水土保持率理论方法研究与应用


水土保持作为流域生态保护修复、河湖生态环境复苏的根本措施,是生态文明建设的重要内容。经过70余年不懈治理,我国实现了水土流失面积、强度“双下降”。然而,全国水土流失量大面广、局部地区严重的状况没有改变,经济发展带来人为水土流失压力突出的阶段性特征依然存在。在此背景下,一方面,国家长期以来进行水土保持任务规划与监督考核所采用的“水土流失治理面积”指标单一,已难以全面、有效反映水土流失防治特点和成效;另一方面,水土流失防治到什么程度才算行与好?如何才能满足国家2035、2050年的美丽中国和生态文明建设目标等问题亟待回答。此外,随着全球生态环境保护与治理持续深入,研究表明一定时空范围的单一生态要素、过程及效应,对系统整体而言,应当存在科学治理“天花板”与综合权衡“适宜度”。


为应对上述挑战和问题,2019年10月,水利部首次提出“水土保持率”,目的是回答“当前及今后一段时期,水土保持能干什么、干到什么程度”的重大问题,但缺乏相关理论和方法。为此,水利部特别组织中国水科院等水利行业和中国科学院系统的10家优势科研机构开展了水土保持率重大研究。成果为促进新时期国家生态文明建设和水土保持高质量发展提供了重要支撑,2023年12月获得中国水土保持学会科学技术一等奖。





一、总体思路

围绕“水土流失防治到什么程度才算行与好?如何满足美丽中国和生态文明建设?”等重大问题,开展概念-方法-目标-对策全链条研究,基于多源地理数据空间分析和区域自然、社会条件及发展综合评价,在解析水土流失类型分布、强度组构及消长变化规律基础上,提出了“水土保持率”内涵概念、表征指标、阈值确定方法及“减量-降级-增效”的水土保持高质量发展方向,确定了全国、区域、省、市、县水土保持率阈值及2025、2030和2035年阶段目标,并给出实现路径与布局对策。




二、科技创新




(1)提出水土保持率内涵概念、表征指标以及“减量-降级-增效”的水土保持高质量发展方向,填补了水土保持率理论空白。


依据水土流失过程及其防治受自然-社会因素综合影响和制约而应存在科学治理“天花板”与综合权衡“适宜度”的基本认识,系统解读了水利部提出的“水土保持率”概念,明确了包含区域空间和治理措施2个维度,减量(减少水土流失面积)、降级(降低水土流失强度)、增效(增强水土保持功能)3个方面适宜程度的水土保持率内涵要义,提出开放式表征指标体系,并综合全国管理应用需求和特点,确定当前以水土流失面积减少适宜程度作为宏观管控总指标,进而明确了“水土保持率”现实应用的指标定义与具体方式,形成包含综合目标、内涵要义、表征指标、概念定义及其阈值运用的水土保持率理论,破解了长期以来国家单独采用“水土流失治理面积”进行规划与管理而难以满足新时期高质量发展要求的挑战。


图1 水土保持率内涵要义及其区域空间和具体工作层面关系示意


图2 水土保持率指标现状值与阈值定义及运用方式






(2)建立水土流失远期防治情势判别标准,创新了水土保持率阈值确定方法。


提出了区域水土流失“哪些需治理、哪些不需或不易治理”的研究体系,并按照8个国家水土保持一级分区,综合分析自然地理条件、经济社会发展水平和趋势,建立了分区分类的水土流失远期防治情势判别标准。在此基础上,提出以30米分辨率网格为空间单元,基于土壤侵蚀分类分级、土地利用、地形地貌、植被覆盖等多源地理空间数据叠加分析,判别现存水土流失中哪些不需治理、哪些应当治理、哪些可以完全治理(治理后土壤侵蚀强度可降至轻度以下,不再计入水土流失面积)、哪些不可完全治理(治理后土壤侵蚀强度降低但仍在轻度及以上,依然计入水土流失面积),进而确定区域远期水土流失面积阈值,并计算对应水土保持率阈值的技术方案,首次制定《水土保持率目标确定方法指南》,被水利部采纳印发,全面应用于31个省份水土保持率目标核定与市县分解。


图3 区域水土流失远期防治情势判别标准


图4 区域水土保持率阈值确定技术方法






(3)首次确定为满足生态文明和美丽中国建设要求的国家尺度水土流失防治的适宜目标,形成了水土保持率目标体系。


依据水土保持率阈值确定方法,计算了全国、8个一级区和31个省份的水土保持率阈值。在此基础上,采取自上而下与自下而上相结合的方式,统筹区域生态建设基础、部署和需求,遵循“先易后难,先急后缓,分类治理,分步实施”等原则,确定了全国及不同省份2025、2030和2035年水土保持率阶段目标,并科学指导各省完成水土保持率目标市县分解,从而构建了覆盖全国、区域、省、市、县阈值及2025、2030和2035年阶段值的水土保持率目标体系。上述成果,首次明确了为满足生态文明和美丽中国建设要求的国家尺度水土流失防治适宜目标,并突破传统规划方式因地制宜的确定了国家、省、市、县不同时期水土流失减量适宜目标,已被水利部全面采纳,并通过国务院新闻发布会向社会解读。




三、成果应用

成果写入中共中央、国务院《关于全面推进美丽中国建设的意见》,支撑中共中央办公厅、国务院办公厅《关于加强新时代水土保持工作的意见》出台,被国家和有关部门全面采用,并在国务院新闻发布会向社会解读。2025、2035年水土保持率由水利部印发,列入《水土保持“十四五”改革发展实施方案》,指导31个省份规划、布局与考核。此外,水土保持率被国家发展改革委列入美丽中国建设评估指标,并在全国水土保持规划考核、七大流域规划制定、幸福河湖建设评估、生态清洁小流域建设等工作中广泛应用,为生态文明建设和水利高质量发展提供了重要支撑。



供稿:泥沙所