黃土高塬溝壑區(qū)水土保持調(diào)水保土效益研究

1、【水土保持】黃土高塬溝壑區(qū)水土保持調(diào)水保土效益研究張絨君１，郭嘉１，于艷麗２，張西寧１，左榮１，胡文峰１（１黃河水利委員會西峰水土保持科學試驗站，甘肅西峰７４５０００；２黃河水利委員會黃河上中游管理局，陜西西安７１００２１）摘要：利用甘肅省第一次全國水利普查關于水土保持措施的成果資料和黃委西峰水保試驗站６０多ａ觀測資料，確定甘肅省黃土高塬溝壑區(qū)調(diào)水保土效益指標參數(shù)，按照《水土保持綜合治理效益計算方法》（ＧＢ／Ｔ１５７７４—２００８）規(guī)定

2、的計算方法，以１９７９年為基準年，首次全面系統(tǒng)地分析計算了甘肅省高原溝壑區(qū)３０多ａ水土保持綜合治理的調(diào)水保土效益。結果表明，年均增加入滲量為１４８４３３萬ｍ３，年均增加攔蓄徑流量和攔蓄泥沙量分別為１１６１６萬ｍ３和１８４４萬ｔ；淤地壩年增加攔蓄徑流量為２３０４萬ｍ３，攔蓄泥沙量為１５３９萬ｔ。溝頭防護工程減輕溝蝕的保土量為６０９２萬ｍ３；淤地壩年均增加保土量為８９萬ｔ。年均減少雨季徑流量５０７６６萬ｍ３，增加旱季徑流量４８６萬ｍ３，從而

3、減輕了洪災和旱災。關鍵詞：水土保持；調(diào)水保土；效益；黃土高塬溝壑區(qū)中圖分類號：Ｓ１５７文獻標志碼：Ａｄｏｉ：１０３９６９／ｊｉｓｓｎ１０００１３７９２０１５０４０２４經(jīng)過３０多ａ的水土流失綜合治理，使甘肅省黃土高塬溝壑區(qū)水土流失加劇的勢頭得到了有效控制，水土保持效益顯著。但關于甘肅省黃土高塬溝壑區(qū)水土保持綜合治理的各項效益，多年來一直缺乏連續(xù)的、科學的、系統(tǒng)的監(jiān)測和調(diào)研數(shù)據(jù)，以往的綜合治理效益評價只能是經(jīng)驗式、以點帶面的評價，難以真正

4、評價甘肅省黃土高塬溝壑區(qū)水土保持綜合治理的實際效益，這一方面不利于甘肅省黃土高塬溝壑區(qū)水土保持綜合治理的成功經(jīng)驗和模式的示范推廣，也不利于政府相關部門的科學決策。鑒于此，本研究通過對第一次全國水利普查關于甘肅省水土保持措施成果資料、試驗站觀測資料等的分析研究，構建甘肅省黃土高塬溝壑區(qū)水土保持綜合治理調(diào)水保土效益的表征體系和評價方法，以期為今后甘肅省乃至全國相似水土流失區(qū)的綜合治理措施體系的優(yōu)化與調(diào)整、生態(tài)環(huán)境的恢復、社會經(jīng)濟的發(fā)展和加強

5、水土保持綜合治理的科學管理等諸方面提供理論指導。１研究區(qū)概況甘肅省黃土高塬溝壑區(qū)位于甘肅省東部，西近六盤山，東靠子午祑，北部與環(huán)縣、華池、慶陽、固原一線的黃丘二副區(qū)接壤，西南鄰近達溪河，同黃丘三副區(qū)連接，東南與陜西省長武縣（屬黃土高塬溝壑區(qū)）相連，介于東經(jīng)１０６４０′—１０８２５′、北緯３４３７′—３５５２′之間，面積１５１４９ｋｍ２，包括慶陽市的慶城、西峰、合水、寧縣、正寧、鎮(zhèn)原和平?jīng)鍪械臎艽?、平?jīng)?、崇信、靈臺等１０個縣（市）的１１１

6、個鄉(xiāng)。區(qū)內(nèi)海拔８８０～１５６０ｍ，溝壑縱橫，切割較深，地貌景觀呈塬、坡、溝、川、、峁等形態(tài)。主要土壤有黑壚土、黃綿土和新積土等，年均土壤侵蝕模數(shù)約為４３５０ｔ／ｋｍ２，徑流模數(shù)約為２５萬ｍ３／ｋｍ２。氣候?qū)贉貛О霛駶櫄夂?，年平均氣溫８～１０℃，年?nèi)最高氣溫３９℃，年內(nèi)最低氣溫－２５４℃，平均日較差９～１２℃，大于１０℃積溫２７００～３３２０℃，年日照時數(shù)３０６０ｈ，四季分明，氣候溫和，無霜期１５３～１７４ｄ。年降水量５００～６５０ｍｍ，

7、年內(nèi)分配不均，７、８、９三個月的降水量約占年總量的６０％，干燥度１３～１８。植被屬暖溫性森林草原帶型，基本無天然森林植被，僅有的天然草植被主要分布在溝坡和山坡上，大多不連片。陰坡生長的優(yōu)勢種有大針茅、鐵稈蒿、茵陳蒿、沙草等，一般草高１２～１８ｃｍ，覆蓋度６０％～１００％；陽坡生長的優(yōu)勢種有白羊草、本氏針茅、麻蒿、茵陳蒿、短花針茅、隱子草等，草高１５～４０ｃｍ，覆蓋度３０％～９０％。人工草為紫花苜蓿，人工植被以刺槐、山杏、油松、側(cè)柏、沙棘

8、、紫穗槐為主。選擇位于甘肅省慶陽市西峰區(qū)面積３６３０ｋｍ２的黃河水利委員會西峰水土保持科學試驗站（以下簡稱收稿日期：２０１４０６２７作者簡介：張絨君（１９６２—），女，陜西合陽人，高級工程師，主要從事水土保持研究、規(guī)劃設計等工作。Ｅｍａｉｌ：ｈｗｘｆｚｒｊ＠１６３ｃｏｍ８９第３７卷第４期人民黃河Ｖｏｌ３７，Ｎｏ４２０１５年４月ＹＥＬＬＯＷＲＩＶＥＲＡｐｒ，２０１５低，所以鎮(zhèn)原骨干壩的攔泥量大于南小河溝的攔泥量是符合實際的。另據(jù)西峰附近

9、的姚新莊和太白良流域觀測，１９７０—１９８０年年均輸沙量分別為１７８５萬、３４２萬ｔ，兩流域面積分別為２２６４、３３４ｋｍ２，計算治理前輸沙模數(shù)分別為０７９萬、１０２萬ｔ／（ｋｍ２ａ），鎮(zhèn)原淤地壩攔泥指標為０９５萬ｔ／（ｋｍ２ａ），介于姚新莊和太白良之間，符合宏觀水文測站測驗數(shù)據(jù)合理范圍。二者差別的主要原因是這兩個測站上游都有大部分黃丘五副區(qū)，所以輸沙模數(shù)大?？梢娔闲『訙虾玩?zhèn)原的攔蓄指標值是科學合理的。深入分析鎮(zhèn)原縣與南小河溝數(shù)據(jù)后認為

10、，南小河溝面上治理水平與鎮(zhèn)原縣的接近，所以綜合分析后淤地壩攔泥量取鎮(zhèn)原縣數(shù)值３４萬ｔ／（座ａ）。３３減輕溝蝕指標據(jù)參考文獻［５］，南小河溝流域路家水溝溝頭在治理前每年平均延伸２ｍ，自１９５５年防護后，溝頭延伸和側(cè)蝕全部停止。該流域的石家堡北溝頭，過去每年延長１～３ｍ，自１９５２年修建了分段蓄水埝式的溝頭防護工程后，至今沒有延伸。再如該流域的方家溝圈溝頭修了澇池擋墻式溝頭式溝頭防護后，６０多ａ歷經(jīng)多次洪水考驗，沒有前進。南小河溝支溝的馬家

11、拐溝［６］，在１９４７年的一次暴雨中因道路、胡同水下溝，使溝頭前進２３ｍ，引起塌方量為８２８０ｍ３。據(jù)參考文獻［７］，南小河溝流域在治理前和治理初期，有２５個溝頭活躍，年平均塌土３０９６ｍ３，塌損耕地２７７ｍ２，平均每個溝頭每年前進１２１ｍ。據(jù)２００４年西峰水保站研究，溝頭防護工程的年攔蓄量為每處每年平均攔蓄水７０６ｍ３、保土２２５ｔ。南小河溝小流域治理前（１９５１年），塬、坡、溝面積分別為２０６４、５７、９９６ｋｍ２，經(jīng)過多年治理，２

12、０００年塬面面積２０５ｋｍ２、溝壑面積１５８ｋｍ２［７］。黃委西峰水保站壩庫減輕溝蝕量研究資料說明，壩庫工程建成后，泥面和水面以下的溝床被覆蓋，不再受外部營力的作用而停止侵蝕。隨著時間的推移，壩庫水面和泥面逐漸抬高，其減沙效益隨著增大。其減蝕量用壩庫修建前相應部位侵蝕量來表示，具體計算方法是每年壩庫的蓄水面積（已淤成地的壩庫也可用淤地面積）乘以溝谷治理前的侵蝕模數(shù)。南小河溝溝谷侵蝕模數(shù)由立崖、瀉流和溝床侵蝕量組成，其值為５６３８４ｔ／（

13、ｋｍ２ａ）。南小河溝十八畝臺壩１９５３—２００４年累計減蝕２４４２萬ｔ，年均減蝕０４７９萬ｔ；花果山水庫１９６１—２００４年累計減蝕３５２３萬ｔ，年均減蝕０８２萬ｔ。折算減蝕模數(shù)為十八畝臺５７５ｔ／（ｈｍ２ａ），花果山水庫５６４ｔ／（ｈｍ２ａ）。綜合以上研究結果確定，甘肅省黃土高塬溝壑區(qū)減輕溝蝕指標為５６４ｔ／（ｈｍ２ａ）。３４調(diào)節(jié)小流域徑流指標根據(jù)黃委西峰水保站為了研究水土保持綜合治理情況而設立的治理溝楊家溝（面積０８７ｋｍ２）和未治

14、理溝董莊溝（面積１１５ｋｍ２）同期對比觀測資料可知，治理后的楊家溝雨季徑流量占總徑流量的比例較未治理的董莊溝小，楊家溝為９３５％，董莊溝為９７８％，治理后能減少雨季徑流８６１９２５ｍ３／ｋｍ２；而楊家溝旱季徑流量占總徑流量的比例卻較董莊溝大，楊家溝為６５％，董莊溝為２２％，治理后能增加旱季徑流量８２４７ｍ３／ｋｍ２，楊家溝治理后增加基流的作用為４３％，見表５。表５治理與非治理小流域徑流量對比項目年徑流量／（ｍ３ｋｍ－２）雨季徑流量／（ｍ

15、３ｋｍ－２）旱季徑流量／（ｍ３ｋｍ－２）雨季占年徑流量的比例／％旱季占年徑流量的比例／％楊家溝６２３５４１５８２７６８４０７７３９３５６５董莊溝１４７７２１９１４４４６９３３２５２６９７８２２減少量８５３６７８８６１９２５－８２４７注：表中資料為１９５４—１９５８年觀測資料。４水土保持措施保存數(shù)量計算由甘肅省水土保持年報統(tǒng)計資料得出黃土高塬溝壑區(qū)所在慶陽市的慶城、西峰、合水、寧縣、正寧、鎮(zhèn)原和平?jīng)鍪械臎艽?、平?jīng)?、崇信、靈臺等１０個縣（市

16、）的各項措施數(shù)量，根據(jù)該類型區(qū)在各縣（市）所占比例（保持現(xiàn)有縣（市）完整性）計算出甘肅省黃土高塬溝壑區(qū)各項措施完成數(shù)量。以甘肅省各項水保措施保存率（甘肅省水利廳水土保持局完成的《水土保持綜合治理效益分析》）為基礎，求得其保存數(shù)量，再根據(jù)第一次全國水利普查結果，對其保存數(shù)量進行校正（梯田的保存率很小，原因是普查時將低標準梯田、已改造的梯田、梯田改水澆地、毀壞的梯田與非農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地剔除了，導致普查數(shù)據(jù)較年報數(shù)據(jù)小很多；溝壩地保存率很小，原因

17、是普查時將一部分壩地劃分到梯田了；經(jīng)濟林保存率很小，原因是普查時將效益較低的經(jīng)濟林劃分為水保林），得到甘肅省黃土高塬溝壑區(qū)的水保措施保存數(shù)量。１９７９年水保措施保存量為２１７２萬ｈｍ２，其中：梯田３０９萬ｈｍ２，壩地００７萬ｈｍ２，條田９５６萬ｈｍ２，喬木林５１４萬ｈｍ２，灌木林０３７萬ｈｍ２，果園０４８萬ｈｍ２，經(jīng)濟林０１３萬ｈｍ２，封山育林０３９萬ｈｍ２，封坡育草１８５萬ｈｍ２，人工種草０６４萬ｈｍ２；引洪漫地０４萬ｈｍ２，建設谷坊