河北省興隆縣首都水資源可持續利用規劃水土保持工程水源涵養功能初探

王曉剛

（興隆縣水務局，河北興隆 067300）

1 興隆縣上潮河流域首水水保項目概況

興隆縣位于河北省東北部，西與北京市密云縣接壤，素有北京“東大門”之稱。上潮河發源于縣城西部的北青松嶺，屬于潮河二級支流。上潮河在興隆縣境內流域面積175 km2，河道長度23.4 km，天然落差460 m；流域內多年平均降水量725 mm，多年平均徑流量0.43億m3，地表徑流匯入密云水庫，成為首都地區的重要水源供給地。

興隆上潮河流域屬燕山石質深山區，山高坡陡、溝谷縱深、土地稀少。流域內轄六道河1個鎮20個行政村，總人口18 146人，其中農業人口17 689人，人口密度104人/km2；耕地面積693 hm2，農民人均耕地0.04 hm2。過去，流域內工礦企業不發達，人們缺乏科學的發展理念，為了生活不斷向山要糧、向山要柴，陡坡開荒、毀林伐木、粗放經營，導致流域內水土資源破壞嚴重，水土流失非常劇烈。實施首都水資源可持續利用規劃水土保持項目 （以下簡稱首水項目）前，水土流失面積達89.25 km2，占流域總面積的51%，年土壤侵蝕總量達324.5萬t。嚴重的水土流失，使得流域內土地退化、生產能力降低，糧食、果品產量低而不穩，經濟發展艱難，成為經濟貧窮與生態貧窮的根源。同時，水土流失還直接導致植被退化，對水源的涵養能力、對徑流的調節能力減弱，使得流域內洪水來得快、去得猛、洪峰大、攜沙能力強，破壞了水資源的有序利用，加重了對下游河道及密云水庫的泥沙淤積與水體污染。

為了改善密云水庫上游的水環境、控制水土流失、加強水源地保護，2001—2007年興隆縣上潮河流域實施了首水項目，分古慶、思家嶺兩條小流域開展了水土流失治理工作，共治理水土流失面積45.45 km2。幾年來，共完成造林1 719 hm2，其中喬木林197.4 hm2、經濟林657.2 hm2、灌木林864.4 hm2；封禁治理2 823 hm2；建設攔沙壩6座，谷坊壩248道，護村護地壩29 km。以上措施，使流域內的綜合治理程度由36%提高到85%、森林覆蓋率由32.8%提高到78.2%，形成了喬、灌、草相結合，植物措施、工程措施相結合的綜合防治體系，使得流域內生態環境質量得到了顯著改善與提升。

2 興隆縣上潮河流域實施項目前后降水、徑流相關分析

興隆縣上潮河流域內無降水與徑流實測資料，其水文分析通過間接的方法來推求，資料以《承德市水文圖集》（1989年）、《興隆縣水資源規劃》（河北省承德市水文水資源勘測局-2005年）、興隆縣氣象局提供的興隆雨量站實測降水量系列、《興隆縣水利志》等為主要依據。分析時，流域水資源保證率P= 50%，指平水年；保證率P=75%，指中等干旱年；保證率P=95%，指特殊干旱年。

2.1 降水分析

2.1.1 多年平均降水量計算

流域內多年平均降水量以興隆縣多年平均降水量等值線圖為基礎，采用加權平均法推求，計算得到多年平均降水量為725mm。

2.1.2 推求理論頻率曲線

由興隆縣年降水量變差系數（Cv）等值線圖，查得上潮河流域內年降水量變差系數Cv=0.29。查《承德水文圖集》年降水量Cs/Cv分布圖，參照流域內六道河站降水量統計分析資料，取Cs/Cv=4.0，可繪制出流域內年降水量理論頻率曲線，如圖1所示。

2.1.3 各種保證率（頻率）的降水量與降水總量

由理論頻率曲線，可以求得各種保證率情況下的降水量與降水總量，見表1。

2.1.4 計算值驗算

將上述計算值與《承德水文圖集》中上潮河流域的六道河雨量站的統計分析資料（見表2）相對照，可以看出上述計算數值與雨量站統計的分析值差異情況如下：多年平均降水量相差0.41%；1%降水量相差0.65%；50%降水量相差0.29%；75%降水量相差1.05%；95%降水量相差0.86%。

表1 興隆縣上潮河流域降水量計算結果

由此可見，上述計算值相差較小，基本可行。

2.1.5 近年來實測降水量及其相應的頻率

根據所繪制的降水量頻率分析曲線，計算實測降水量對應的頻率值，見表3。

表2 六道河雨量站各種重現期降水量

表3 六道河雨量站實測降水量及相應的計算頻率值

2.2 徑流量分析

2.2.1 多年平均徑流量計算

流域內多年平均徑流量以興隆縣多年平均徑流深等值線圖為基礎，采用加權平均法推求，計算得到多年平均徑流深247 mm、多年平均徑流量0.43億m3。

2.2.2 推求理論頻率曲線

由興隆縣年徑流變差系數（Cv）等值線圖，查得上潮河流域內年徑流變差系數Cv=0.49。查《承德水文圖集》年降水量Cs/Cv分布圖得Cs/Cv=3.0，可以繪制出流域內年徑流理論頻率曲線，如圖2所示。

2.2.3 2008、2009年徑流深與徑流總量理論值

由理論頻率曲線，可以求得各種保證率情況下的徑流深與徑流總量，見表4。

表4 興隆縣上潮河流域徑流量

通過理論計算，得到2008年興隆上潮河統計理論徑流量為0.39億m3、2009年理論徑流量為0.35億m3。

2.2.4 2008、2009年實測徑流量

2007年興隆縣上潮河流域首水項目實施完成后，我們按月對縣界出口斷面（二道河村安營寨）進行了流量觀測，得到了年徑流量測量值，見表5。

表5 興隆縣上潮河流域2008、2009年實測徑流量

2.2.5 徑流量實測值與理論分析值對比

2008年徑流量實測值為4 244萬m3，理論分析值為3 903萬m3，實測比理論分析多8.74%；2009年徑流量實測值為3 799萬m3，理論分析值為3 482萬m3，實測比理論分析多9.1%。

2.2.6 歷史記錄的干旱年份降水量與最枯流量調查

經調查，上潮河發生特殊干旱的年份有1972、 1978、1980、2002以及2009年。在這些干旱年份中，降水量、最枯流量見表6。

表6 興隆縣上潮河流域干旱年份降水量與最小流量調查結果

通過歷史性的調查，可以看出2009年降水量少于1982年，但是河道最枯徑流量大于1982年。

3 結論與啟示

從上述分析結果來看，實測徑流量大于理論分析值，有兩種可能情況：一是計算理論不完善，統計誤差大造成的；另一種情況是實施首水項目后，由于植被條件的改善，降低了陸面蒸發量，根據水量平衡原理，在相同降水量條件下，蒸發量減少，徑流量就會增大。從歷史干旱年來看，雖然2009年降水量少于2002年，但最小流量卻大于2002年，說明水保治理工程在調節徑流時空分配方面切切實實在發揮著作用。這充分說明水土保持措施通過坡面滲蓄、溝道攔蓄，使地表降水向土體深層轉化，并保持在地下，因高差形成的勢能在無降雨時上游地勢高地區的地下水轉化為下游地勢低的地表水，維持河流的出水量，保持常年不斷流。所以說，水土保持是水資源可持續利用的基本支撐。