重慶市水土保持科技需求及重點領(lǐng)域

郭宏忠，江 東，蔣光毅，史東梅，劉益軍，于亞莉，汪三樹

(1.重慶市水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測總站，重慶 401147；2.西南大學 資源環(huán)境學院，重慶 400715；3.重慶市水利電力建筑勘測設(shè)計研究院，重慶 400020)

重慶市水土保持科技需求及重點領(lǐng)域

郭宏忠1，江 東1，蔣光毅1，史東梅2，劉益軍2，于亞莉3，汪三樹3

(1.重慶市水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測總站，重慶 401147；2.西南大學 資源環(huán)境學院，重慶 400715；3.重慶市水利電力建筑勘測設(shè)計研究院，重慶 400020)

土壤侵蝕；水土保持；科技；重慶市

重慶市位于三峽庫區(qū)腹地，庫區(qū)城鎮(zhèn)搬遷、移民后靠安置、經(jīng)濟建設(shè)活動等使得人為水土流失加劇，做好其水土保持工作對三峽工程長期安全運行、長江中下游防洪與生態(tài)安全等具有重要意義。根據(jù)重慶市大城市、大農(nóng)村、大庫區(qū)的特點，提出水土保持科技發(fā)展的7個重點領(lǐng)域，包括區(qū)域土壤侵蝕環(huán)境和侵蝕類型辨識、小流域水沙規(guī)律及治理模式、生產(chǎn)建設(shè)項目侵蝕特征及調(diào)控技術(shù)、流域水土流失面源污染機理及調(diào)控技術(shù)、水土保持措施防蝕機理及適宜性評價、流域生態(tài)補償機制及標準、水土流失快速調(diào)查及監(jiān)測評價技術(shù)等。此外，還應(yīng)密切關(guān)注基礎(chǔ)性水土保持監(jiān)測站點建設(shè)、三峽庫區(qū)典型小流域治理模式探索、生產(chǎn)建設(shè)項目水土流失定量化分析、新技術(shù)新材料新方法推廣應(yīng)用等。

重慶市在全國水土保持區(qū)劃中屬西南紫色土區(qū)(四川盆地及周圍山地丘陵區(qū))。據(jù)全國水利普查結(jié)果，2011年重慶市水土流失面積3.14萬km2，占土地總面積的38.06%，其中中度及以上水土流失面積2.07萬km2，占水土流失面積的66.06%，土壤侵蝕模數(shù)3 392.59 t/(km2·a)，年土壤侵蝕量達1.06億t。重慶市地處三峽庫區(qū)腹心地帶，庫區(qū)城鎮(zhèn)搬遷、移民后靠安置、經(jīng)濟建設(shè)活動等使得庫區(qū)人為水土流失加劇，庫區(qū)的水土保持工作對三峽工程長期安全運行、長江中下游防洪與生態(tài)安全等具有重要意義。在水利部《全國水土保持科技發(fā)展規(guī)劃綱要(2008—2020年)》的指導下，根據(jù)重慶市土壤侵蝕環(huán)境和水土保持工作特點，結(jié)合國內(nèi)外土壤侵蝕與水土保持發(fā)展趨勢，對重慶市水土保持科技需求與重點領(lǐng)域進行了分析和探討。

1 重慶市水土保持科技需求

(1)三峽庫區(qū)安全運行的水土保持科技需求。重慶市地處我國典型的生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)，所轄的巫山縣、巫溪縣、奉節(jié)縣、云陽縣、開縣、萬州區(qū)、涪陵區(qū)、豐都縣、武隆縣、石柱縣、長壽縣、渝北區(qū)、巴南區(qū)、江津區(qū)及重慶核心城區(qū)均屬三峽庫區(qū)。庫區(qū)原生生態(tài)環(huán)境脆弱，坡耕地分布廣、墾殖指數(shù)高，人為水土流失嚴重[1]，尤其是在三峽工程建成后，受到人為因素的強烈干擾，引發(fā)了一系列嚴重的水土流失、地質(zhì)災(zāi)害、面源污染等。根據(jù)庫區(qū)生態(tài)環(huán)境特點和三峽工程水庫安全運行需要，重慶市水土保持工作應(yīng)將水土流失導致的泥沙淤積和面源污染作為研究重點，探索相應(yīng)的治理措施與技術(shù)。

(2)流域可持續(xù)發(fā)展的水土保持科技需求。長期以來，在長江上游和西南諸河區(qū)已形成了包含以坡改梯和坡面水系為主的坡耕地綜合整治、泥石流和滑坡重點治理、清潔小流域建設(shè)、石漠化綜合防治、生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持等水土流失治理模式[2-4]。根據(jù)流域可持續(xù)發(fā)展目標，對市縣(流域)范圍內(nèi)自然因素和人為因素在水土流失和水土保持方面的影響和作用進行定量評價，構(gòu)建流域生產(chǎn)力模型，以探討自然資源、生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟發(fā)展與移民環(huán)境容量之間的相互作用和定量關(guān)系，這對于有效防治坡耕地水土流失、促進農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、提高農(nóng)民收入和生活水平具有重要的科學意義和實踐價值。

(3) 水土保持行業(yè)規(guī)范化管理的科技需求。隨著水土保持項目規(guī)范化管理理念的貫徹落實，科研、管理人員要密切結(jié)合學科發(fā)展方向和社會實踐加強系統(tǒng)研究[5]，積極探索科技成果轉(zhuǎn)化的有效途徑[6]。根據(jù)行業(yè)和科技發(fā)展趨勢，結(jié)合重慶市的實際情況，制定水土保持科技規(guī)劃，明確今后的工作重點，通過加強科技培訓、加快工程建設(shè)，逐步提高水土保持科技貢獻率。

2 重慶市水土保持科研的基本原則

(1)將三峽庫區(qū)水土保持作為重慶市水土保持的特色和重點。三峽庫區(qū)(重慶段)水土流失主要發(fā)生在受人類活動影響強烈的旱坡地和疏林地[7]，存在嚴重的坡耕地水土流失、消落帶土壤侵蝕及水位周期性變化引起的崩塌、滑坡、泥石流等，獨特的侵蝕特征和惡劣的環(huán)境條件對重慶市水土保持科技發(fā)展和集成創(chuàng)新提出了較高要求。

(2)根據(jù)區(qū)域特色，將水土保持理論研究與生產(chǎn)實踐相結(jié)合。根據(jù)重慶市大庫區(qū)、大農(nóng)村、大都市特點，堅持水土保持科技發(fā)展服務(wù)流域治理、生態(tài)修復、生產(chǎn)建設(shè)項目的原則，加強基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)研究。

(3)重點突破，長遠目標與近期目標相結(jié)合。重慶市水土保持工作既有以土地利用結(jié)構(gòu)調(diào)整為中心的大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特點，又具有為流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的生態(tài)環(huán)境支持功能。因此，重慶市水土保持科技工作應(yīng)以三峽庫區(qū)坡耕地整治和消落帶保護研究為重點，以泥沙輸移、面源污染防控研究為近期目標，遠期目標應(yīng)關(guān)注提高土地生產(chǎn)力和生態(tài)環(huán)境容量的相關(guān)技術(shù)問題。

(4)注重實用技術(shù)和高新技術(shù)應(yīng)用相結(jié)合。重慶市水土保持部門在引進國內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上加強集成創(chuàng)新，分析、應(yīng)用和推廣水土保持新材料、新技術(shù)、新工藝，加快實用性強、易接受、成本低、見效快的實用技術(shù)開發(fā)、集成與傳統(tǒng)工藝改造，鼓勵實用技術(shù)推廣和高新技術(shù)應(yīng)用，以提高水土保持科技含量。

3 重慶市水土保持科技發(fā)展重點領(lǐng)域

(1)區(qū)域土壤侵蝕環(huán)境和侵蝕類型辨識。區(qū)域性土壤侵蝕過程和發(fā)生機理研究是合理配置水土保持措施、進行流域綜合治理的理論依據(jù)和前提條件[8]。重慶市水土流失和土壤侵蝕環(huán)境具有多方面的特殊性：首先，在重慶市分布面積最廣的紫色土是一種高侵蝕性的巖性土，紫色土坡耕地土地生產(chǎn)力在土壤侵蝕過程中并未呈現(xiàn)出明顯的“水土流失—土地生產(chǎn)力下降”規(guī)律[9]，這在一定程度上造成當?shù)鼐用駥ν寥狼治g潛在危險性認識不足；其次，由于庫區(qū)坡耕地分布面積大且墾殖率高，坡耕地水土流失不僅成了三峽庫區(qū)泥沙的來源地，而且破壞了土壤的水源涵養(yǎng)功能，加劇了干旱對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成的不利影響；再次，三峽庫區(qū)的庫岸崩塌、消落帶土壤侵蝕是在水力-重力復合交替作用下產(chǎn)生的，同時面源污染造成的水體富營養(yǎng)化將直接影響水庫功能發(fā)揮。根據(jù)上述特點，重慶水土保持重點研究領(lǐng)域有紫色土丘陵區(qū)坡耕地侵蝕發(fā)育過程、機制、防治途徑及流失量計算，土壤侵蝕潛在危險度評估與預(yù)警[6]，水力侵蝕臨界條件及土壤侵蝕危險期確定[10]，土壤抗侵蝕能力的物理機制及評價指標，土壤侵蝕與水土保持的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評價等。

(2)小流域水沙規(guī)律、流域治理模式和小流域健康評價研究。泥沙輸移比是反映流域水流輸送侵蝕泥沙能力的重要指標[2]。對三峽庫區(qū)重慶段各級流域來說，分析泥沙輸移比特征有助于評價坡面水土保持措施和流域治理工程的減水減沙效益，從而合理估算入庫泥沙量，保證三峽工程永續(xù)利用。因此，重慶市水土保持工作應(yīng)重點研究各種時空尺度下的土壤侵蝕過程及影響因素定量化分析、水土流失/流域治理的空間尺度轉(zhuǎn)換、小流域侵蝕泥沙來源及泥沙輸移比特征、流域水土保持措施效益分析評價、流域水土資源開發(fā)及高效利用模式、流域治理的“尺度-結(jié)構(gòu)-過程”模式分析等。

(3)生產(chǎn)建設(shè)項目侵蝕特征及調(diào)控技術(shù)研究。生產(chǎn)建設(shè)項目造成的水土流失類型和形式與流域內(nèi)傳統(tǒng)陡坡開墾、破壞植被等引發(fā)的水土流失存在明顯差異，生產(chǎn)建設(shè)項目水土流失在侵蝕動力、侵蝕對象、侵蝕類型和水土流失形式、防治范圍及對周邊生態(tài)環(huán)境的影響等方面與流域水土流失原理、措施體系有本質(zhì)區(qū)別[11-12]。針對生產(chǎn)建設(shè)項目人為水土流失狀況，加強線性、點(面)狀生產(chǎn)建設(shè)項目和工礦區(qū)土壤侵蝕環(huán)境、侵蝕類型分析，生產(chǎn)建設(shè)項目水土流失預(yù)測模型及適用性評價，生產(chǎn)建設(shè)項目誘發(fā)性土壤侵蝕危險性評價，生產(chǎn)建設(shè)項目植被生態(tài)修復模式及技術(shù)體系，邊坡工程綠化新技術(shù)應(yīng)用及效應(yīng)評價等方面的研究。

(4)流域水土流失面源污染機理及調(diào)控過程研究。農(nóng)業(yè)面源污染已成為水環(huán)境污染的最重要來源，水土流失造成的徑流和泥沙攜帶污染物不僅會造成水體富營養(yǎng)化，而且會導致土地退化、肥力降低等[13]。針對國內(nèi)非點源污染防治多采用基于發(fā)生過程模擬而提出污染控制技術(shù)措施的現(xiàn)狀，重慶市水土流失面源污染問題重點研究領(lǐng)域有面源污染形成過程、污染物富集和遷移規(guī)律，非點源污染模型土壤侵蝕因子計算，農(nóng)業(yè)非點源污染模型及適用性評價，水源地面源污染防治技術(shù)，生態(tài)清潔型小流域建設(shè)技術(shù)體系，流域尺度面源污染防治措施及控制技術(shù)體系等，特別要加強岸邊帶生態(tài)系統(tǒng)的廊道、緩沖帶和植被護岸功能及其在防治非點源污染和土壤侵蝕方面的作用研究等[14]。

(5)水土保持措施防蝕機理及適宜性評價。常用的水土保持措施有耕作措施、林草措施、工程措施和規(guī)劃管理措施等[2]。根據(jù)重慶市實際，水土保持工作重點研究領(lǐng)域有水土保持措施的防侵蝕性機理及適用性評價，“3S”技術(shù)在小流域治理措施布置中的應(yīng)用，流域/區(qū)域尺度水土保持措施效益分析及環(huán)境評價，水土保持林草優(yōu)良品種引進、培育和產(chǎn)業(yè)化開發(fā)技術(shù)，參與式農(nóng)戶水土保持模式等。

(6)流域生態(tài)補償機制及標準研究。流域生態(tài)補償是以實現(xiàn)社會公正為目的，在流域內(nèi)上下游各地區(qū)間實施的以支付生態(tài)補償金為主要內(nèi)容的行為[15]，通過建立能協(xié)調(diào)相關(guān)主體在水土保持生態(tài)效益及經(jīng)濟利益之間的分配關(guān)系、激勵水土保持行為的相關(guān)政策法規(guī)及制度等，以經(jīng)濟補償形式解決利益分配不公平的問題[16]。相關(guān)方面重點研究領(lǐng)域有流域生態(tài)系統(tǒng)功能及其作用機理[17]，流域水系環(huán)境背景值及環(huán)境容量，重慶市水土保持生態(tài)補償機制、主體客體和補償標準[18]，重大水利工程對流域生態(tài)系統(tǒng)的影響，三峽庫區(qū)水陸交錯帶生態(tài)過程及功能，三峽庫區(qū)流域生態(tài)系統(tǒng)補償機制、標準和管理體制等。

(7)水土流失快速調(diào)查及監(jiān)測評價技術(shù)研究。我國水土流失治理已從單一維護土地生產(chǎn)力目標轉(zhuǎn)向保護侵蝕區(qū)生態(tài)環(huán)境、保證當?shù)厣鐣?jīng)濟可持續(xù)發(fā)展和減少非侵蝕區(qū)損失、保證生態(tài)環(huán)境良性循環(huán)等多目標并重的階段發(fā)展[6]。但是，目前重慶市土壤侵蝕調(diào)查和水土保持評估方法主要采用基于區(qū)域調(diào)查的宏觀評價和微觀小區(qū)試驗方法，其調(diào)查和試驗結(jié)果難以直接外推或應(yīng)用到其他區(qū)域，因此急需開展水土流失快速調(diào)查及評估體系方面的研究。相關(guān)方面重點研究領(lǐng)域有基于“3S”技術(shù)的土壤侵蝕與水土保持評價技術(shù)、基于數(shù)學模型的土壤侵蝕快速調(diào)查與水土保持技術(shù)、水土流失因子快速測度儀器開發(fā)與應(yīng)用、生產(chǎn)建設(shè)項目水土流失快速調(diào)查及監(jiān)測技術(shù)、區(qū)域性數(shù)字水土保持技術(shù)標準、水土保持信息基礎(chǔ)設(shè)施的構(gòu)建技術(shù)規(guī)范等。

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(責任編輯 李楊楊)

S157

A

1000-0941(2015)01-0058-03

郭宏忠 (1979—)，男，山西鄉(xiāng)寧縣人，高級工程師，碩士，從事水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、規(guī)劃與管理工作。

2014-07-15