小流域綜合治理的幾個理論問題探討

余新曉

(北京林業(yè)大學(xué)水土保持學(xué)院，100083，北京)

小流域綜合治理的幾個理論問題探討

余新曉

(北京林業(yè)大學(xué)水土保持學(xué)院，100083，北京)

水土資源是人類生存和發(fā)展過程中不可代替的基礎(chǔ)資源，而由土壤侵蝕引發(fā)的水土資源流失問題已嚴(yán)重阻礙了我國經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，成為我國的頭號環(huán)境問題。為此以小流域?yàn)閱卧?，開展水土流失綜合治理是我國可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。經(jīng)過50多年的不斷探索與發(fā)展，小流域綜合治理模式成效顯著，治理模式已日趨成熟，然而在肯定成果的同時，也面臨著不少薄弱環(huán)節(jié)和突出理論問題亟待解決。為此，主要基于理論角度，從流域土壤侵蝕、流域水文與水資源、流域生態(tài)經(jīng)濟(jì)、流域生態(tài)系統(tǒng)健康、流域環(huán)境和流域生態(tài)工程等6方面對小流域綜合治理過程中存在的問題加以總結(jié)，為小流域綜合治理的未來發(fā)展提供一定參考。

小流域;綜合治理;理論問題

我國山區(qū)、丘陵區(qū)面積約占國土總面積的2/3，特殊的自然地理和社會經(jīng)濟(jì)條件，加之不合理的開發(fā)利用，造成我國水土流失分布范圍逐步擴(kuò)大、面積不斷增大，危害十分嚴(yán)重。嚴(yán)重的水土流失不僅制約著廣大山區(qū)農(nóng)村脫貧致富和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，同時也影響著城市的建設(shè)與發(fā)展，已成為我國經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的重要制約因素，是我國的頭號環(huán)境問題，嚴(yán)重的水土流失及其所引發(fā)的一系列環(huán)境問題已引起了全社會的高度關(guān)注［1］。

小流域水土流失綜合治理模式，是我國在長期水土保持工作中總結(jié)出來的一條寶貴經(jīng)驗(yàn)，是水土保持生態(tài)建設(shè)的基礎(chǔ)和核心。經(jīng)歷了幾十年治理實(shí)踐，小流域綜合治理模式已成為水土保持最成功的技術(shù)路線，截至目前，我國小流域綜合治理取得了巨大成效:25年來全國累計(jì)綜合治理小流域5萬多條，治理水土流失總面積105萬km2［2］。至此，小流域綜合治理已發(fā)展成為我國全社會參與防治水土流失的重要載體，更是我國水土保持生態(tài)建設(shè)的品牌和代名詞。在肯定小流域綜合治理模式取得巨大治理成效的同時，小流域綜合治理過程中所涌現(xiàn)出的諸多理論問題值得我們?nèi)ド钊胨伎?，并不斷完善，因?yàn)檫@些理論問題是我們對小流域進(jìn)行合理規(guī)劃與治理、有效防治水土流失的理論基礎(chǔ)和前提。為此，筆者主要從流域土壤侵蝕、流域水文與水資源、流域生態(tài)經(jīng)濟(jì)、流域生態(tài)系統(tǒng)健康、流域環(huán)境和流域生態(tài)工程理論等6方面對小流域綜合治理過程中所面臨的重要理論問題進(jìn)行逐一總結(jié)和探討，旨在為小流域綜合治理的可持續(xù)發(fā)展提供一定的理論參考。

1 理論探討

1.1 流域土壤侵蝕理論

土壤侵蝕是人類生存發(fā)展過程中面臨的重大環(huán)境問題。一方面，它會導(dǎo)致土壤營養(yǎng)物質(zhì)流失，土地生產(chǎn)力降低進(jìn)而影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn);另一方面，水土流失會淤積抬高河床、加劇洪澇災(zāi)害，而且隨洪水徑流泥沙運(yùn)移的污染物質(zhì)會對異地生態(tài)、環(huán)境、人類生存和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展帶來嚴(yán)重影響［3］。小流域是水土流失綜合治理的基本單元，其土壤侵蝕產(chǎn)沙規(guī)律是實(shí)施水土保持措施的基本依據(jù)［4］;因此，小流域尺度的土壤侵蝕理論研究，對于進(jìn)行水土保持規(guī)劃和實(shí)施水土保持措施，有效控制水土流失有著重要意義。

我國土壤侵蝕科學(xué)研究始于20世紀(jì)20年代，其研究內(nèi)容主要包括土壤侵蝕過程及調(diào)控機(jī)制理論研究、土壤侵蝕預(yù)報(bào)研究和土壤侵蝕測定技術(shù)研究。

1)土壤侵蝕過程及調(diào)控機(jī)制理論。土壤侵蝕過程研究主要包括雨滴擊濺侵蝕、坡面水蝕過程、坡溝系統(tǒng)水沙關(guān)系、溝道侵蝕與輸沙研究。經(jīng)過近80年的不斷努力，我國土壤侵蝕過程及其調(diào)控理論研究取得了豐碩成果。例如:在黃土高原地區(qū)，以較為常見的細(xì)溝侵蝕為切入點(diǎn)，較為全面系統(tǒng)地分析了細(xì)溝侵蝕的發(fā)生發(fā)展過程及其侵蝕量的定量測算方法，并提出了相應(yīng)的防治策略［5］;對梁峁坡面侵蝕過程中存在的垂直分帶性特征進(jìn)行了總結(jié)，并量化分析了各侵蝕分帶在侵蝕過程中的交互影響機(jī)制，該研究對黃土區(qū)坡面水土保持措施的配置有重要指導(dǎo)意義［5］;初步闡明了黃土高原地區(qū)不同空間尺度的土壤侵蝕產(chǎn)沙規(guī)律，揭示了LUCC(land use and cover change)對土壤侵蝕過程以及流域水分循環(huán)的調(diào)控，并構(gòu)建了不同尺度條件下植被－侵蝕－土壤互動效應(yīng)預(yù)報(bào)模型［6］;探索出以小流域?yàn)閱卧霓r(nóng)林牧相結(jié)合的水土流失綜合治理理論與技術(shù)，提出了黃土高原水土流失綜合整治“全部降水就地入滲攔蓄，米糧下川上塬、林果下溝上岔、草罐上坡下坬”28字方略［7］，指出徑流調(diào)控理論是水土保持工作的精髓，而坡面徑流的合理調(diào)配是控制水土流失的關(guān)鍵所在［8］。

2)土壤侵蝕預(yù)報(bào)。土壤侵蝕預(yù)報(bào)模型是定量評價水土資源發(fā)展動態(tài)、指導(dǎo)綜合治理規(guī)劃、評價治理方案和措施的技術(shù)工具。幾十年來，不同尺度的土壤侵蝕預(yù)報(bào)模型研究取得了一定進(jìn)展:在小流域尺度上，根據(jù)黃土丘陵區(qū)土壤侵蝕特點(diǎn)，構(gòu)建了小流域分布式水文－侵蝕模型WEPM 110，實(shí)現(xiàn)了從降水輸入到水分輸出等一系列水分循環(huán)過程和侵蝕過程的模擬［9］;在坡面尺度上提出了2個經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?A=RKLSBET模型(式中:A為多年平均土壤流失量，t/(hm2·a);R為降雨侵蝕力因子，MJ·mm/(hm2·h·a);K為土壤可蝕性因子，t·hm2·h/(hm2·MJ·mm);LS為量綱為1的坡長坡度因子;B為水土保持生物措施因子;E為水土保持工程措施因子;T為水土保持耕作措施因子。)和A=RKLSGCP模型(式中:G為量綱為1的淺溝侵蝕影響因子;C為量綱為1的覆蓋與管理因子;P為量綱為1的水土保持措施因子。);其中，A=RKLSGCP模型首次引入了淺溝侵蝕影響因子，進(jìn)而使得該模型在模擬精度及普適性方面得到較大提高［10－12］。

3)土壤侵蝕測定技術(shù)。隨著土壤侵蝕理論和技術(shù)手段的不斷完善，各種測定不同尺度、不同時間跨度的研究手段應(yīng)運(yùn)而生，目前國內(nèi)外所采用的研究方法主要有測量學(xué)方法、遙感研究方法、地球化學(xué)方法(放射性核素法、稀土元素示蹤法)、地貌學(xué)方法、水文學(xué)方法和土壤學(xué)方法等［13］。

總之，經(jīng)過近幾十年的不斷努力，我國土壤侵蝕科學(xué)研究成果頗豐［3］:揭示了土壤侵蝕過程及其發(fā)生機(jī)制;初步構(gòu)建了以坡面為尺度的土壤流失預(yù)報(bào)模型;初步建立了以流域?yàn)閱卧乃g預(yù)報(bào)模型方程;開展了以小流域?yàn)閱卧牧饔蚓C合治理試驗(yàn)示范研究;構(gòu)建了水土保持效益觀測及評價體系;強(qiáng)化了水土流失的預(yù)防監(jiān)督和管理機(jī)制等。這一系列成果的取得，為進(jìn)行小流域綜合治理、流域水土保持措施的規(guī)劃和實(shí)施以及有效控制水土流失具有重要的指導(dǎo)意義;然而由于我國地理環(huán)境特殊，土壤侵蝕在時間和空間分布上具有隨機(jī)性和不確定性且影響因素繁多，以上諸多問題均給土壤侵蝕科學(xué)研究造成了極大困難。在遭遇挑戰(zhàn)同時同樣存在著許多機(jī)遇，3S技術(shù)、三維激光掃描技術(shù)、幾何攝影測量等技術(shù)的快速發(fā)展使得多空間尺度土壤侵蝕模型開發(fā)發(fā)展迅速。

1.2 流域水文與水資源理論

我國是一個多山的國家，山丘面積約占國土面積的70%，加之山區(qū)溝壑縱橫，暴雨洪水水流沖刷，導(dǎo)致溝底下切，加劇了溝岸擴(kuò)張，水土流失十分嚴(yán)重，致使諸多小流域土壤侵蝕模數(shù)不斷升高。同時，我國又是一個缺水的國家，已被聯(lián)合國列為全世界13個貧水國家之一，人均水資源擁有量只相當(dāng)世界人均水資源擁有量的1/4。小流域作為一個天然集水區(qū)，汛期暴雨洪水和非汛期的常流水，往往都通過溝道下泄到其支流和干流，匯流過程中水土流失不可避免。為此，以小流域?yàn)槌叨鹊乃Y源綜合利用方面的研究顯得十分必要。

小流域水資源理論主要包括水資源調(diào)控理論、水資源配置理論和水資源持續(xù)高效利用理論。

1)小流域水資源調(diào)控理論。天然降水是小流域可利用的重要水資源，小流域水資源調(diào)控理論旨在對流域水土資源和社會經(jīng)濟(jì)進(jìn)行全面調(diào)查、評價的基礎(chǔ)上，通過各種水土流失治理措施的實(shí)施有效調(diào)控水資源，以達(dá)到充分利用天上降水和地表徑流、防治水土流失危害，進(jìn)而達(dá)到促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展和發(fā)展經(jīng)濟(jì)的目的。

以寧夏小流域治理為例，提出了小流域水資源調(diào)控中必須堅(jiān)持2個基本論點(diǎn):就地?cái)r蓄理論和流而不失理論。一方面通過各種工程、植物、耕作措施，使降水盡量多地就地集蓄，蓄水于土，集水于窖(池)、集水于壩，充分利用好天上水;另一方面，對不能就地入滲的超滲產(chǎn)流即暴雨徑流，通過采取各種工程措施，做到區(qū)域性攔蓄和利用，使其流而不失［14］。

2)小流域水資源配置理論。該理論主要是指以小流域?yàn)檠芯繀^(qū)，對區(qū)域內(nèi)常規(guī)和非常規(guī)水資源進(jìn)行聯(lián)合配置研究，提出適宜該地區(qū)的多目標(biāo)、多水源聯(lián)合配置方案。與此同時，對配置方案的結(jié)構(gòu)、社會發(fā)展協(xié)調(diào)性和用水效益進(jìn)行分析。以黃土丘陵溝壑區(qū)小流域資源配置為例，該地區(qū)通對區(qū)域內(nèi)常規(guī)和非常規(guī)水資源進(jìn)行聯(lián)合配置研究，建立了適宜該地區(qū)的多目標(biāo)、多水源聯(lián)合配置模型。新配置方案的提出，使得區(qū)域內(nèi)流域水資源配置結(jié)構(gòu)趨于合理，效益明顯，有力地促進(jìn)區(qū)域的社會協(xié)調(diào)發(fā)展［15］。

3)小流域水資源持續(xù)高效利用理論。該理論旨在通過計(jì)算出小流域地上、地下水資源擁有量的基礎(chǔ)上，結(jié)合流域綜合治理，探索水資源持續(xù)高效利用的途徑。寧安市在紅城小流域治理過程中，通過采用微噴灌節(jié)水灌溉技術(shù)，既滿足了作物生長發(fā)育的需水量，又維持了作物水、土壤水、大氣水、地表水和地下水的動態(tài)平衡，保證了水資源的持續(xù)高效利用［16］。

此外，小流域水資源的合理開發(fā)和利用有3方面的效益:1)經(jīng)濟(jì)效益，通過小流域的治理做到水資源的有效利用，可以增加糧食、果品等的產(chǎn)量、產(chǎn)值和效益;2)生態(tài)效益，在小流域綜合治理的基礎(chǔ)上，大力推廣微噴灌節(jié)水灌溉技術(shù)，一方面可以有效防止由于大水漫灌而造成土壤次生鹽堿化，緩解了由于地下水超采給小流域帶來的環(huán)境問題，另一方面，地表植被蓋度能顯著增加，水土流失可以得到有效控制，從而使生態(tài)環(huán)境呈現(xiàn)出良性循環(huán);3)社會效益，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，使土地利用和農(nóng)村生產(chǎn)結(jié)構(gòu)趨于合理［16－17］。

隨著小流域水資源理論的不斷發(fā)展，GIS已逐步成為研究小流域水資源管理的強(qiáng)有力工具。目前，基于GIS的小流域水循環(huán)系統(tǒng)的開發(fā)與集成成為研究的熱點(diǎn)問題，反映區(qū)域產(chǎn)沙量與水資源配置關(guān)系的模型還有待于進(jìn)一步研究。這些問題的逐步解決，將為以小流域?yàn)槌叨鹊乃Y源優(yōu)化配置決策的制訂提供強(qiáng)有力的理論與技術(shù)支撐。

1.3 流域生態(tài)經(jīng)濟(jì)理論

小流域是一個生態(tài)、經(jīng)濟(jì)復(fù)合系統(tǒng)，協(xié)調(diào)人們的經(jīng)濟(jì)社會活動與生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)系是小流域治理的根本問題［18］。小流域生態(tài)經(jīng)濟(jì)復(fù)合系統(tǒng)是小流域生態(tài)系統(tǒng)與小流域經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，小流域生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)理論在于揭示其生態(tài)系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的內(nèi)在聯(lián)系，即小流域的生態(tài)經(jīng)濟(jì)規(guī)律［19］。

總結(jié)相關(guān)研究，小流域生態(tài)經(jīng)濟(jì)理論研究主要涉及小流域生態(tài)恢復(fù)理論與生態(tài)補(bǔ)償理論2方面。

1)小流域生態(tài)恢復(fù)理論。小流域生態(tài)恢復(fù)研究和實(shí)踐歷史可以追溯到19世紀(jì)30年代，其涉及的理論基礎(chǔ)主要有流域系統(tǒng)理論、流域可持續(xù)發(fā)展理論、群落演替機(jī)制理論3方面［18］。其中:流域系統(tǒng)理論主要指小流域是一個生態(tài)、經(jīng)濟(jì)復(fù)合系統(tǒng)，只有從系統(tǒng)的角度分析小流域，以系統(tǒng)優(yōu)化方法進(jìn)行流域規(guī)劃，以系統(tǒng)工程原理設(shè)置綜合措施［20－21］，才是對小流域進(jìn)行流域生態(tài)恢復(fù)的出路所在;流域可持續(xù)發(fā)展理論是指在小流域生態(tài)恢復(fù)過程中，水土資源的開發(fā)與利用，既要確保土地資源開發(fā)強(qiáng)度在生態(tài)環(huán)境允許范圍內(nèi)，又要滿足當(dāng)前需要，更要考慮長遠(yuǎn)可持續(xù)發(fā)展，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)永續(xù)利用［22］;群落演潛機(jī)制理論旨在提出群落在干擾下的恢復(fù)過程是有限度的［23］?？偨Y(jié)相關(guān)研究，以往研究多注重人工重建研究，特別注重恢復(fù)有效的植物群落模式試驗(yàn)，相對忽視自然恢復(fù)過程以及對動物、土壤生物(尤其是微生物)的研究。此外，對小流域生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)重建的生態(tài)效益及評價的相關(guān)研究較多，特別集中在人工林重建效益評價方面，缺少對流域生態(tài)恢復(fù)重建的生態(tài)功能和結(jié)構(gòu)的綜合評價。當(dāng)前生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)重建重點(diǎn)集中在生態(tài)恢復(fù)過程，缺少與地方社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展等現(xiàn)實(shí)狀況的有機(jī)結(jié)合。生態(tài)恢復(fù)作為一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，恢復(fù)的理論體系和技術(shù)體系尚未形成［18］，此方面研究需加強(qiáng)。

2)生態(tài)補(bǔ)償理論。生態(tài)補(bǔ)償(ecological compensation)以保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)及協(xié)調(diào)人與自然和諧關(guān)系為目的，以經(jīng)濟(jì)手段為主，市場、政策等手段為輔，調(diào)節(jié)環(huán)境利益與經(jīng)濟(jì)利益關(guān)系的制度安排。國外生態(tài)補(bǔ)償研究始于20世紀(jì)50年代，70年代開始研究視角多在應(yīng)用層面。Costanza等、千年生態(tài)系統(tǒng)評估(millennium ecosystem assessment，MA)對森林生態(tài)服務(wù)價值的評估及基于市場方式進(jìn)行的生態(tài)環(huán)境服務(wù)付費(fèi)(paymentfor environmental services，PES)補(bǔ)償途徑最著名，K.Johst等［24］、M.Mason［25］和 F.Herzog等［26］采用經(jīng)濟(jì)學(xué)分析方法從水環(huán)境管理、農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)、植樹造林、自然生境的保護(hù)與恢復(fù)等方面進(jìn)行了積極探索。國內(nèi)生態(tài)補(bǔ)償研究始于80年代初，理論研究主要圍繞國外生態(tài)補(bǔ)償理論體系而展開［27］，90年代中期開始，生態(tài)補(bǔ)償進(jìn)入理論和實(shí)踐相結(jié)合階段，早期的實(shí)踐多是對全國以及地方森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)物質(zhì)量與價值量的評估［28－31］，90 年代后期，草場退化、森林減少、洪旱自然災(zāi)害頻發(fā)等生態(tài)惡化的現(xiàn)實(shí)為生態(tài)補(bǔ)償實(shí)踐提供了契機(jī)，并率先在浙江、福建、廣東等發(fā)達(dá)省份最早展開［32］。歸納起來看:國外流域生態(tài)補(bǔ)償較發(fā)達(dá)，補(bǔ)償主要表現(xiàn)在景觀、水質(zhì)、水量調(diào)節(jié)和水土流失控制等方面，政府和非政府機(jī)構(gòu)為中介組織，交易機(jī)制完善，定量化、模型化研究正成為研究趨勢;國內(nèi)流域生態(tài)補(bǔ)償實(shí)踐同國外相比，存在補(bǔ)償方式單一、補(bǔ)償對象不明確、補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)確立缺乏科學(xué)依據(jù)、靜態(tài)等諸多弊端，且學(xué)者們研究視野多集中在大、中尺度流域，對小流域生態(tài)補(bǔ)償研究較少［33］。

生態(tài)補(bǔ)償作為一種制度安排，超出了單一學(xué)科、純學(xué)術(shù)研究的范疇，因此，應(yīng)綜合多學(xué)科優(yōu)勢共同研究，建立全方位、多層次的生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制。我國是一個多山的國家，山區(qū)生態(tài)經(jīng)濟(jì)建設(shè)在四個現(xiàn)代化建設(shè)中有著極為重要的戰(zhàn)略地位。小流域綜合治理是山區(qū)建設(shè)的科學(xué)方法，只有在生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)理論指導(dǎo)下，創(chuàng)立優(yōu)化的小流域生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，合理利用自然資源，保護(hù)良好的生態(tài)環(huán)境，嚴(yán)格控制人口增長，才會使青山常在，永續(xù)利用，越采越多，越采越好，才能把廣大山區(qū)建設(shè)成環(huán)境優(yōu)美和經(jīng)濟(jì)繁榮的人間樂園［19］。

1.4 流域生態(tài)系統(tǒng)健康理論

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，小流域開發(fā)顯示出了前所未有的發(fā)展?jié)摿突盍?，成為農(nóng)民增收的新亮點(diǎn)和投資的新熱點(diǎn);但是，隨著小流域開發(fā)的規(guī)模和深度不斷加大，開發(fā)與治理的矛盾日益突出，植被遭到了嚴(yán)重破壞，水土流失情況十分嚴(yán)重，小流域生態(tài)系統(tǒng)健康問題受到極大威脅。為此，對小流域生態(tài)系統(tǒng)做出正確評價以及如何使得小流域開發(fā)健康持續(xù)則顯得尤為必要。

生態(tài)系統(tǒng)健康是20世紀(jì)80年代后期發(fā)展起來的以研究人為活動、社會組織、自然系統(tǒng)及人類健康之間相互關(guān)系為主要目的的生態(tài)學(xué)研究熱點(diǎn)。加拿大學(xué)者D.J.Schaeffer等［34］認(rèn)為，生態(tài)系統(tǒng)的組織未受到損害或削弱即缺乏疾病是健康生態(tài)系統(tǒng)的重要標(biāo)志;D.J.Rapport［35］則在此基礎(chǔ)之將疾病稱之為生態(tài)系統(tǒng)水平上的危難和綜合病癥?？偨Y(jié)國內(nèi)外研究成果［36－37］，認(rèn)為健康的流域生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)具有以下特征:1)對流域進(jìn)化過程中遇到的正常干擾(如洪水、干旱、火災(zāi)等)具有恢復(fù)力;2)遠(yuǎn)離流域生態(tài)系統(tǒng)危機(jī)綜合癥;3)能自我維持，即在沒有外部輸入時能存在，在人類管理的生態(tài)系統(tǒng)中，每單位產(chǎn)出所需外部輸入不增加;4)管理實(shí)踐和生態(tài)系統(tǒng)過程不損害鄰近生態(tài)系統(tǒng);5)經(jīng)濟(jì)上可行，能夠提供合乎自然和人類需求的生態(tài)服務(wù);6)維持健康的人類群體。

目前，流域生態(tài)系統(tǒng)健康理論研究主要集中在流域生態(tài)系統(tǒng)健康評價方面。

生物監(jiān)測法和指標(biāo)體系法是目前國內(nèi)外流域生態(tài)系統(tǒng)健康評價的常用方法。其中:生物監(jiān)測法又主要包括指示生物法和簡單指數(shù)法;指標(biāo)體系法主要包括生態(tài)毒理學(xué)方法，流行病學(xué)方法，生態(tài)系統(tǒng)醫(yī)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)指標(biāo)與生態(tài)指標(biāo)相結(jié)合等方法。目前，生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標(biāo)體系法研究相對較多，其中以聯(lián)合國經(jīng)濟(jì)合作開發(fā)署創(chuàng)建的 “Press－State－Response”模型框架應(yīng)用最為廣泛。我國學(xué)者劉明華等［38］在3S技術(shù)支持下，以小流域?yàn)樵u價單元初步建立了秦皇島地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)健康評價的“Press－State－Response”指標(biāo)體系和評價模型，并基于現(xiàn)代數(shù)學(xué)分析法對影響生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)變化的因素進(jìn)行了驅(qū)動力分析。

總結(jié)國內(nèi)外相關(guān)研究得出:1)目前對流域生態(tài)系統(tǒng)健康的定義尚未形成一個較為統(tǒng)一的認(rèn)識和標(biāo)準(zhǔn);2)我國幅員遼闊，各流域的自然條件千差萬別，經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平各異，制訂流域生態(tài)系統(tǒng)健康評估準(zhǔn)則，不能照搬國外經(jīng)驗(yàn)，急需建立適用我國流域生態(tài)系統(tǒng)健康評價的理論體系，為流域管理提供決策依據(jù)，實(shí)現(xiàn)社會、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

小流域開發(fā)是山區(qū)綜合開發(fā)的主要內(nèi)容，是農(nóng)民脫貧致富奔小康的有效途徑。小流域生態(tài)系統(tǒng)健康與否關(guān)乎小流域資源開發(fā)能否實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，并且與當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的切身利益息息相關(guān)?；谏锬しǎ?9］等一系列高新技術(shù)方法的流域生態(tài)系統(tǒng)健康評價成為研究熱點(diǎn)，隨著這些高新技術(shù)的應(yīng)用，將極大地推動小流域生態(tài)環(huán)境健康評價理論的發(fā)展，為我們對當(dāng)前小流域健康狀況做出正確評價，及時發(fā)現(xiàn)并解決小流域開發(fā)中存在的諸多問題提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

1.5 流域環(huán)境理論

水資源短缺問題是全球面臨的共同問題。保護(hù)水資源，治理和改善水環(huán)境顯得尤為必要。隨著社會不斷向前發(fā)展，人類對水資源的需求量不斷增長，水資源危機(jī)加劇和水環(huán)境質(zhì)量不斷惡化，水資源短缺、水污染嚴(yán)重等問題己成為影響社會發(fā)展的主要制約因素。建立生態(tài)清潔型小流域，從凈化小流域水質(zhì)著手，采取源頭控制與末端治理結(jié)合，注重面源污染治理和人居環(huán)境改造，全過程的綜合控防是我國生態(tài)環(huán)境建設(shè)工作的一大創(chuàng)舉。

水土保持生態(tài)清潔型小流域理論的提出既是我國水土保持事業(yè)向縱深發(fā)展的一種嘗試，又是我國在建設(shè)社會主義和諧社會、社會主義新農(nóng)村的背景下改善水土流失地區(qū)生產(chǎn)、生活條件和生態(tài)環(huán)境，有效保護(hù)水土資源、不斷改善人居環(huán)境、促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的一項(xiàng)新舉措。其理論基礎(chǔ)主要包括生態(tài)清潔小流域概念和生態(tài)清潔小流域“三道防線”的概念及其劃分的理論依據(jù)［40］。

1)生態(tài)清潔小流域及其“三道防線”的概念。生態(tài)清潔型小流域是指以小流域?yàn)閱卧?，突出統(tǒng)一規(guī)劃，綜合治理，各項(xiàng)措施遵循自然規(guī)律和生態(tài)法則，與當(dāng)?shù)鼐坝^相協(xié)調(diào)，基本實(shí)現(xiàn)資源的合理利用和優(yōu)化配置、人與自然的和諧共處、經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)。通過有效保護(hù)，使得綜合治理后的小流域?qū)崿F(xiàn)山青、水秀、人富［41］。生態(tài)清潔小流域“三道防線”是小流域建設(shè)的新思路，是按照“保護(hù)水源、改善環(huán)境、防治災(zāi)害、促進(jìn)發(fā)展”的總體要求，圍繞水資源保護(hù)，以小流域?yàn)閱卧瑢⑿×饔蜃鳛橐粋€“社會－經(jīng)濟(jì)－環(huán)境”的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，并依據(jù)小流域內(nèi)地貌部位與河溝道的距離，由遠(yuǎn)及近，將小流域劃分為生態(tài)修復(fù)區(qū)、生態(tài)治理區(qū)、生態(tài)保護(hù)區(qū)，綜合應(yīng)用多種治理措施進(jìn)行生態(tài)建設(shè)、水土資源保護(hù)。

2)生態(tài)清潔小流域“三道防線”劃分的理論依據(jù)。小流域是由流域生態(tài)系統(tǒng)和流域經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)相互交織而成的流域生態(tài)經(jīng)濟(jì)復(fù)合系統(tǒng)，其涉及的主要理論基礎(chǔ)有系統(tǒng)論、生態(tài)經(jīng)濟(jì)理論、景觀生態(tài)學(xué)理論、生態(tài)毒理學(xué)、可持續(xù)發(fā)展理論、綜合集成理論、水土保持學(xué)原理等。

例如，北京市近年來由于氣候變化及人類活動所引發(fā)的水資源短缺及水環(huán)境污染等問題日益突出。在這種新形勢下，北京市水土保持的工作思路作了相應(yīng)調(diào)整，由之前的單純服務(wù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向服務(wù)首都社會經(jīng)濟(jì)全面發(fā)展轉(zhuǎn)變，在綜合運(yùn)用自然經(jīng)濟(jì)規(guī)律指導(dǎo)水源保護(hù)的前提下，提出了以保護(hù)水源為核心，構(gòu)建“生態(tài)修復(fù)、生態(tài)治理、生態(tài)保護(hù)”三道水土保持防線，建設(shè)生態(tài)清潔型小流域的水土保持思路。該工程自2004年實(shí)施以來，北京山區(qū)水土資源得到了有效保護(hù)，山區(qū)小流域環(huán)境得到明顯改善。在肯定成果的同時，必須清醒地認(rèn)識到我國生態(tài)清潔小流域建設(shè)尚處于起步階段，諸多理論問題還不完善，相應(yīng)的理論基礎(chǔ)研究和規(guī)劃設(shè)計(jì)實(shí)踐研究有待加強(qiáng)。目前，急需解決的問題主要表現(xiàn)在以下4方面。

1)項(xiàng)目實(shí)施后管理及評價問題。項(xiàng)目運(yùn)行管理及后期評價作為生態(tài)清潔小流域建設(shè)項(xiàng)目管理的重要階段，其順利實(shí)施是生態(tài)清潔小流域經(jīng)濟(jì)社會穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展的重要保證。目前，這方面研究成果有限，有待深入研究。

2)生態(tài)清潔小流域建設(shè)的系統(tǒng)理論問題研究尚需加強(qiáng)。生態(tài)清潔小流域作為一個新生事物，其產(chǎn)生、發(fā)展有其自身的客觀規(guī)律。為此，對小流域進(jìn)行科學(xué)治理應(yīng)該有科學(xué)的理論為指導(dǎo)，目前，此方面的理論研究還未完善，生態(tài)清潔小流域建設(shè)的理論研究應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)，其中主要包括生態(tài)清潔小流域發(fā)展規(guī)律研究、規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)研究、綜合效益分析研究等。

3)加大新技術(shù)在生態(tài)清潔小流域綜合治理中的應(yīng)用力度。3S等技術(shù)的發(fā)展為小流域綜合治理提供了強(qiáng)有力的技術(shù)手段，基于地理信息系統(tǒng)等相關(guān)分析軟件，結(jié)合水源保護(hù)指標(biāo)、水土流失防治指標(biāo)等確立流域“三道防線”劃分標(biāo)準(zhǔn)，是今后進(jìn)一步深化構(gòu)建“三道防線”理論的發(fā)展方向［42］。

4)不斷協(xié)調(diào)生態(tài)清潔小流域建設(shè)與其他水土保持生態(tài)建設(shè)規(guī)劃的關(guān)系，積極探索工程實(shí)施投入機(jī)制，逐步充實(shí)、完善工程建設(shè)內(nèi)容，不斷健全流域治理監(jiān)測、效益評估體系，逐一解決工程建設(shè)中遇到的新問題，不斷總結(jié)探索流域管理制度，逐步將生態(tài)清潔型小流域建設(shè)思路推向全國，賦予社會主義新農(nóng)村建設(shè)中水土流失治理全新的意義［43］。

1.6 流域生態(tài)工程理論

當(dāng)前我國很多小流域河流不斷受到人類的威脅，小流域河流污染等問題日益加劇，影響整個生態(tài)環(huán)境的同時，給周邊居民等環(huán)境造成了危害，所以小流域河流的綜合治理問題急需解決。以小流域?yàn)閱卧M(jìn)行綜合治理，有利于集中各方力量按照各小流域的特點(diǎn)逐步實(shí)施，由點(diǎn)到面，推動整個河流的綜合治理。為此，小流域河流生態(tài)工程治理理念應(yīng)運(yùn)而生。

流域生態(tài)工程源于歐洲的生態(tài)工程理論，1938年德國Seifert首先提出“親河川整治”概念［44］，他指出工程措施不僅要具有河流原有的各種傳統(tǒng)功能，同時還需要最大程度上接近自然狀況。河流生態(tài)工程的作用，就是在河流生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)理論的指導(dǎo)下，以河流生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)為目標(biāo)，提高河流生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。然而，在不同類型小流域河流生態(tài)系統(tǒng)治理與恢復(fù)過程中，所采用的生態(tài)工程方法往往會有所不同。對于一般的城市河流生態(tài)系統(tǒng)而言，基本生態(tài)工程方法從3方面去考慮:河道外治理、河道內(nèi)治理、濱水區(qū)治理［45］。而非城市河流流域生態(tài)工程，不僅包含對河流本身的治理，還包括集水區(qū)內(nèi)所有的植被，土壤等自然情況的治理和以人類活動為主的社會經(jīng)濟(jì)情況的管理與調(diào)控。

從20世紀(jì)40年代起，經(jīng)過多年的探索和發(fā)展，總結(jié)出生態(tài)工程理論應(yīng)著重考慮以下幾點(diǎn):1)流域生態(tài)工程規(guī)劃設(shè)計(jì)與建設(shè)過程中要充分結(jié)合工程學(xué)與生態(tài)學(xué)理論;2)流域工程設(shè)施在滿足人類社會發(fā)展需求的同時，也應(yīng)滿足生態(tài)系統(tǒng)的健康需求;3)流域生態(tài)工程的建設(shè)應(yīng)把保護(hù)流域生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性作為核心。在流域治理過程中，應(yīng)因地制宜，以盡可能降低干擾強(qiáng)度、不破壞動植物的生長、繁殖、棲息條件為前提;4)應(yīng)充分認(rèn)識并遵循生態(tài)系統(tǒng)自身發(fā)生、發(fā)展規(guī)律，充分發(fā)揮生態(tài)系統(tǒng)自我凈化及恢復(fù)能力;5)流域生態(tài)工程規(guī)劃設(shè)計(jì)應(yīng)以景觀生態(tài)學(xué)理論為指導(dǎo)，兼顧流域自然美學(xué)價值［46］。

目前國內(nèi)外相關(guān)案例較多，比如:張杰［47］在本溪縣大水洞溝流域應(yīng)用生態(tài)學(xué)原理，將生態(tài)工程建設(shè)與小流域治理相結(jié)合，促進(jìn)了小流域經(jīng)濟(jì)發(fā)展，使該流域初步形成了以飼養(yǎng)高檔水產(chǎn)品——虹鱒魚為主，以中國林蛙半人工養(yǎng)殖、優(yōu)質(zhì)飼料作物及無污染水果蔬菜種植、家畜禽等飼養(yǎng)、高蛋白飼料加工、小水電及沼氣能源建設(shè)等多種產(chǎn)業(yè)為輔的生態(tài)食物鏈工程體系，大大提高了小流域治理效益，促進(jìn)了小流域經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展。朱雷等［45］提出河流生態(tài)治理的理念:治河之道決不在于改造，而在于“還原”，然后通過國內(nèi)外河流成功治理的實(shí)例介紹了流域治理的常用生態(tài)工程方法，同時提出要在治理河流的同時重視河流的管理才能實(shí)現(xiàn)河流的可持續(xù)性發(fā)展。陳伯讓［48］指出黃河流域自2001年實(shí)施水土保持生態(tài)工程以來，項(xiàng)目區(qū)生態(tài)環(huán)境、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件得到了明顯改善，有力地促進(jìn)了農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和區(qū)域經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

總結(jié)以往研究成果認(rèn)為，利用生態(tài)工程對小流域河道進(jìn)行整治，整治之道決不在于改造，而在于“還原”。流域生態(tài)工程的目標(biāo)在于運(yùn)用現(xiàn)代工程技術(shù)來解決由于人類不合理地對自然環(huán)境的開發(fā)而造成的對環(huán)境的威脅或者在不破壞環(huán)境前提下對自然資源進(jìn)行開發(fā)和利用。其核心在于改善環(huán)境或者不破壞環(huán)境并且使人類能從中獲利，這就要求人類采用先進(jìn)的技術(shù)和和諧的生存理念才能達(dá)到雙贏的效果。

2 結(jié)束語

和其他國家相比，我國水土資源比較貧乏，水土流失十分嚴(yán)重。特殊的國情決定了我國的水土保持小流域治理不能照搬國外模式，比如在小流域開發(fā)的規(guī)劃、目標(biāo)、方法和模式方面都要根據(jù)自身國情去制訂適合我國國情的治理方式;但在此過程中，美國等發(fā)達(dá)國家在小流域綜合治理過程中的先進(jìn)管理經(jīng)驗(yàn)及治理技術(shù)［49］值得我們借鑒。

1)不斷完善的法律法規(guī)體系。從20世紀(jì)初的“沼澤土地法”“土地開墾法”等法令，到1935年美國國會通過的水土保持法案，再到1954年的保護(hù)集水區(qū)與防止洪水災(zāi)害法案，經(jīng)過近百年的不懈努力，截止目前，美國50個州都制定有完整的水土保持法規(guī)并頒布執(zhí)行。

2)日趨合理的管理機(jī)構(gòu)。美國政府為保證水土保持事業(yè)健康發(fā)展，相應(yīng)組建了各種管理機(jī)構(gòu)。從1935年的美國水土保持局，到隨之而建立的與聯(lián)邦政府水土保持局相配套的各州、縣資源保護(hù)部、水土保持技術(shù)中心、水土保持工程站等機(jī)構(gòu)。此外，美國在水土保持方面尤其重視發(fā)揮半官方組織和民間組織的作用。這種政府專業(yè)機(jī)構(gòu)與群眾性水土保持協(xié)會相配合的管理模式值得我們學(xué)習(xí)與借鑒。

3)不斷深入的科普宣傳活動。美國相關(guān)機(jī)構(gòu)以維護(hù)土壤生產(chǎn)力作為水土保持工作的基本方針，通過水土保持愛好者協(xié)會，印發(fā)大量水土保持知識宣傳冊，組織學(xué)生開展短期水土保持活動等方式，宣傳普及水土保持知識，民眾的水土保持意識得到不斷增強(qiáng)。

4)加大對高新技術(shù)的應(yīng)用，轉(zhuǎn)變土地利用和經(jīng)營方式。一方面，遙感、地理信息系統(tǒng)等高新技術(shù)在我國水土保持事業(yè)中的應(yīng)用尚屬起步階段，存在諸多問題亟待解決;另一方面，與國外大規(guī)模機(jī)械化農(nóng)業(yè)耕作方式相比，我國以小面積多種經(jīng)營為主體的小農(nóng)戶經(jīng)濟(jì)在自動化和機(jī)械化程度方面略顯不足，仍需進(jìn)一步加大投入。

總而言之，小流域水土流失治理工程作為一項(xiàng)長期而復(fù)雜的系統(tǒng)工程，目前仍然存在諸多理論問題需要我們?nèi)ヌ剿髋c思考。如何對現(xiàn)有土地資源進(jìn)行高效可持續(xù)的開發(fā)利用以防止水土流失，改善生態(tài)環(huán)境將是水土保持工作應(yīng)重點(diǎn)解決的不變話題。以上從流域土壤侵蝕、流域水文與水資源、流域生態(tài)經(jīng)濟(jì)、流域生態(tài)系統(tǒng)健康、流域環(huán)境和流域生態(tài)工程6方面對小流域綜合治理過程中所涉及的理論問題進(jìn)行了逐一探討，總結(jié)也許還不全面，也不夠深入，旨在提出小流域綜合治理過程中應(yīng)注意的幾個理論問題，為以后小流域綜合治理的發(fā)展提供些許幫助。

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Discussions about some theoretical issues of small watershed comprehensive management

Yu Xinxiao

(College of Soil and Water Conservation，Beijing Forestry University，100083，Beijing，China)

Soil and water resources are vital basic resources in mankind’s living and development progress.The Loss of soil and water resources caused by soil erosion has already seriously obstructed economy development of our country，which has been the first environmental problem.Therefore，it is essential for our country to carry out comprehensive management of soil erosion，with small watershed as unit.After 50 years of exploration and development，the achievements of the small watershed management model are positive and remarkable.However，many weaknesses and outstanding theoretical problems we faced must be resolved.In order to solve the outstanding theory problems and provide some references for future study，this paper summarized the problems existed in comprehensive management of small watershed from the following aspects:soil erosion，hydrology and water resources，ecosystem economy，health，environment and ecosystem engineering.

small watershed;comprehensive management;theoretical tssues

2011－11－26

2012－05－07

國家自然科學(xué)基金“基于氫氧同位素技術(shù)的植被－土壤系統(tǒng)水分運(yùn)動機(jī)制研究”(41171028);國家“十二五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“‘三北’地區(qū)水源涵養(yǎng)林體系構(gòu)建技術(shù)研究與示范”(2011BAD38B05)

余新曉(1961—)，男，教授，博導(dǎo)。主要研究方向:水土保持。E－mail:yuxinxiao111@126.com

(責(zé)任編輯:程 云)