● 摘要
陕北多沙粗沙区,是指延安/延河以北陕西境内的多沙粗沙区域。该区面积4.35万km2,占整个多沙粗沙区总面积的58%,年产粗泥沙1.8亿t,占黄河下游粗泥沙总量(4.13亿t)的43.48%,是造成黄河逐年抬高,形成“地上悬河”的主要泥沙源区,备受社会各界关注。该区严重的土壤侵蚀,是脆弱的自然环境因素和强烈的人类活动长期共同作用的结果。其中,窑洞民居无疑是重要的人为因素之一。但该类侵蚀目前尚未受到足够重视。研究窑洞民居土壤侵蚀及其防治对策,具有十分重要的理论价值和生产实际意义,对于丰富土壤侵蚀学科内容,制定减少入黄泥沙对策,促进区域经济社会可持续发展等都具有十分重要作用。 本文采取半定位观测、实地调查量测等方法,首次研究了陕北多沙粗沙区窑洞民居土壤侵蚀的涵义、形成过程、影响因素、评价指标、主要再塑地类土壤侵蚀效应大小、波动衰减变化特点,以及窑洞民居土壤侵蚀防治和生态村镇建设对策措施等问题,力求在理论和实用两方面均有所创新。摘要如下: 1、总结评述了土壤侵蚀研究现状及发展趋势。认为以往土壤侵蚀研究多偏重于特定区域自然条件下土壤侵蚀过程及其影响因素时空变化规律。按照以人为本、可持续发展的观点,加强生产建设过程中土壤侵蚀研究,探讨改善人居环境对策、措施,应该是土壤侵蚀学科今后主要研究内容之一。 2、系统地分析了该区窑洞民居的类型、分布、结构模式、建设特点,提出了窑洞民居再塑地类分类系统。认为该区以靠山窑洞、农家小院为主的窑洞民居类型及结构模式,沿沟道、坡面分布特征明显。建设一般都要削坡平基,开挖扰动黄土山体、坡面、地层。形成的主要再塑地类包括窑顶、院落、户间道路、户间空地,以及挖损陡坡陡壁、堆垫人工边坡、废弃坍塌窑洞等。 3、首次探讨了窑洞民居土壤侵蚀的涵义、形成过程、影响因素。认为窑洞民居破坏了相对稳定的下垫面条件,使原地面面目全非,造就了一个全新的侵蚀环境,从而加剧土壤侵蚀;除常见的侵蚀方式外,还包括废弃窑洞坍塌、堆垫边坡非均匀沉降等形式;除受自然因素影响外,更主要的是受人为因素主导、控制;其特点完全不同于自然坡面土壤侵蚀,以及毁林开荒、陡坡耕种等人为侵蚀形式。 4、首次提出并分析了窑洞民居土壤侵蚀评价指标体系。从窑洞民居土壤侵蚀多呈离散分布,以及表示某些特殊地类侵蚀呈线状、点状分布的需要出发,提出了人居侵蚀模数R、新增人居侵蚀模数△R、人居侵蚀比率r三项评价指标。 5、首次研究提出了典型区域窑洞民居及其再塑地类土壤侵蚀效应定量指标。结果如下:人居侵蚀模数R为4.59t/p.a、较原坡面((1.63t/p.a)增加(zLR)2.96t/p.a,增加182%。其中,绝大部分由塌窑造成(R8=AR8=3.20t/p.a),占窑洞民居总侵蚀的69.72%。若不考虑塌窑因素,正常居住区人居侵蚀模数R为1.39t/p.a,较原地面减少(AR)0.25t/p.a,减少15.34%。典型区域窑洞民居土壤侵蚀效应推算结果表明:绥德县韭园沟流域,人居侵蚀为5.11万t/a,占流域总侵蚀的4.02%(r),而聚落区面积仅占流域总面积的1.86%;榆阳区青阳沟流域,人居侵蚀为6.27万t/a,占流域总侵蚀量的6.09%(r),而聚落区面积仅占流域总面积的1.03%,说明窑洞民居土壤侵蚀不容忽视。 6、分析了窑洞民居土壤侵蚀效应波动衰减变化特点。结果表明:窑洞民居从新建到坍塌,土壤侵蚀效应波动衰减变化表现为双峰结构。即新建当年,土壤侵蚀效应十分明显,为2.09t/p.a,较原坡面增大0.46t/p.a,形成第一个侵蚀高峰期,此后逐步衰减。至居住后期,20年窑洞民居土壤侵蚀效应为0.88t/p.a,较原坡面减小0.75t/p.a;与新建当年相比,衰减1.21t/p.a。整个居住期((1-20年),土壤侵蚀效应衰减率kl为0.06t/p.ao塌窑形成第二个侵蚀高峰期,平均每孔每年流失53.42t/k.a,人均年流失3.20t/p.a,占窑洞民居总侵蚀量的69.72%,且全部为新增。不同塌窑流失期流失系数反映的塌窑土壤侵蚀效应衰减率k2为0.06440 7、提出了防治窑洞民居土壤侵蚀应坚持因地制宜,因害设防,突出重点等六项原则;应建立蓄、导、消、护、排等五大措施体系。建设生态村镇应采取以宣传教育,增强水土保持观念为先导;以典型示范村镇建设为突破口;以规划设计为技术支撑等六项对策措施。 8、全文得出的总体结论包括:第一,窑洞民居再塑了一个全新的侵蚀环境,其土壤侵蚀效应大小主要受人为因素主导、控制;评价窑洞民居土壤侵蚀效应,应采取人居侵蚀模数R、新增人居侵蚀模数△R、人居侵蚀比率:三项指标。第二,窑洞民居人居侵蚀模数R为4.59t/p.a,主要由塌窑造成,占总侵蚀的69.72%。若不考虑塌窑因素影响,正常居住区人居侵蚀较原坡面减小(AR)0.25t/p.a。其中,窑顶、院落、户间道路、户间空地等再塑利用地类土壤侵蚀较原地面减轻;挖损边坡、堆垫边坡、排水口附近边坡等再塑附属地类土壤侵蚀较原地面增大。第三,窑洞民居土壤侵蚀效应波动衰减变化表现为双峰结构,新建当年为2.09t/p.a,较原坡面增大0.45t/p.a,形成第一峰,此后逐步衰减。塌窑人均年流失3.20t/p.a,占总侵蚀量的69.72%,形成第二峰。第四,防治窑洞民居土壤侵蚀应坚持六项原则,建立五大措施体系。建设生态村镇应采取六项对策措施。