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(huì)西峰水土保持科學(xué)試驗(yàn)站，甘肅西峰７４５０００；２黃河水利委員會(huì)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(guó)水利普查關(guān)于水土保持措施的成果資料和黃委西峰水保試驗(yàn)站６０多ａ觀測(cè)資料，確定甘肅省黃土高塬溝壑區(qū)調(diào)水保土效益指標(biāo)參數(shù)，按照《水土保持綜合治理效益計(jì)算方法》（ＧＢ／Ｔ１５７７４—２００８）規(guī)定

2、的計(jì)算方法，以１９７９年為基準(zhǔn)年，首次全面系統(tǒng)地分析計(jì)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(jié)果表明，年均增加入滲量為１４８４３３萬(wàn)ｍ３，年均增加攔蓄徑流量和攔蓄泥沙量分別為１１６１６萬(wàn)ｍ３和１８４４萬(wàn)ｔ；淤地壩年增加攔蓄徑流量為２３０４萬(wàn)ｍ３，攔蓄泥沙量為１５３９萬(wàn)ｔ。溝頭防護(hù)工程減輕溝蝕的保土量為６０９２萬(wàn)ｍ３；淤地壩年均增加保土量為８９萬(wàn)ｔ。年均減少雨季徑流量５０７６６萬(wàn)ｍ３，增加旱季徑流量４８６萬(wàn)ｍ３，從而

3、減輕了洪災(zāi)和旱災(zāi)。關(guān)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(hào)：Ｓ１５７文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａｄｏｉ：１０３９６９／ｊｉｓｓｎ１０００１３７９２０１５０４０２４經(jīng)過(guò)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(shì)頭得到了有效控制，水土保持效益顯著。但關(guān)于甘肅省黃土高塬溝壑區(qū)水土保持綜合治理的各項(xiàng)效益，多年來(lái)一直缺乏連續(xù)的、科學(xué)的、系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和調(diào)研數(shù)據(jù)，以往的綜合治理效益評(píng)價(jià)只能是經(jīng)驗(yàn)式、以點(diǎn)帶面的評(píng)價(jià)，難以真正

4、評(píng)價(jià)甘肅省黃土高塬溝壑區(qū)水土保持綜合治理的實(shí)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(yàn)和模式的示范推廣，也不利于政府相關(guān)部門的科學(xué)決策。鑒于此，本研究通過(guò)對(duì)第一次全國(guó)水利普查關(guān)于甘肅省水土保持措施成果資料、試驗(yàn)站觀測(cè)資料等的分析研究，構(gòu)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(píng)價(jià)方法，以期為今后甘肅省乃至全國(guó)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(fù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和加強(qiáng)

5、水土保持綜合治理的科學(xué)管理等諸方面提供理論指導(dǎo)。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(yáng)、固原一線的黃丘二副區(qū)接壤，西南鄰近達(dá)溪河，同黃丘三副區(qū)連接，東南與陜西省長(zhǎng)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(yáng)市的慶城、西峰、合水、寧縣、正寧、鎮(zhèn)原和平?jīng)鍪械臎艽?、平?jīng)觥⒊缧?、靈臺(tái)等１０個(gè)縣（市）的１１１

6、個(gè)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(wàn)ｍ３／ｋｍ２。氣候?qū)贉貛О霛駶?rùn)氣候，年平均氣溫８～１０℃，年內(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(shí)數(shù)３０６０ｈ，四季分明，氣候溫和，無(wú)霜期１５３～１７４ｄ。年降水量５００～６５０ｍｍ，

7、年內(nèi)分配不均，７、８、９三個(gè)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(wú)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(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)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(yáng)坡生長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)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(yáng)市西峰區(qū)面積３６３０ｋｍ２的黃河水利委員會(huì)西峰水土保持科學(xué)試驗(yàn)站（以下簡(jiǎn)稱收稿日期：２０１４０６２７作者簡(jiǎn)介：張絨君（１９６２—），女，陜西合陽(yáng)人，高級(jí)工程師，主要從事水土保持研究、規(guī)劃設(shè)計(jì)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(shí)際的。另?yè)?jù)西峰附近

9、的姚新莊和太白良流域觀測(cè)，１９７０—１９８０年年均輸沙量分別為１７８５萬(wàn)、３４２萬(wàn)ｔ，兩流域面積分別為２２６４、３３４ｋｍ２，計(jì)算治理前輸沙模數(shù)分別為０７９萬(wàn)、１０２萬(wàn)ｔ／（ｋｍ２ａ），鎮(zhèn)原淤地壩攔泥指標(biāo)為０９５萬(wàn)ｔ／（ｋｍ２ａ），介于姚新莊和太白良之間，符合宏觀水文測(cè)站測(cè)驗(yàn)數(shù)據(jù)合理范圍。二者差別的主要原因是這兩個(gè)測(cè)站上游都有大部分黃丘五副區(qū)，所以輸沙模數(shù)大。可見(jiàn)南小河溝和鎮(zhèn)原的攔蓄指標(biāo)值是科學(xué)合理的。深入分析鎮(zhèn)原縣與南小河溝數(shù)據(jù)后認(rèn)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(wàn)ｔ／（座ａ）。３３減輕溝蝕指標(biāo)據(jù)參考文獻(xiàn)［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(hù)后，溝頭延伸和側(cè)蝕全部停止。該流域的石家堡北溝頭，過(guò)去每年延長(zhǎng)１～３ｍ，自１９５２年修建了分段蓄水埝式的溝頭防護(hù)工程后，至今沒(méi)有延伸。再如該流域的方家溝圈溝頭修了澇池?fù)鯄κ綔项^式溝頭防護(hù)后，６０多ａ歷經(jīng)多次洪水考驗(yàn)，沒(méi)有前進(jìn)。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(jìn)２３ｍ，引起塌方量為８２８０ｍ３。據(jù)參考文獻(xiàn)［７］，南小河溝流域在治理前和治理初期，有２５個(gè)溝頭活躍，年平均塌土３０９６ｍ３，塌損耕地２７７ｍ２，平均每個(gè)溝頭每年前進(jìn)１２１ｍ。據(jù)２００４年西峰水保站研究，溝頭防護(hù)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(guò)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(kù)減輕溝蝕量研究資料說(shuō)明，壩庫(kù)工程建成后，泥面和水面以下的溝床被覆蓋，不再受外部營(yíng)力的作用而停止侵蝕。隨著時(shí)間的推移，壩庫(kù)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(kù)修建前相應(yīng)部位侵蝕量來(lái)表示，具體計(jì)算方法是每年壩庫(kù)的蓄水面積（已淤成地的壩庫(kù)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(tái)壩１９５３—２００４年累計(jì)減蝕２４４２萬(wàn)ｔ，年均減蝕０４７９萬(wàn)ｔ；花果山水庫(kù)１９６１—２００４年累計(jì)減蝕３５２３萬(wàn)ｔ，年均減蝕０８２萬(wàn)ｔ。折算減蝕模數(shù)為十八畝臺(tái)５７５ｔ／（ｈｍ２ａ），花果山水庫(kù)５６４ｔ／（ｈｍ２ａ）。綜合以上研究結(jié)果確定，甘肅省黃土高塬溝壑區(qū)減輕溝蝕指標(biāo)為５６４ｔ／（ｈｍ２ａ）。３４調(diào)節(jié)小流域徑流指標(biāo)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(shè)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(duì)比觀測(cè)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(jiàn)表５。表５治理與非治理小流域徑流量對(duì)比項(xiàng)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(cè)資料。４水土保持措施保存數(shù)量計(jì)算由甘肅省水土保持年報(bào)統(tǒng)計(jì)資料得出黃土高塬溝壑區(qū)所在慶陽(yáng)市的慶城、西峰、合水、寧縣、正寧、鎮(zhèn)原和平?jīng)鍪械臎艽ā⑵經(jīng)?、崇信、靈臺(tái)等１０個(gè)縣（市

16、）的各項(xiàng)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(jì)算出甘肅省黃土高塬溝壑區(qū)各項(xiàng)措施完成數(shù)量。以甘肅省各項(xiàng)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(chǔ)，求得其保存數(shù)量，再根據(jù)第一次全國(guó)水利普查結(jié)果，對(duì)其保存數(shù)量進(jìn)行校正（梯田的保存率很小，原因是普查時(shí)將低標(biāo)準(zhǔn)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(dǎo)致普查數(shù)據(jù)較年報(bào)數(shù)據(jù)小很多；溝壩地保存率很小，原因

17、是普查時(shí)將一部分壩地劃分到梯田了；經(jīng)濟(jì)林保存率很小，原因是普查時(shí)將效益較低的經(jīng)濟(jì)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(wàn)ｈｍ２，其中：梯田３０９萬(wàn)ｈｍ２，壩地００７萬(wàn)ｈｍ２，條田９５６萬(wàn)ｈｍ２，喬木林５１４萬(wàn)ｈｍ２，灌木林０３７萬(wàn)ｈｍ２，果園０４８萬(wàn)ｈｍ２，經(jīng)濟(jì)林０１３萬(wàn)ｈｍ２，封山育林０３９萬(wàn)ｈｍ２，封坡育草１８５萬(wàn)ｈｍ２，人工種草０６４萬(wàn)ｈｍ２；引洪漫地０４萬(wàn)ｈｍ２，建設(shè)谷坊