曹優(yōu)明,王小芳,喻文曄,張皓月,楊揚(yáng)
1.黃河勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司;2.海南熱帶海洋學(xué)院
喀什地區(qū)位于歐亞大陸中部,我國西北部,新疆西南部。地處E71.39′~79.52′和N35.28′~40.16′之間,東臨塔克拉瑪干大沙漠??κ驳貐^(qū)地處國家級塔里木河荒漠化防治生態(tài)功能核心區(qū)[1],是全國8大生態(tài)脆弱區(qū)之一?!拔鞅被哪G洲交替生態(tài)脆弱區(qū)”中確定的“新疆塔里木盆地外緣荒漠綠洲生態(tài)脆弱重點(diǎn)區(qū)域”[2],是自治區(qū)喀什三角洲綠洲農(nóng)業(yè)鹽漬化敏感生態(tài)功能區(qū)、葉爾羌河平原綠洲農(nóng)業(yè)及荒漠河岸林保護(hù)生態(tài)功能區(qū)、塔什庫爾干山間谷地高寒牧業(yè)生態(tài)功能區(qū),是典型的內(nèi)陸河山地—綠洲—荒漠過渡帶[3]。
喀什地區(qū)麥蓋提縣、伽師縣、岳普湖縣、巴楚縣、疏勒縣、澤普縣、英吉沙縣、疏附縣、莎車縣和喀什市10個(gè)縣(市)以風(fēng)力侵蝕為主,平原內(nèi)部沙化面積大并存在嚴(yán)重的鹽漬化,導(dǎo)致林草植被退化。葉城縣和塔縣以凍融侵蝕和風(fēng)力侵蝕為主,山區(qū)礦山開采引起的水土流失問題較突出??κ彩小⑷~城縣、莎車縣、疏附縣、英吉沙縣和塔縣有部分水蝕分布,其它各縣水蝕分布很少。風(fēng)力侵蝕在各縣(市)均比較嚴(yán)重,特別是靠近沙漠邊緣的縣,如麥蓋提縣、巴楚縣、伽師縣、岳普湖縣、葉城縣、英吉沙縣、莎車縣等,風(fēng)蝕現(xiàn)象非常嚴(yán)重,沙漠邊緣林草地退化導(dǎo)致沙漠侵蝕綠洲,風(fēng)沙災(zāi)害嚴(yán)重[4]。
喀什地區(qū)水土流失總面積為51869.59km2,占土地總面積的47.40%。其中,輕度侵蝕面積35741.96km2,占水土流失面積的68.91%;中度侵蝕面積3540.05m2,占水土流失面積的6.82%; 強(qiáng) 烈 侵 蝕 面 積 10354.24km2,占水土流失面積的19.96%;極強(qiáng)烈侵蝕面積2233.34km2,占水土流失面積的4.31%。按侵蝕類型分,水力侵蝕面積為2790.01km2,占水土流失面積的5.38%;風(fēng)力侵蝕面積為32408.07km2,占水土流失面積的62.48%;凍融侵蝕面積為16671.51km2,占水土流失面積的32.14%。
喀什地區(qū)風(fēng)力侵蝕和水力侵蝕總面積35198.08km2,風(fēng)蝕和水蝕水土流失以巴楚、麥蓋提、葉城三縣的面積最大,均在6000km2以上,占喀什地區(qū)風(fēng)蝕和水蝕總面積的73.20%,其中巴楚縣水土地流失面積11567.61km2,占33.05%;麥蓋提縣水土流失面積7601.66km2,占21.72%;葉城縣水土流失面積6384.42km2,占18.24%。莎車縣占7.08%,伽師縣占5.38%,其余各縣市占比均在5%以下。凍融侵蝕面積為16671.51km2,主要分布在塔縣和葉城縣,分布面積分別為10664.01km2和6004.86km2,兩縣凍融侵蝕面積占喀什地區(qū)凍融侵蝕總面積的99.98%。莎車縣有少量分布,面積為2.64km2,占0.02%。
從水土流失強(qiáng)度分布看,喀什地區(qū)水力侵蝕和風(fēng)力侵蝕(不含凍融侵蝕)以輕度為主,輕度水土流失面積為4494.08km2,占水土流失總面積的98.00%,中度及以上水土流失面積合計(jì)為704.00km2,占比只有2.00%。凍融侵蝕總面積為16671.51km2,以強(qiáng)烈凍融侵蝕為主。其中輕度凍融侵蝕面積1247.88km2,占7.49%;中度凍融侵蝕面積2965.48km2,占17.79%;強(qiáng)烈凍融侵蝕面積10259.70km2,占61.54%;極強(qiáng)烈凍融侵蝕面積2198.45km2,占13.19%。
喀什地區(qū)主要有風(fēng)力侵蝕、水力侵蝕和凍融侵蝕三種,其中風(fēng)力侵蝕面積32408.07km2,占水土流失總面積的62.48%;水力侵蝕面積2790.01km2,占水土流失總面積的5.38%;凍融侵蝕面積16671.51km2,占水土流失總面積的32.14%。從各縣市水土類型的分布看,風(fēng)力侵蝕各縣市均有分布,主要分布于巴楚、麥蓋提和葉城縣,3個(gè)縣風(fēng)蝕總面積占喀什地區(qū)風(fēng)蝕總面積的73.26%,占比分別為35.25%、23.45%和14.56%。其次為莎車、伽師和英吉沙,占比分別為6.77%、5.79%和4.64%;其余6縣市風(fēng)蝕面積較小,合計(jì)占比為9.54%。
水力侵蝕各縣市均有分布,但分布比較集中,主要分布在葉城,葉城水蝕面積1666.17km2,占喀什地區(qū)水蝕總面積的59.72%;其次分別為塔縣、莎車、巴楚和疏附縣,占比分別為16.97%、10.08%、5.21%和3.12%;其余7縣市合計(jì)占比為4.92%。凍融侵蝕主要分布在塔縣和葉城縣,占比分別為63.97%和36.02%;莎車縣亦有少量分布,占比僅為0.02%。水土流失類型分布詳見表1。
表1 喀什地區(qū)各縣市不同水土流失類型分布表
采用水土流失嚴(yán)重指數(shù)法對喀什地區(qū)水土流失現(xiàn)狀進(jìn)行評價(jià)。水土流失嚴(yán)重指數(shù)既能全面分析某區(qū)域的水土流失面積,又能區(qū)別反映不同強(qiáng)度流失影響程度的綜合指數(shù),用該區(qū)域各類侵蝕強(qiáng)度面積的加權(quán)平均數(shù)表示,其計(jì)算方法為:
式中:I為水土流失嚴(yán)重指數(shù);Mi為某侵蝕強(qiáng)度等級權(quán)重;Ai為第i級強(qiáng)度侵蝕的面積(km2);i為水土流失強(qiáng)度等級,其取值為1~6的整數(shù),分別對應(yīng)微度、輕度、中度、強(qiáng)烈、極強(qiáng)烈、劇烈侵蝕強(qiáng)度等級;A為各級強(qiáng)度水土流失面積的總和。
其中侵蝕強(qiáng)度權(quán)重參考《土壤侵蝕分級標(biāo)準(zhǔn)》(SL190-2007)中水蝕和風(fēng)蝕的各級侵蝕模數(shù)確定。土壤侵蝕模數(shù)取值,微度侵蝕取1000t/(km2?a),輕度侵蝕取1750t/(km2?a),中度侵蝕取3750t/(km2?a),強(qiáng)烈侵蝕取 6500t/(km2?a) 極強(qiáng)烈侵蝕取1萬1500t/(km2?a)。
侵蝕強(qiáng)度權(quán)重以微度侵蝕模數(shù)1000t/(km2?a)為基準(zhǔn),微度侵蝕權(quán)重取1.00,輕度侵蝕權(quán)重取1.75,中度侵蝕權(quán)重取3.75,強(qiáng)烈侵蝕權(quán)重取6.50,極強(qiáng)烈侵蝕權(quán)重取11.50,劇烈侵蝕權(quán)重取23.00。計(jì)算成果表見表2和表3。
表2 2002年水土流失嚴(yán)重指數(shù)計(jì)算結(jié)果表
表3 2018年水土流失嚴(yán)重指數(shù)計(jì)算結(jié)果表
水土流失嚴(yán)重指數(shù)等級劃分見表4。
表4 水土流失嚴(yán)重指數(shù)等級劃分標(biāo)準(zhǔn)
從以上表格數(shù)據(jù)可知,2002年喀什地區(qū)水土流失綜合嚴(yán)重指數(shù)為5.87(屬強(qiáng)度嚴(yán)重),2018年為3.25(屬中度嚴(yán)重),水土流失嚴(yán)重指數(shù)大幅下降,由強(qiáng)度嚴(yán)重下降為中度嚴(yán)重。其中風(fēng)力侵蝕嚴(yán)重指數(shù)由6.88下降到3.86,由極強(qiáng)度嚴(yán)重下降到了強(qiáng)度嚴(yán)重,指數(shù)有所降低,但是仍為強(qiáng)度嚴(yán)重;水力侵蝕嚴(yán)重指數(shù)由2.58下降到2.34,小幅下降,嚴(yán)重等級沒有發(fā)生變化,均為中度嚴(yán)重;而凍融侵蝕嚴(yán)重指數(shù)由3.10上升到了6.31,上升幅度較大,嚴(yán)重等級由中度嚴(yán)重上升到了強(qiáng)度嚴(yán)重。可能是由于近年來隨著氣候變暖,更大的熱膨脹和收縮變化明顯,為凍融侵蝕創(chuàng)造了條件,導(dǎo)致了凍融侵蝕加劇。
1.水土流失面積有所減少,水土流失強(qiáng)度整體大幅下降,但局部水土流失強(qiáng)度仍有上升
水土流失整體由強(qiáng)度嚴(yán)重下降為中度嚴(yán)重。其中風(fēng)力侵蝕由極強(qiáng)度嚴(yán)重下降到了強(qiáng)度嚴(yán)重,說明喀什地區(qū)經(jīng)過十幾年的防風(fēng)固沙、生態(tài)公益林建設(shè)等,人民的生存環(huán)境大幅改善,但是風(fēng)沙危害依然嚴(yán)重,仍要有針對性地采取防護(hù)措施。局部風(fēng)蝕危害有進(jìn)一步加強(qiáng)的趨勢,喀什地區(qū)綠洲沙漠交錯(cuò)區(qū)域土地沙化嚴(yán)重,缺水嚴(yán)重,交通不便,資金制約,營造防風(fēng)固沙林的立地條件越來越差,導(dǎo)致整個(gè)喀什地區(qū)防風(fēng)固沙林結(jié)構(gòu)不完整,系統(tǒng)不完善,不能發(fā)揮良好的系統(tǒng)功能服務(wù)。零散的、不成規(guī)模的防護(hù)林生態(tài)屏障效果不明顯[5];水力侵蝕嚴(yán)重等級沒有發(fā)生變化,均為中度嚴(yán)重,由于山區(qū)無控制性水庫滯洪,洪水涌出山口后,河岸遭受沖刷,塌岸嚴(yán)重,洪水夾帶大量的泥沙,水質(zhì)渾濁流域內(nèi)呈現(xiàn)出上沖下淤的狀況,水力侵蝕破壞性較強(qiáng),影響較大,主要分布在山前戈壁荒漠區(qū)[6];而凍融侵蝕嚴(yán)重等級由中度嚴(yán)重上升到了強(qiáng)度嚴(yán)重。
2.喀什地區(qū)水土流失問題依然嚴(yán)峻
喀什地區(qū)水土流失面積仍然很大,目前水土流失總面積占土地總面積的47.40%,仍是水土流失嚴(yán)重的地區(qū);同時(shí),水力侵蝕中強(qiáng)烈和極強(qiáng)烈侵蝕面積從無到有,水力侵蝕強(qiáng)度表現(xiàn)出局部加劇趨勢;另外,根據(jù)水土流失嚴(yán)重指數(shù)計(jì)算結(jié)果,水土流失嚴(yán)重指數(shù)自2002—2018雖整體下降,但仍屬于中度嚴(yán)重水平。因此,盡管全地區(qū)水土保持工作取得了一定的成效,水土流失面積有所減少,水土流失強(qiáng)度整體下降,但水土流失問題依然非常嚴(yán)峻,水土流失治理工作任重而道遠(yuǎn)。
3.水土流失受人為因素影響較大
根據(jù)全地區(qū)水土流失現(xiàn)場調(diào)查情況,喀什地區(qū)降水稀少、植被稀疏、風(fēng)力強(qiáng)勁。項(xiàng)目區(qū)地處天山南麓,氣候干旱,降雨極少,全年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng),年平均風(fēng)速歷年平均風(fēng)速1.7m/s,歷年最大風(fēng)速28m/s,年平均大于8級大風(fēng)的天數(shù)為6.8d,沙塵暴天數(shù)為24.4d。多發(fā)生在4—9月,而區(qū)內(nèi)植被稀疏,土壤多為粉土及粉細(xì)沙,為風(fēng)蝕提供了條件。在大風(fēng)天氣,表層土便隨風(fēng)揚(yáng)起,造成風(fēng)蝕。
人為因素加速了水土流失的進(jìn)程,由于畜產(chǎn)品價(jià)格多年來年年攀升,牧民對飼養(yǎng)牲畜的積極性也較高,牧業(yè)戶畜群頭數(shù)也年年劇增,從一戶幾十只發(fā)展到目前的幾百只,有些專業(yè)戶牲畜頭數(shù)可達(dá)上千只。這樣的發(fā)展速度勢必對地表植被增加了破壞壓力,目前草場明顯呈現(xiàn)向荒漠化發(fā)展趨勢。
植被是影響侵蝕的重要因素之一,也是加速或控制水土流失極為敏感的因子。植被主要表現(xiàn)在能夠攔截降雨,調(diào)節(jié)徑流,增加入滲時(shí)間,攔截洪水,延緩徑流,增加水的滲透力,林草龐大的根系可以固結(jié)土壤,改良土壤結(jié)構(gòu),因而可以防止水土流失。天然植被稀少或遭到破壞、生態(tài)環(huán)境十分脆弱的地區(qū),也是水土流失最為嚴(yán)重的地區(qū)。當(dāng)?shù)乇硗寥酪坏┦ブ脖坏雀采w物,裸露疏松的土壤在干燥的氣候條件下很容易形成松散粉塵物,在暴雨、水流、大風(fēng)等外營力作用下,易產(chǎn)生面蝕、溝蝕及風(fēng)蝕,最終產(chǎn)生水土流失。
4.重點(diǎn)礦產(chǎn)資源開發(fā)區(qū)水土流失危害加劇趨勢明顯
根據(jù)水土流失嚴(yán)重指數(shù)計(jì)算分級結(jié)果,2018年喀什地區(qū)屬于水土流失中度嚴(yán)重,從現(xiàn)狀強(qiáng)度嚴(yán)重區(qū)域的分布來看,這些喀什地區(qū)水土流失主要集中在重點(diǎn)礦產(chǎn)資源開發(fā)區(qū)。近年來資源集中開發(fā)利用強(qiáng)度較大,造成人為水土流失嚴(yán)重,重點(diǎn)礦產(chǎn)資源開發(fā)區(qū)水土流失危害加劇趨勢明顯。
從喀什地區(qū)的水土流失特點(diǎn)來看,主要以風(fēng)力侵蝕為主,分布在“一大”—東部的塔克拉瑪干沙漠,“兩小”—北部的托克拉克沙漠和中部布古里沙漠,以及戈壁灘。沙漠、戈壁為大風(fēng)季節(jié)風(fēng)沙的策源地,每年3—5月喀什地區(qū)的沙塵暴都很嚴(yán)重,治理沙漠、戈壁與綠洲邊緣的風(fēng)力侵蝕為本規(guī)劃治理水土流失的重點(diǎn)。根據(jù)水土流失消長分析結(jié)論,喀什地區(qū)風(fēng)沙危害依然嚴(yán)重,仍是喀什地區(qū)生存環(huán)境的最大威脅,局部風(fēng)蝕危害嚴(yán)重,特別是沙漠與綠洲邊緣地帶,因此針對上述分析結(jié)果,提出“一防、二治、多點(diǎn)保護(hù)與綜合治理”的總體方向和防治措施體系。
喀什地區(qū)水土保持工作應(yīng)堅(jiān)持宜林則林、宜草則草、宜灌則灌、宜荒則荒的水土保持治理原則。堅(jiān)持“水土”平衡,在水量分配的基礎(chǔ)上,從不同區(qū)域內(nèi)的實(shí)際情況出發(fā),嚴(yán)守“三條紅線”,以水定需,推廣綠洲防護(hù)生態(tài)安全保障體系+重點(diǎn)區(qū)域(流域)水土保持綜合治理體系模式。加大水蝕和風(fēng)蝕的治理力度,做好水源地、濕地公園、天然林、高山湖泊等區(qū)域的預(yù)防保護(hù)工作,體現(xiàn)出“大面積預(yù)防、重點(diǎn)治理”的保護(hù)格局。
考慮到布古里沙漠和托克拉克沙漠多為半固定沙丘,沙丘高度一般為3—6m;塔克拉瑪干沙漠是塔里木盆地中部大沙漠一部分,屬流動性沙漠。具體布設(shè)如下:
防止塔克拉瑪干沙漠向綠洲內(nèi)部侵蝕,對沙漠邊緣進(jìn)行治理和保護(hù),具體措施為在綠洲邊緣,即巴楚縣東南部、麥蓋提縣中部、莎車縣東部和葉城縣東北部的主風(fēng)向布設(shè)200—500m寬的工程固沙措施(以草方格沙障為主),在部分有水源條件的區(qū)域通過引水灌溉布設(shè)喬灌草防護(hù)林帶,并在防護(hù)林帶外圍一定范圍內(nèi)進(jìn)行機(jī)械固沙,防止沙丘向綠洲移動;在次風(fēng)向布設(shè)100—300m寬的工程固沙措施(以草方格沙障為主),輔以種植耐旱灌草,同時(shí)配置機(jī)械固沙措施,堅(jiān)決遏制沙漠邊緣“沙進(jìn)人退”的局面;
對布古里沙漠和托克拉克沙漠兩塊沙漠從沙漠邊緣向沙漠內(nèi)部延伸進(jìn)行治理。具體措施為在莎車縣中西部、英吉沙縣中東部、岳普湖縣南部和疏勒縣南部阿拉甫鄉(xiāng)等布古里沙漠邊緣。在巴楚縣西部、岳普湖縣東南部、伽師縣大部分等托克拉克沙漠邊緣,以防風(fēng)固沙工程措施為主,并通過生態(tài)用水渠道、雨洪利用等,從兩塊沙漠四周的邊緣向沙漠內(nèi)部延伸,建設(shè)耐旱的紅柳、沙棗、駱駝刺等,實(shí)現(xiàn)“綠進(jìn)沙退”,不斷擴(kuò)大綠洲范圍,使喀什地區(qū)這塊綠洲保持完整,集中連片。
1.多點(diǎn)保護(hù)
首先對沙漠綠洲內(nèi)部的18處自治區(qū)級和國家級各類保護(hù)區(qū)進(jìn)行預(yù)防保護(hù),包括自然保護(hù)區(qū)、森林(林區(qū))、國家濕地公園等。
其次對其它特殊區(qū)域如天然林區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)、天然草場、天然胡楊林區(qū)、地下水源保護(hù)區(qū)、地質(zhì)公園、世界文化自然遺產(chǎn)地、集中式飲用水水源保護(hù)區(qū)等,以及綠洲外圍的天然荒漠林草區(qū)進(jìn)行預(yù)防和保護(hù)。
在該區(qū)域?qū)嵤┥鷳B(tài)修復(fù),開展禁牧、休牧,實(shí)施周邊防沙治沙工程,封育保護(hù)河岸和綠洲邊緣荒漠林,加大天然植被保護(hù),并進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)植補(bǔ)種,恢復(fù)自然植被,遏制沙漠化趨勢,保障綠洲生態(tài)安全。
2.綜合治理
為了提升喀什地區(qū)這最大一塊綠洲的健康生命,在綠洲內(nèi)部進(jìn)行水土保持綜合治理措施,主要包括:
(1)對綠洲內(nèi)部裸露地、小塊沙地、撂荒地等進(jìn)行整治和生態(tài)恢復(fù);
(2)阿喀高速、三莎高速、喀麥高速、喀葉高速等高速公路及鐵路沿線采取防風(fēng)固沙工程和水土保持綜合治理,形成生態(tài)走廊;
(3)葉爾羌河和喀什噶爾河及其支流等沿岸護(hù)岸、防洪、溝道治理;
(4)農(nóng)田保護(hù):高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)、農(nóng)田防護(hù)林維護(hù)和土地整治等;
(5)鹽堿地治理:利用水利改良措施、農(nóng)業(yè)改良措施、生物改良措施和化學(xué)改良措施,改良鹽堿化土壤和防止土壤次生鹽堿化的發(fā)展。
通過以上各項(xiàng)措施,以點(diǎn)帶線,以線帶面,充分利用葉爾羌河和喀什噶爾河及其支流的生態(tài)用水指標(biāo),再結(jié)合雨洪綜合利用、中水利用和部分區(qū)域有開采指標(biāo)的地下水開采利用等,在節(jié)約用水的前提下,合理布設(shè)預(yù)防保護(hù)和綜合治措施。
經(jīng)初步測算,水保措施實(shí)施后,30年內(nèi)的喀什地區(qū)防沙減沙量合計(jì)為6.15億t,按每治理1t地面泥沙或入河泥沙投資10元計(jì)算,共可減少治理泥沙投資61.51億元;措施實(shí)施后,不僅可以防沙減沙,還可以調(diào)控溫濕、改良土壤、保持水土、涵養(yǎng)水源、保護(hù)生物多樣性、維護(hù)生態(tài)平衡等水土保持功能??κ驳貐^(qū)近些年來水土保持工作有一定的進(jìn)展,但是由于水土流失依舊比較嚴(yán)重,因此,加大水土保持投入力度,加強(qiáng)水土保持基礎(chǔ)性工作,進(jìn)一步開展水土保持生態(tài)治理工程,是十分必要的。
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水土流失的危害性很大,主要有以下幾個(gè)方面:
1.使土地生產(chǎn)力下降甚至喪失:中國水土流失面積已擴(kuò)大到150萬平方公里,約占中國的1/6,每年流失土壤50億噸。土壤中流失的氮、磷、鉀肥估計(jì)達(dá)4000萬噸,與中國當(dāng)前一年的化肥施用量相當(dāng),折合經(jīng)濟(jì)損失達(dá)24億元。長江、黃河兩大水系每年流失的泥沙量達(dá)26億噸。其中含有的機(jī)肥料相當(dāng)于50個(gè)年產(chǎn)量為50萬噸的化肥廠的總量。難怪有人說黃河流走的不是泥沙,而是中華民族的血液,如此大片肥活的土壤和氮、磷、鉀肥料被沖走了,必然造成土地生產(chǎn)力的下降甚至完全喪失。
2.淤積河道、湖泊、水庫:浙江省雖然水土流失較輕,可是省內(nèi)有8條水系的河床普遍增高了0.2-0.1米,內(nèi)河航行里程當(dāng)前比60年代減少了1000公里。
湖南省洞庭湖由于風(fēng)沙太多,每年有1400多公頃沙洲露出水面。湖水面積由1954年的3915平方公里到1978年已縮減到2740平方公里。更為嚴(yán)重的是洞庭湖水面已高出湖周陸地3米,這就喪失了它應(yīng)承擔(dān)的長江的分洪作用。這是一個(gè)十分嚴(yán)重的問題。
四川省的嘉陵江、涪江、沱江等幾條流域水土流失也十分嚴(yán)重,約20%以上的泥沙淤積于水庫。據(jù)有關(guān)專家預(yù)測,照此下去,再過50年,長江流域的一些水庫都要淤平或者成為泥沙庫。
3.污染水質(zhì)影響生態(tài)平衡:當(dāng)前,中國一個(gè)突出的問題是江、河湖(水庫)水質(zhì)的嚴(yán)重污染。水土流失則是水質(zhì)污染的一個(gè)重要原因。長江水質(zhì)正在遭受污染就是典型例子。
由此可見,水土流失的危害性不僅很大,而且還具有長期效應(yīng)。問題的嚴(yán)重性必須充分估計(jì)到。