寧夏回族自治區(qū)潛在水土流失評(píng)價(jià)

魏小燕,程金花,張國軍,馬文濤,蘇利平,張 榮,哈文秀,王 霄,陶清瑞

(1.寧夏回族自治區(qū)水土保持監(jiān)測(cè)總站,寧夏 銀川 750021;2.北京林業(yè)大學(xué) 水土保持學(xué)院,北京 100083;3.寧夏回族自治區(qū)國土整治修復(fù)中心,寧夏 銀川 750021)

近年來隨著水土保持工作的持續(xù)推進(jìn)與發(fā)展,寧夏回族自治區(qū)在水土流失治理和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方面取得了一定的成效,不少小流域在歷經(jīng)多次治理后,治理措施和治理程度逐步提高,縣域和較大流域整體治理效果顯著提升。為統(tǒng)籌規(guī)劃、合理施策、精準(zhǔn)治理,通過整合歷年水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)成果,構(gòu)建寧夏潛在水土流失評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,并從水土保持區(qū)劃、縣級(jí)行政區(qū)、小流域3個(gè)方面,對(duì)寧夏潛在水土流失進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1 概況

1.1 自然地理及水文氣象特點(diǎn)

寧夏回族自治區(qū)位于我國西北內(nèi)陸、黃河流域上中游,與甘肅省、內(nèi)蒙古自治區(qū)和陜西省毗鄰,地理坐標(biāo)為104°17′～107°39′E、35°14′～39°23′N,土地面積6.64萬km2。地形南北狹長(zhǎng),南北長(zhǎng)約465 km、東西寬45～250 km。屬溫帶大陸性半干旱氣候區(qū),86%的地域年降水量在300 mm以下,降水量由南向北遞減,年均氣溫6.3～11.4 ℃。植被呈帶狀分布,土壤類型有黑壚土、灰鈣土和灰漠土等,多呈水平地帶性分布。

1.2 水土流失及水土保持現(xiàn)狀

寧夏北部西、北、東三面被騰格里沙漠、烏蘭布和沙漠和毛烏素沙地包圍,生態(tài)環(huán)境敏感復(fù)雜,水資源短缺,水土流失嚴(yán)重,是我國生態(tài)環(huán)境最脆弱的省區(qū)之一。根據(jù)水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)成果,截至2021年寧夏有水土流失面積15 534.84 km2,占全區(qū)土地面積的23.40%。其中:水力侵蝕面積10 569.33 km2,占全區(qū)土地面積的15.92%,占水土流失總面積的68.04%,全區(qū)22個(gè)縣(市、區(qū))均有分布;風(fēng)力侵蝕面積4 965.51 km2,占全區(qū)土地面積的7.48%,占水土流失總面積的31.96%,除固原市5個(gè)縣(區(qū))外,其余17個(gè)縣(市、區(qū))均有分布。

近年來,自治區(qū)委、區(qū)政府始終高度重視生態(tài)環(huán)境保護(hù)和建設(shè),搶抓歷史機(jī)遇,全面推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè),全區(qū)生態(tài)環(huán)境呈“整體好轉(zhuǎn),局部?jī)?yōu)化”的良好局面。寧夏始終把水土保持工作放在突出位置,實(shí)現(xiàn)了由“沙逼人退”向“人逼沙退”的歷史性轉(zhuǎn)變,成為全國首個(gè)“人進(jìn)沙退”的省區(qū)。通過實(shí)施沿黃城市帶濕地恢復(fù)和保護(hù)工程,建成中衛(wèi)騰格里湖、吳忠濱河、銀川典農(nóng)河、石嘴山星海湖等重點(diǎn)濕地示范區(qū),并建設(shè)國家級(jí)濕地公園13處、自治區(qū)級(jí)濕地公園9處,恢復(fù)和改善了濕地生態(tài)功能和城鄉(xiāng)人居環(huán)境,提升了沿黃城市品位,銀川平原形成了“湖在城中、人在景中”的“塞上江南”新景觀。通過“山水田林路流域”綜合治理,基本形成了“南部治理、中部修復(fù),全面預(yù)防、重點(diǎn)監(jiān)督”的水土流失治理新格局。據(jù)統(tǒng)計(jì),截至目前,全區(qū)共完成水土流失綜合治理面積24 452.76 km2。

2 水土保持區(qū)劃及小流域劃分情況

2.1 水土保持區(qū)劃情況

在全國水土保持一、二、三級(jí)區(qū)劃中,寧夏全境屬西北黃土高原區(qū)一級(jí)區(qū);固原市原州區(qū)、西吉縣、隆德縣、涇源縣、彭陽縣,吳忠市同心縣,中衛(wèi)市海原縣屬甘寧青山地丘陵溝壑區(qū)二級(jí)區(qū)中的寧南隴東丘陵溝壑蓄水保土區(qū)三級(jí)區(qū);其余15個(gè)縣(市、區(qū))屬寧蒙覆沙黃土丘陵區(qū)二級(jí)區(qū)中的寧中北丘陵平原防沙生態(tài)維護(hù)區(qū)三級(jí)區(qū)。按照《寧夏回族自治區(qū)水土保持規(guī)劃(2016—2030年)》,在全國水土保持一、二、三級(jí)區(qū)劃基礎(chǔ)上,以地貌和水土流失特點(diǎn)為主導(dǎo)因素,將全區(qū)共劃分為7個(gè)水土保持四級(jí)區(qū),其中:寧中北丘陵平原防沙生態(tài)維護(hù)區(qū)三級(jí)區(qū)劃分為3個(gè)四級(jí)區(qū),即賀蘭山水蝕區(qū)、銀川平原潛在風(fēng)蝕區(qū)、丘陵臺(tái)地干旱草原風(fēng)水蝕交錯(cuò)區(qū);寧南隴東丘陵溝壑蓄水保土區(qū)三級(jí)區(qū)劃分為4個(gè)四級(jí)區(qū),即六盤山水蝕區(qū)、黃土丘陵溝壑殘塬水蝕區(qū)、黃土丘陵溝壑水蝕區(qū)、黃土丘陵溝壑水風(fēng)蝕交錯(cuò)區(qū)。寧夏水土保持四級(jí)區(qū)劃及面積見表1。

表1 寧夏水土保持四級(jí)區(qū)劃及面積

2.2 小流域劃分情況

寧夏回族自治區(qū)水利廳于2020—2022年完成全區(qū)小流域劃分工作,全區(qū)共劃分小流域1 222條,其中銀川市146條、石嘴山市80條、吳忠市347條、固原市304條、中衛(wèi)市345條。小流域面積平均42.6 km2,面積<20 km2的小流域占14.0%,面積20～70 km2的占76.1%,面積>70～100 km2的占6.0%,面積>100 km2的占3.9%,其中面積>70 km2的小流域主要分布在寧夏中北部臺(tái)地、鹽池內(nèi)流區(qū)和黃河、清水河灌區(qū)。

3 潛在水土流失評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

3.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建原則

在確定適用于特定地區(qū)的潛在水土流失評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí),應(yīng)遵循以下原則:①科學(xué)性,選取的指標(biāo)必須有理可依、有據(jù)可循,具有充分的代表性;②邏輯性,指標(biāo)分類明確、層次分明,結(jié)構(gòu)清晰;③獨(dú)立性,各指標(biāo)間應(yīng)當(dāng)范圍明確、互相獨(dú)立,避免交叉重疊;④實(shí)用性,除考慮指標(biāo)的全面性外,還要考慮指標(biāo)在現(xiàn)有的條件下能否獲得,如果某項(xiàng)指標(biāo)無法獲得或者獲取代價(jià)太大,就應(yīng)考慮用相關(guān)指標(biāo)代替或舍棄。

3.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)及數(shù)據(jù)來源

根據(jù)潛在水土流失評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建原則,結(jié)合不同水土保持區(qū)劃水土流失實(shí)際情況和歷年水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)成果,利用PSR(壓力-狀態(tài)-響應(yīng))概念模型,構(gòu)建由多年平均降水量、多年平均風(fēng)速、植被覆蓋度、坡度、坡向、地表粗糙度、土壤類型、人類活動(dòng)8個(gè)危險(xiǎn)源指標(biāo),以及生態(tài)服務(wù)價(jià)值、受影響人數(shù)、潛在經(jīng)濟(jì)損失3個(gè)受體重要性指標(biāo)構(gòu)成的潛在水土流失評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[1]。多年平均降水量、多年平均風(fēng)速是基于水土保持監(jiān)測(cè)站點(diǎn)多年觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算獲得,植被覆蓋度來源于水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),坡度、坡向、地表粗糙度來源于地理空間數(shù)據(jù)云網(wǎng)站,土壤類型來源于聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)和維也納國際應(yīng)用系統(tǒng)研究所(IIASA)所構(gòu)建的世界土壤數(shù)據(jù)庫,其余指標(biāo)數(shù)據(jù)通過寧夏歷年統(tǒng)計(jì)年鑒分析得出。

3.3 不同水土保持區(qū)劃潛在水土流失評(píng)價(jià)指標(biāo)及權(quán)重

確定不同水土保持區(qū)劃潛在水土流失評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí),需考慮不同水土保持區(qū)劃的地形地貌及水土流失特點(diǎn),如水力侵蝕區(qū)不考慮風(fēng)速、地表粗糙度,風(fēng)力侵蝕區(qū)不考慮多年平均降水量,地勢(shì)相對(duì)平坦區(qū)域不考慮坡向等,具體指標(biāo)見表2。

表2 寧夏水土保持四級(jí)區(qū)劃潛在水土流失評(píng)價(jià)指標(biāo)

通過層次分析法,建立層次結(jié)構(gòu)模型,構(gòu)造判斷矩陣,經(jīng)專家評(píng)估,確定各項(xiàng)指標(biāo)在不同水土保持區(qū)劃潛在水土流失評(píng)價(jià)過程中的權(quán)重,見表3。將獲得的危險(xiǎn)源指標(biāo)、受體重要性指標(biāo)數(shù)據(jù)依據(jù)表3中的權(quán)重計(jì)算,并按計(jì)算結(jié)果由低值到高值依次劃分為極低危險(xiǎn)、低危險(xiǎn)、中危險(xiǎn)、高危險(xiǎn)、極高危險(xiǎn)5個(gè)等級(jí),來評(píng)價(jià)潛在水土流失的風(fēng)險(xiǎn)程度。

表3 寧夏水土保持四級(jí)區(qū)劃潛在水土流失評(píng)價(jià)權(quán)重

4 潛在水土流失評(píng)價(jià)

4.1 水土保持區(qū)劃潛在水土流失評(píng)價(jià)

根據(jù)構(gòu)建的潛在水土流失評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,對(duì)寧夏7個(gè)水土保持四級(jí)區(qū)的潛在水土流失危險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行劃分,其分布見圖1。

圖1 水土保持區(qū)劃潛在水土流失危險(xiǎn)區(qū)分布

1)極高危險(xiǎn)區(qū)和高危險(xiǎn)區(qū)面積分別為4 165.21、13 147.20 km2,占寧夏全區(qū)面積的6.27%、19.80%,主要分布在Ⅲ、Ⅶ區(qū),存在集中連片分布現(xiàn)象。這些區(qū)域的受體重要性整體情況屬于中等水平,但生態(tài)服務(wù)價(jià)值較高,若發(fā)生水土流失,則生態(tài)環(huán)境破壞會(huì)較為嚴(yán)重,因此這些區(qū)域需要加強(qiáng)水土保持工作,重點(diǎn)預(yù)防水土流失,若發(fā)現(xiàn)異常水土流失情況要及時(shí)上報(bào),并做好防護(hù)工作。

2)中危險(xiǎn)區(qū)面積為18 812.60 km2,占寧夏全區(qū)面積的28.33%,在所有水土保持區(qū)劃均有分布。以年降水量300 mm為模糊分界線,中危險(xiǎn)區(qū)集中分布在Ⅲ、Ⅵ、Ⅶ區(qū)等寧夏中部及南部地區(qū),這些地區(qū)的土壤侵蝕強(qiáng)度為中度及以上,屬于危險(xiǎn)源較高的區(qū)域。另外,中危險(xiǎn)區(qū)在Ⅰ區(qū)東部和Ⅱ區(qū)少部分地區(qū)也有分布,這些區(qū)域內(nèi)人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)較為頻繁,主要侵蝕類型為風(fēng)蝕,屬于危險(xiǎn)源低但受體重要性程度較高的區(qū)域,一旦發(fā)生水土流失就會(huì)引起一定程度的經(jīng)濟(jì)損失,因此需要做好預(yù)防工作。

3)極低危險(xiǎn)區(qū)與低危險(xiǎn)區(qū)面積分別為13 153.84、17 111.28 km2,占寧夏全區(qū)面積的19.81%、25.77%,主要分布在Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ區(qū),土壤侵蝕強(qiáng)度為輕度及以下,屬于不易發(fā)生水土流失危險(xiǎn)的區(qū)域。這些區(qū)域的受體重要性整體情況屬于中等水平,大部分土地利用類型為耕地、林地,生態(tài)服務(wù)價(jià)值較高,需要做好水土流失預(yù)防工作。

4.2 縣級(jí)行政區(qū)潛在水土流失評(píng)價(jià)

1)潛在水土流失中危險(xiǎn)及以上區(qū)域集中分布在中衛(wèi)市北部、銀川市西南部和吳忠市中部。其中,中危險(xiǎn)區(qū)面積占比最高的5個(gè)縣(區(qū))為鹽池縣、沙坡頭區(qū)、同心縣、中寧縣和海原縣;高危險(xiǎn)和極高危險(xiǎn)區(qū)面積占比最高的5個(gè)縣(市、區(qū))為靈武市、同心縣、沙坡頭區(qū)、鹽池縣和海原縣,見圖2。

圖2 各縣(市、區(qū))潛在水土流失危險(xiǎn)區(qū)分布

2)潛在水土流失極低危險(xiǎn)區(qū)、低危險(xiǎn)區(qū)在寧夏分布廣泛,與土壤侵蝕微度、輕度地區(qū)重合,集中分布在寧夏北部銀川市中部及南部固原市。其中,低危險(xiǎn)區(qū)面積占比最高的5個(gè)縣(區(qū))為金鳳區(qū)、紅寺堡區(qū)、平羅縣、大武口區(qū)和原州區(qū),見圖2。

4.3 小流域潛在水土流失評(píng)價(jià)

將小流域矢量數(shù)據(jù)與水土保持區(qū)劃矢量數(shù)據(jù)疊加,進(jìn)行小流域潛在水土流失評(píng)價(jià),寧夏潛在水土流失極低危險(xiǎn)至極高危險(xiǎn)小流域數(shù)量分別為507、391、225、69、30條,其分布見圖3。

圖3 小流域潛在水土流失危險(xiǎn)區(qū)分布

1)Ⅰ區(qū)總體上小流域潛在水土流失危險(xiǎn)等級(jí)較低,南北分布無顯著差異,其中中危險(xiǎn)及以上的小流域數(shù)量不超過該區(qū)域小流域總數(shù)的15%,極低危險(xiǎn)小流域數(shù)量占比超過50%,高危險(xiǎn)小流域零星分布在該區(qū)劃中部和北部。

2)Ⅱ區(qū)總體上小流域潛在水土流失危險(xiǎn)等級(jí)低,其中80%的小流域潛在危險(xiǎn)等級(jí)在中危險(xiǎn)及以下,極低危險(xiǎn)小流域數(shù)量多,且面積大。

3)Ⅲ區(qū)總體上小流域潛在水土流失危險(xiǎn)等級(jí)不高,低危險(xiǎn)區(qū)和極低危險(xiǎn)區(qū)分布較廣且面積較大,有超過15%的小流域潛在危險(xiǎn)等級(jí)在中危險(xiǎn)及以上,高危險(xiǎn)和極高危險(xiǎn)小流域主要分布在該區(qū)劃東北部及中西部。

4)Ⅳ區(qū)總體上小流域潛在水土流失危險(xiǎn)等級(jí)極低,有超過90%的小流域潛在危險(xiǎn)等級(jí)在中危險(xiǎn)及以下,其中極低危險(xiǎn)小流域數(shù)量最多、面積最大。

5)Ⅴ區(qū)總體上小流域潛在水土流失危險(xiǎn)等級(jí)不高,有超過20%的小流域危險(xiǎn)等級(jí)在中危險(xiǎn)及以上,低危險(xiǎn)和極低危險(xiǎn)小流域面積較大。整體來看,該區(qū)劃小流域潛在水土流失危險(xiǎn)等級(jí)南部高于北部,高危險(xiǎn)小流域集中分布在南部地區(qū),極低危險(xiǎn)小流域集中分布在東北部。

6)Ⅵ區(qū)總體上小流域潛在水土流失危險(xiǎn)等級(jí)較高,有20%以上的小流域潛在危險(xiǎn)等級(jí)在中危險(xiǎn)及以上,低危險(xiǎn)和極低危險(xiǎn)小流域面積較大。整體來看,該區(qū)劃小流域潛在水土流失危險(xiǎn)等級(jí)北部高于南部,高危險(xiǎn)小流域集中分布在中部和北部地區(qū),極低危險(xiǎn)小流域集中分布在南部,低危險(xiǎn)小流域集中分布在西部。

7)Ⅶ區(qū)總體上小流域潛在水土流失危險(xiǎn)等級(jí)較高,有超過25%的小流域潛在危險(xiǎn)等級(jí)在中危險(xiǎn)及以上。整體來看,中危險(xiǎn)及以上小流域集中分布在該區(qū)劃東北部和中南部,極低危險(xiǎn)小流域集中分布在中部。

5 結(jié)論及建議

1)通過構(gòu)建寧夏潛在水土流失評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,從水土保持區(qū)劃、縣級(jí)行政區(qū)、小流域3個(gè)方面,劃分了寧夏潛在水土流失危險(xiǎn)等級(jí)。從水土保持區(qū)劃來看,極高危險(xiǎn)區(qū)和高危險(xiǎn)區(qū)主要分布在Ⅲ、Ⅶ區(qū),中危險(xiǎn)區(qū)集中分布在Ⅲ、Ⅵ、Ⅶ區(qū)等寧夏中部及南部地區(qū),極低危險(xiǎn)區(qū)與低危險(xiǎn)區(qū)主要分布在Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ區(qū)。從縣級(jí)行政區(qū)來看,潛在水土流失危險(xiǎn)等級(jí)在中危險(xiǎn)及以上的區(qū)域集中分布在中衛(wèi)市北部、銀川市西南部和吳忠市中部,極低危險(xiǎn)區(qū)、低危險(xiǎn)區(qū)集中分布在寧夏北部銀川市中部及南部固原市。從小流域劃分情況來看,寧夏潛在水土流失極低危險(xiǎn)到極高危險(xiǎn)小流域數(shù)量分別為507、391、225、69、30條。

2)通過開展?jié)撛谒亮魇гu(píng)價(jià),可迅速判斷不同水土保持區(qū)劃、縣(區(qū))和小流域潛在水土流失危險(xiǎn)程度,為水土流失綜合治理指明了方向,也為寧夏水土流失治理順序的科學(xué)排定、小流域水土流失的精準(zhǔn)治理提供了理論依據(jù)和支撐。

3)將潛在水土流失評(píng)價(jià)進(jìn)行數(shù)字化處理,結(jié)合人工智能等輔助決策手段,可通過已建寧夏水土保持動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)提供單點(diǎn)查詢功能,實(shí)現(xiàn)水土流失治理潛力、治理適宜性和緊迫程度的快速評(píng)價(jià),從而更好地服務(wù)于水土保持目標(biāo)責(zé)任制考核、水土保持監(jiān)督管理、綜合治理、規(guī)劃設(shè)計(jì)等工作。