土保持功能，并针对不同功能提出了内涵和界定条件。从功能类型出发，如水源涵养、生态维护和蓄水保水都涉及关于水的问题，进行水土保持功能评价来研究水土保持。

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致谢

在论文的写作和构思过程中，我得到了许多良师益友的热心帮助，让我感激之情无以言表。特别是我的导师对我的耐心指导使我的论文得以顺利完成。他孜孜不倦的教诲和严谨治学的态度更是不断催我奋进，助我成长。

另外，我还要向在论文资料收集过程，论文修改和校对过程中给予我无私帮助的家人、老师、朋友和同学们表示深深的谢意。并向所有给予我指导和建议的师长和朋友表示感谢。由于本人的学识有限，文章难免会有许多不尽人意的地方，敬请各位专家和老师不吝赐教，谢谢。