第二节 典型研究区概况
本研究的研究区选在北京市山区及张家口地区。这两个区域位于土石山区中部偏西北方向，彼此相邻，其中张家口市位于北京市的西北部。同时，两个研究区在自然社会经济等因素方面差异显著，特别是在社会经济条件方面。北京市经济发达、气候土地条件较好、水土流失治理投资力度大，而张家口地区气候地形条件和经济状况与北京相差很大，投资力度更是显得不足，因此两个区域水土流失综合治理方向存在明显不同。同时，这两个区域在生态方面依存程度很大，张家口地区是北京市重要的生态屏障和水资源来源地，其生态状况的好与坏将直接影响到北京市生态环境、社会经济的和谐发展，因此在开展区域水土保持治理时，必须把两个在生态方面息息相关的地区结合起来进行研究。由于该区的政治经济地位，新中国成立以来在环境治理方面的投资力度一直比较大，特别是近期《21世纪初期首都水资源可持续利用规划》项目、京津风沙源治理工程项目、太行山重点治理工程等重大项目实施以来，在北京市周边地区出现了很多水土流失综合治理的精品小流域，为很好地总结北方土石山区水土流失综合治理范式的研究提供了很好的样板。因此本研究的研究区域选择在北京市及北京西北部的张家口坝下地区。
一、北京市自然环境概况
1.地质地貌概况
北京地处山地与平原的过渡地带，北部和东北部属燕山山脉——军度山的一部分，俗称北山。西部属太行山余脉，俗称西山。根据地貌调查，海拔为800m以上划为中山，其面积为2289.33km2，占全市土地面积的13.94%，占山区面积的22.72%。海拔为800m以下为低山，其面积为5704.14km2，占全市面积的34.72%，占山区的56.61%。丘陵面积为279.76km2，占全市面积的1.7%，占山区的2.78%。河谷沟谷面积为1077.52km2，占全市面积的6.5%，占山区10.69%［图2-1（a）］。
北山和西山在地质构造，岩性，山地垂直结构各有特色。西山柔性褶皱明显，由一列复式向斜和背斜组成，山脉呈北东—南西走向，在复式向斜的核部由侏罗纪、白垩纪的流纹岩、安山岩以及凝灰岩等火山岩组成。其广大的两翼地区则由石灰岩、硅质灰岩、白云岩、砂岩等沉积岩组成。此外，有少量花岗岩侵入体。北山褶皱作用不如西山明显，但断裂作用较发育，山脉脉络不如西山清晰，走向也不甚一致，以近似东西向为主体，其次有北东向和北西向，河谷多沿断裂带分布。北山有大面积花岗岩、片麻岩出露，主要分布在怀柔区、密云县以及昌平区的北部、延庆县的西北部，其抗蚀能力较弱，地形呈浑圆状，坡度缓和，风化壳较厚，砂粒含量多。在怀柔区南部、延庆县北部分布有石灰岩和白云质灰岩［图2-1（b）和图2-1（c）］。
2.植被及土壤
北京市由于地貌单元内生态环境条件各异，加上气候四季分明，植被种类丰富，植被类型多样。主要植被类型分为乔木林、灌木林、草丛、草甸和水生植被及人工栽培植被。新中国成立前期，北京山区的原始森林植被几乎破坏殆尽，仅在远离村镇的深山区保留有少量次生林，森林覆盖率仅为1.3%，新中国成立后由于政府加强对山区森林的保护，山区森林资源的恢复速度加快，山区森林覆盖度也不断提高。
北京市由于地貌类型多样，植被分布空间差异大，因此，土壤类型较大。其中，按地貌部位主要分为山地土壤、山前土壤和平原土壤三个大类，共18种土壤［图2-1（d）］。在山区，三大土壤类型均有分布，平原土壤主要分布在延庆盆地和各大河流的河谷地带，山前土壤主要分布在山地与平原的过渡地带、盆地和河谷的边缘等地带。
图2-1 （一）北京市自然环境的主要特征
（a）地貌及分布；（b）地层及岩浆岩分布
图2-1 （二）北京市自然环境的主要特征
（c）断裂层分布；（d）北京市山区基本土壤类型分布（钟敦伦，2004）
3.水文气象特征
北京市属半湿润半干旱大陆性季风气候，气温主要受地形的制约，冬季平均气温在0℃以下，年均气温平原地区为11～12℃，海拔800m以下山区为7～10℃；年极端最高气温一般在35～40℃之间，年极端最低温度一般在-14～-20℃，7月最热，1月最冷。多年平均降雨量为609.2mm，年降雨量空间分布极不均匀，山前迎风坡为700～800mm，西北部和北部深山区少于500mm，平原及部分山区为500～600mm；降雨量的季节分配极不均匀，全年降雨量的70%～75%以上集中在夏季（6—8月），春秋季节各占年降雨量的10%左右，冬季仅占2%。北京市各地的降雨量最多年和最少年的变异系数均在2以上（表2-1），这反映了北京地区降雨量不稳定，年际变化大的特点。
表2-1 北京市年降雨量最多与最少比较表 单位：mm
4.北京市山区径流场分布及特征
北京市山区现有10个径流场、14个小流域沟道控制站，分别分布在北京市北部山区和西部山区。其中北部山区有7个径流场，分别位于潮白河流域、温榆河流域、妫水河流域和蓟运河流域；西部山区有3个径流场，分别位于永定河流域和拒马河流域。2001年以前是9个径流场98个径流小区，2001年以后在永定河流域的田寺村新建一个径流场，设计为8个径流小区，因此现有径流小区106个。径流场监测网点位置及具体情况见图2-2和表2-2。
图2-2 北京市山区坡地径流场监测点分布图
表2-2 北京市山区坡地径流场
二、北京市社会经济概况
1.人口状况
北京市的常住人口2000年为1363.6万人，2011年首次突破2000万人，2012年达2069.3万人，12年间人口净增705.7万人，年均增长58.8万人。北京市以0.17%的土地面积容纳了全国1.53%的人口，超大城市的人口聚集效应进一步显现。与世界城市相比，北京市人口约是伦敦的2.6倍、纽约的2.5倍（2012年纽约人口约为833万人，2010年伦敦人口约为795万人）。近两年来，常住人口的增速出现下降趋势。与2010年相比，2011年人口年增加量为56.7万人，出现自2006年以来增速首次放缓的趋势，2012年人口增量继续降至50.7万人，降幅为2.5%，为近6年来常住人口增量最少的年份。人口增速下降既与居留成本提升、限购政策出台等因素有关，也源于全市产业结构升级和经济增速减缓。2012年北京市经济增长7.7%，是2000年以来增速较低的一年（尹德挺等，2013）。
从人口年龄结构来看，2010年“六普”数据表明，北京市常住人口中，0～14岁的少儿人口为168.7万人，占8.6%；15～64岁劳动年龄人口为1621.6万人，占82.7%；65岁及以上老年人口为170.9万人，占8.7%。与2000年人口普查相比，少儿人口比重下降5个百分点；老龄人口比重微增0.3个百分点；15～64岁劳动年龄人口比重上升4.7个百分点，人口老龄化进程减缓（尹德挺等，2014）。从北京市人口总量及目前的增加速度来看，其必然对北京市的生态环境的承载力产生重要的负面影响。
2.社会经济
2006年，北京市第三产业增加值占地区生产总值的比重首次超过70%，在全国率先实现从工业经济向后工业经济的历史性转变；2008年，北京地区生产总值突破1万亿元大关，达到11115亿元；2009年，北京市人均地区生产总值跨过1万美元，达到10314美元；2011年，北京市人均地区生产总值达到12447美元，按照世界银行的划分标准，第一次达到富裕国家的水平；2012年，北京地区生产总值达到1.78万亿元，人均地区生产总值提高到13797美元（梅松和廖旻，2013）。产业结构的发展数据显示，北京市三次产业增加值结构从1978年的5.2：71.1：23.7发展成为2010年的0.9：24.0：75.1，从第二产业占绝对主导地位演进为第三产业占绝对主导地位。1994年，第三产业比重超过第二产业，产业结构由“二、三、一”演变为“三、二、一”；1995年第三产业比重超过50%，1998年超过60%，2006年超过70%，2008年以来，北京市第三产业比重稳定在75%左右（邓丽姝，2013）。
由上述数据可以看出，北京市社会经济条件好，产业结构合理，特别是第三产业占绝对优势，第一产业所占比重明显下降，这对减少环境的人为干扰、修复和保护生态环境十分有利。但北京市经济发展水平在区域上仍然存在较大的差异性，其成为制约北京市生态建设的一个重要因素。据资料显示，2010年北京市山区农民人均收入达到1.3262万元，比2009年增长约26%，山区农民生活水平得到不同程度上的改善。山区农民收入水平相对低下，近年来，虽然山区农民总体收入有所增加，但由于工资性收入占比例较大，且生活成本提升导致支出增加，农民的生活条件改善并不明显。与平原地区农民相比，山区农民收入和生活水平还存在不小差距。如2009年山区农民人均纯收入比全市平均水平低9.36%；人均生活消费支出比全市平均水平低13.73%（贺东升等，2012）。因此，在未来的经济与生态文明建设中，加快山区生态经济发展，改善当地农民的生活状况，是保证北京市生态环境良性发展的重要途径。
三、张家口市自然环境概况
1.地质地貌特征
张家口位于永定河上游地区，东经113°50′～116°30′，北纬39°30′～42°10′。北接内蒙古自治区，南与保定地区相连，西临山西省，东临承德地区和北京市，地处蒙古高原和华北平原之间，总面积为36965km2。地势是自西北向东南倾斜，地形复杂，由于阴山支脉横贯中部，形成以其为轴心向南北倾斜的坝下山间盆地和坝上高原两个截然不同的地貌单元。其中坝下山区属于永定河流域的有17662km2（包括张家口市），占坝下总面积的72%。本区域属于燕山沉降带的西翼，是典型的低山盆地地区，由于地壳的升降和强烈的构造运动，使流域内的地形地貌发生了复杂的变化，形成了多种多样的地貌类型，从宏观的角度看，流域内由南而北于张家口崇礼一带分布有大马群山，中部有黄阳山、翠屏山，怀来南部有军都山，涿鹿、蔚县南部有灵山和小五台山，海拔多在1000～2000m，最高的小五台山海拔为2743m。同时，在山前广泛分布有黄土和土石丘陵，由于水土流失的作用，使丘陵地貌又侵蚀成众多的、大小不同的塬、墚、峁、坪等微地形地貌，在行政区内以怀安、蔚县、涿鹿较为多见。山与山高低相通，盆地珠连，主要的盆地有：洋河盆地（包括怀安、万全、张家口和宣化）、永定河盆地（包括涿鹿、怀来）和桑干河壶流河盆地（包括阳原、蔚县）。
构造方面，张家口地区内共分布有9条断裂带［图2-3（a）］，其中赤城—崇礼—尚义县的深断裂全长为200多km，宽为1～5km。由断裂引起的挤压破碎带经过长期的外营力作用，在崇礼县和尚义县坝下部分形成了多种多样的断裂谷、断裂盆地，其他一些构造带也都被侵蚀成各种复杂的构造地形。这些有构造引起的地形地貌，为水土流失的发生创造了条件（郭竟成，1990）。
岩层成因方面，永定河上游张家口地区的岩石可分为沉积岩、岩浆岩和变质岩三类。区内的岩石从老到新主要有太古界的变质岩系，震旦亚界岩系，部分下古生界寒武系、奥陶系岩系，中生界的侏罗系、白垩系岩层和广泛分布的新生界第四系地层，其分布范围如图2 3（b）所示 （郭竟成，1990）。此区岩层多种多样，影响水土流失最为严重的是第四系地层，主要是因为黄土和沙土在此层分布最为广泛，黄土颗粒细小而均匀，粒径大多在0.01～0.05mm之间，容易发生雨滴溅蚀，也便于径流侵蚀和风力搬运。其他地质年代的成岩石虽然都有不同程度的风化、剥蚀和流失现象，但风化、剥蚀和流失量都很小。
图2-3 张家口市主要地质特征
（a）张家口市主要断裂带分布；（b）张家口市岩层类型分布
2.植被及土壤
此区的土地利用类型有林地、草地、旱地、水田、园地、农村居民点、城镇建设和工业用地等。其中面积最大的为丘陵区旱地，占总面积的19.12%，其次是中覆盖度草地，占总面积的18.33%。受自然条件恶劣和人为活动的影响，区内植被较差，除蔚县、涿鹿南部山区有少量天然次生林和一些草地外，其他大部分地带多属农地、荒林及裸岩，林草覆盖率为21.8%。
土壤类型主要有16个土类，34个亚类。全区土壤以黄绵土、黄垆土、棕壤、栗钙土、暗栗钙土、草甸栗钙土、褐土和淋溶褐土为主（上述概况没有包括尚义县）（郝芳华等，2006）。
3.水文气象特征
张家口地区属于显著的大陆性季风气候，四季分明。由于冬季受强大的蒙古高压控制时间较长，地势较高，远离海洋，很少受到海洋气流的调节，此区冬季严寒漫长，夏季凉爽短促。如果以气候平均气温在10℃以下为冬季，22℃以上为夏季，10～22℃之间为春秋期，低于0℃的时期作为严寒期，高于30℃的时期作为酷热期，则坝上和赤城、崇礼冬季长达7～8个月，可有5个月的严寒期，没有明显的夏季。坝下大部分地区冬季也可长达6个月，严寒期为4个月左右，而夏季只有1～2个月，没有酷热期。
本区年降雨量为300～550mm，降雨量较少，且雨季集中，年际变化很大（表2-3）。资料显示，从10月到第二年的5月，8个月的降雨量仅有全年降雨量的20%左右，而6—8月3个月的降雨量占全年的70%左右，7、8两个月的雨量占全年的50%以上。本区降雨的地理分布主要决定于地形，总的讲降雨量由西北向东南递增，坝上西北部在340mm左右，坝头一带在400mm左右，东部和东南部与北京郊区接壤的山区地带在500～550mm。并且在北面崇礼至龙关和南面的深井附近形成全区两个相对多雨中心，北面的多雨中心年降雨量在450mm以上，南面的多雨中心年降雨量可超过500mm。
表2-3 张家口市年降雨量最多与最少比较表 单位：mm
4.张家口市山区径流场分布及特征
目前张家口市径流场主要有4个，它们分别属于黄土丘陵沟壑区、白垩纪恶劣地形区、土石山地丘陵区和土石山区。其中土石山区一个径流监测点，位于崇礼县；土石山地丘陵区一个径流监测点，位于赤城县；白垩纪恶劣地形区，一个监测点，位于万全县；黄土丘陵沟壑区一个径流监测点，位于怀安县。不同地貌分区内，地貌特征、土壤类型、植被特征、气候特征存在差异，因此，在各径流小区水保措施在布置也有一定的差异，各试验站详细概况见表2-4。
表2-4 各典型区径流观测小区基本情况
各个径流试验站的小区的规格均为水平投影长为20m，宽为5m的标准小区。同时按照各个类型区内主要的坡度组成、土地利用类型、水土流失治理措施，布设径流小区。各典型区的径流观测站均分为坡耕地组径流小区和荒坡地组径流小区，除了崇礼县的径流观测站的径流小区为7个外，其他各县的径流观测站的径流小区均为8个小区，不同处理措施径流小区的具体布置形式详见表2-4，从表2-4中可以看到，小区的布置坡度基本上包括了当地人类活动最频繁的坡耕地范围。各径流观测点的雨量观测统一由省总站购置自记雨量计或简易雨量观测筒进行观测，其中万全、崇礼、怀安均配置1台自记、1台简易雨量器，赤城县配置1台自记、1台简易雨量计。全部径流泥沙均收集在小区下游出口处的径流池当中。
四、张家口市社会经济概况
1.人口状况
据第六次全国人口普查资料显示，到2010年10月底，全市拥有常住人口434.5万人，比2000年增长3.69%，平均每年增长0.362%，较1990年到2000年这10年平均增长低0.261个百分点，较全省平均增长低0.492个百分点。在全市常住人口中：男性有222.5万人；女性有212万人。男女性别比例（以女性为100）由第五次人口普查的106.63，调整为104.97，下降了1.66个百分点，性别比例差距缩小，其中城镇人口占45.15%。
从年龄构成来看，全市常住人口中，0～14岁人口占15.92%；15～64岁人口占73.74%；65岁及以上人口占10.34%；同2000年第五次全国人口普查相比，0～14岁人口的比重下降5.53个百分点，15～64岁人口的比重上升了3.03个百分点，65岁及以上人口的比重上升2.50个百分点。其中，60岁以上人口占15.46%，比全国平均数据13.26%，高出2.2个百分点，说明张家口市老龄化程度有所加剧。
同时，由于该区自然条件较差，经济发展水平有限，导致流动人员加快，净流出人员增多，到2010年10月底，在流出人员中，外出半年以上的人口有120万人，占户籍人口的25.89%，所占比重较五普提高了8.16个百分点。青壮年劳力的输出一定程度上影响了该区的社会经济发展。
2.社会经济
张家口市2012年全市实现生产总值1233.67亿元，同比增长10.0%。其中第一产业实现增加值为205.89亿元，同比增长4.6%；第二产业实现增加值为529.05亿元，同比增长11.9%；第三产业实现增加值为498.73亿元，同比增长9.9%。人均生产总值达28142元。三次产业增加值占全市地区生产总值的比重分别为16.7%、42.9%和40.4%。
2012年，张家口全市旅游接待人数、创收再创新高。全年共接待国内外游客2118万人次，旅游收入128亿元，同比分别增长40.3%和47%。其中，接待国际游客8.3万人次，创汇2048.6万美元，同比分别增长10%和21%。冬季旅游黄金时期接待游客人数大幅增长，12月共接待游客201.8万人次，同比增长21%；创收12.2亿元，同比增长27.2%。其中，滑雪温泉大区在12月共接待游客75.2万人次，占全市游客接待总量的37.3%；创收4.5亿元，占全市旅游收入总额的36.9%（张家口市2012年国民经济和社会发展公报）。
张家口市土地总面积为3679652.99hm2，其中农用地为2499936.97hm2（耕地为932203.72hm2、园地为143925.11hm2、林地为1101076.65hm2、草地为242304.05hm2、其他农用地为80427.44hm2）；建设用地为154196.7hm2（城市及独立工矿用地为126411.1hm2、交通运输用地为18308.61hm2、水利设施用地为9476.99hm2）；未利用地为1025519.32hm2。相对于北京市，张家口市土地资源较为丰富，但由于水资源条件较差，整体经济水平较低，因此改善当地山区农民的生活条件，优化产业结构，加快经济发展速度，特别是促进当地社会经济与生态环境保护的协调发展是当前重要任务之一。