1.1研究目的

水土资源和生态环境是人类繁衍生息的根基，是社会发展进步过程中不可代替的物质基础和条件。而水土流失却破坏着这个平衡。水土流失是指由于自然或人为因素的影响、雨水不能就地消纳、顺势下流、冲刷土壤，造成水分和土壤同时流失的现象。主要原因是地面坡度大、土地利用不当、地面植被遭破坏、耕作技术不合理、土质松散、滥伐森林、过度放牧等。根据中国第二次水土流失遥感调查，20世纪80年代末，中国水土流失面积356万k㎡ ，其中：水蚀面积：165万k㎡ ，风蚀面积：191万k㎡ ，在水蚀、风蚀面积中，水蚀风蚀交错区水土流失面积26万k㎡ 。中国人口多，对粮食、民用燃料等需求大，所以在生产力水平不高的情况下，人们对土地实行掠夺性开垦，片面强调粮食产量，忽视了因地制宜的农林牧综合发展，把只适合林，牧业利用的土地也辟为农田，破坏了生态环境。大量开垦陡坡，以至陡坡越开越贫，越贫越垦，生态系统恶性循环；滥砍滥伐森林，甚至乱挖树根、草坪，树木锐减，使地表裸露，这些都加重了水土流失。另外，一些基本建设也不符合水土保持要求，例如，不合理的修筑公路、建厂、挖煤、采石等，破坏了植被，使边坡稳定性降低，引起滑坡、塌方、泥石流等严重的地质灾害。对水土流失的形成原因、流失现状、以及造成的严重后果研究并想法治理是当今国内外的一个共同话题。

1.2研究意义

水土保持是山区发展的生命线，是国土整治、江河治理的根本，是国民经济和社会发展的基础，是我们必须长期坚持的一项基本国策（国务院国发[1993]5号文件"关于加强水土保持工作的通知"）。通过开展小流域综合治理，层层设防，节节拦蓄，增加地表植被，可以涵养水源，调节小气候，有效地改善生态环境和农业生产基础条件，减少水、旱、风沙等自然灾害，促进产业结构的调整，促进农业增产和农民增收。而水土保持是一项面广量大、复杂的系统工作，要全面测试分析评估其效益，确实不易。一般将水保效益分为经济、社会、生态三部分，对水少沙多的北方河流还增加一项拦泥效益。不同水保措施，不同地形地质条件下的单项效益，以便为水保评价提供依据；从土壤流失至进入干流之间各河段的水沙变化及其对周边的经济、社会、生态和人文的影响，以便了解输移过程，可能产生的负效益或不利影响，如对大小水库、坑塘、涝池的运用寿命，对河岸的冲刷破坏，对农作物沙压减产等。效益 计算 ：采用有无措施或增减措施后在时空方面的对比。为实现 科学 管理和国家决策要求，必须客观地、定量地认识和评价水土保持的全面和单项问题，揭示水土保持的基本情况与动态变化、水土保持的成效与进展，水土保持的潜力与展望。总效益是各项效益的融合，研究分类效益及其间的相互关系应是主要内容。生态环境既是总效益的一部分，也是促进社会经济发展的重要因素，分析研究与不同生态环境相适应的社会经济效益，具有现实意义。经济既是各类措施的物质基础，也是国民经济发展和构建小康社会的必要条件。近年来我国北斗卫星遥感技术的提升对这方面的研究将提供强大的数据支持，多年来的理论研究也会得以实践。

1.3国内外现状

国内

在水土流失和荒漠化防治的长期实践过程中，科学技术发挥了重要的支撑作用，不断提升了水土流失和荒漠化的防治水平。随着国家高度重视生态安全、广大人民群众对生态与环境问题越来越关注，水土保持科技工作面临良好的发展机遇。2008年，水利部印发了《全国水土保持科技发展规划纲要》，明确提出了构建水土保持科技示范与推广、监测评价两大体系,以及在水土保持重大基础理论和关键技术研发、应用等方面取得突破的水土保持科技发展目标。近年来，在“中国水土流失与生态安全综合科学考察”基础上，紧紧围绕黄河中游长江上游、东北黑土地保护、石漠化治理、南方崩岗治理等国家重点工程和大型生产建设项目水土流失治理中急需解决的关键技术问题，我国学者相继开展了“中国主要水蚀区土壤侵蚀过程与调控研究”“西南喀斯特山地石漠化与适应性生态系统调控”“黄河上游沙漠宽谷段风沙水沙过程与调控机理”等国家“973”计划项目，“黄土高原水土流失综合治理关键技术”“长江上游坡耕地整治与高效生态农业关键技术试验示范”“红壤退化的阻控和定向修复与高效优质生态农业关键技术研究与试验示范”“松嫩——三江平原粮食核心产区农田水土调控关键技术研究与示范”“农田水土保持关键技术研究与示范”等国家科技支撑计划项目“水蚀地区坡面水土流失阻控技术研究”“生产建设项目水土流失测算共性技术研究”“汶川地震区新生水土流失环境效应分析研究”等水利部公益性专项，“三峡库区水土流失与面源污染控制试验示范”和“西南喀斯特生态系统退化机制与适应性修复试验示范研究”等中科院西部行动计划，国家自然科学基金创新研究群体项目“流域水循环模拟与调控”，中科院重大方向性项目“水蚀风蚀交错区水土保持与受损生态系统关键技术与示范”以及教育部科研创新团队项目“黃土高原流域生态系统中水土迁移机制及其调控原理”等一系列国家级重大研究项目。项目研究区涉及我国水土保持工作的七大片区，水土保持科学研究工作呈现领域不断扩大、项目不断增加的良好局面，水土保持技术也随之取得重大突破，如①黄土高原坡面降雨径流调控与高效利用技术；②黄土高原沟壑整治工程优化配置与建造技术；③黄土高原林草植被可持续恢复与营造技术；④长江上游坡耕地水土保持微地形改造技术；⑤长江上游坡耕地土壤改良培肥技术；⑥红壤稀疏马尾松林植被重建技术；⑦治坡 降坡 稳坡三位一体崩岗治理模式；⑧侵蚀黑土农田水土保持耕作技术。刘宁和曹文洪总结指出，我国近期的水土保持关键技术研发重点方向主要包括：①水土流失区植被快速恢复与生态修复技术；②坡耕地水土流失综合整治和高效技术利用；③中小河流域水土保持减灾作用与高效配置示范；④生态清洁性流域治理技术与集成规范；⑤水土流失实验方法与动态检测技术；⑥水土保持数字化技术。

国外

美国是世界上水土流失较严重的国家之一，水土流失遍布于50个州，尤其是西部17个州更为严重，年土壤侵蚀模数达2500～3500t/km2，个别地区年侵蚀模数超过10000t/km2。美国土壤保持工作可以追溯到19世纪末，而大规模开展水土流失综合治理则是从1935年开始。通过立法案、建机构、拨专款、搞示范、大宣传等举措，把水土保持作为发展农业生产、保护生态平衡的重要内容。采用的水土保持主要措施有:实施水土保持耕作法(免耕法、少耕法、秸杆覆盖法等)；采用耕作措施、生物措施和工程措施结合,并将综合治理和生态平衡相结合；注重水土保持效益与土地所有者的利益相结合。水土保持科技领域主要研究内容有：①土壤侵蚀过程及其环境影响评价。定量研究风蚀、水蚀、重力侵蚀过程,评价这些过程对地形稳定、水资源数量和质量、农业和环境影响。②流域生态系统恢复和管理。包括：流域生态过程(物理、化学和生物过程对流域生态系统的作用)；流域生态系统健康评价(指标确定及评价方法)；确定流域生态系统对治理保持措施和气候变化的敏感性。③气候变化—植物响应—侵蚀过程—环境质量演变的耦合关系。植物生长对全球气候变化的响应，气候和植物变化对土壤侵蚀过程的影响及其对环境质量演变的耦合关系。④不同尺度水土流失预测预报。美国水土流失的预测预报研究代表了世界的最高水平。

欧洲以奥地利为代表，奥地利国土总面积8.4万km2，其中2/3是山地。奥地利把小于100km2、具有侵蚀地貌的小流域称为荒溪。全国有荒溪4388条。1882～1883年,连续发生严重的山洪及泥石流灾害,促使1884年通过《荒溪治理法》。在百余年来的荒溪治理实践和研究中，已总结出一套行之有效的荒溪治理森林—工程措施体系，包括：规划经营措施；森林植物措施；工程措施；法规性措施(如荒溪分类与危险区域制图)。作为水土保持规划和宏观水土保持决策工具的土壤侵蚀预报，在欧洲也得到了迅速发展并取得了巨大成功，英国、比利时、荷兰等国家和地区，先后开发了EUROSEM、LISEM等模型。