從西漢水水沙變化看水土保持綜合治理成效

李忠泰，范 瑋

(隴南水文水資源勘測局，甘肅成縣742500)

1 流域概況

西漢水發源于天水市秦州區的齊壽山，流經禮縣、西和縣、成縣、康縣，在陜西省略陽縣匯入嘉陵江，干流長287 km，流域面積10 178.0 km2[1]。西漢水地處北秦嶺南麓，地質地貌及氣候條件從北到南變化較大，流域內既有黃河流域的地質地貌及氣候特征，又有長江流域的基本水文氣候特征，特殊的地質構造和地理環境構成了流域內復雜的地形地貌。

西漢水上游地區的地貌以黃土丘陵溝壑區為主，兼有土石山區，大多地表裸露，土壤由黃褐土及風化的褐砂石土組成，植被覆蓋率低，水土流失嚴重;中游地區由黃土丘陵溝壑區過渡到土石山區，系輕切割黃土梁峁中山區地貌類型，為泥石流發育區，河谷以礫石、砂、黏土為主，水流湍急、含沙量較高;下游地區屬隴南陰濕山林區，山高水急，植被覆蓋較好，氣候濕潤，降雨充沛。

西漢水的洪水主要由暴雨形成，且經常發生局部暴雨，若遇特殊暴雨則洪水兇猛、含沙量很高，在暴雨集中時段，往往出現峰高量大的洪水，下游的洪水過程則相對和緩，漲落相對緩慢，水流含沙量相對于中上游較小。

西漢水的徑流量主要來自中下游地區，但河流的泥沙主要來自于上游地區。禮縣水文站控制流域面積占鐔家壩水文站控制流域面積的36.1%，但前者的多年平均徑流量和輸沙量卻分別占后者的21.0%和44.7%;大橋水文站控制流域面積占鐔家壩水文站控制流域面積的68.1%，但前者多年平均徑流量和輸沙量卻分別占后者的52.1%和68.2%。禮縣和大橋水文站的徑流量之比均小于相應的控制面積之比，而輸沙量之比均大于相應的控制面積之比。

2 水文觀測資料情況

西漢水上游順利峽水文站控制流域面積3 439 km2，于2001年元月上遷15 km成為禮縣水文站后控制流域面積3 184 km2，控制流域面積減少了255 km2。鑒于這種情況，研究中把2001年以后的徑流泥沙資料按水文比擬法均換算成順利峽水文站的資料進行分析計算，本文中的站名均使用禮縣水文站的名稱。

2.1 降水

西漢水流域地形復雜，氣候變化比較明顯。從多年觀測的降水資料看，降水量有自下游至上游逐漸減少的特征，下游鐔家壩水文站多年平均降水量為670.7 mm，中游大橋水文站多年平均降水量為511.0 mm，上游禮縣水文站多年平均降水量為491.8 mm，上下游年降水量相差178.9 mm。西漢水的河水補給主要來源是降水，而降水量的時空分布不均將直接導致徑流量和泥沙量的變化[1]。

2.2 徑流

西漢水年徑流量在年內分配極不均勻，而造成年內分配不均勻的主要原因是該流域年徑流量以降水補給為主，非汛期降水量少、水量小，汛期降水量多時水量則大，其基本特點是:冬、春季水量小，夏、秋季因降水量的增加水量較大。統計西漢水下游控制站鐔家壩水文站多年徑流觀測資料可知，汛期5—10月來水比較集中，占年徑流量的73.8%以上，主汛期7—9月的徑流量占全年徑流量的比重在42.7%以上[1]。

2.3 泥沙

西漢水是嘉陵江支流來沙量最大的河流，泥沙年內分配極不均勻，較水量更為集中，來沙主要集中在汛期，特別是在主汛期，主要是因降水集中而使泥沙量增大。統計鐔家壩水文站多年觀測資料可知，汛期5—10月來沙量占全年的97%以上，主汛期7—9月來沙量占全年的74%以上，來沙量最大的7月份占全年的35%以上，枯水期來沙量甚少。最大輸沙量之所以出現在7月份，主要是強暴雨及大洪水多出現在7月份所致，流域普降大暴雨時將大量的松散土壤沖刷后，即被地表徑流攜帶進入河流。

3 實測水沙變化情況

西漢水的禮縣水文站、大橋水文站和鐔家壩水文站基本分布在河道干流的上、中、下游，3站均有降水量觀測和流量、泥沙測驗資料:禮縣站降水量觀測和流量測驗自1960年開始至2010年共有51年的實測資料，泥沙測驗自1963年開始至2010年共有48年的實測資料;大橋站降水量觀測和流量測驗自1976年開始至2010年共有35年的實測資料，泥沙測驗自1978年開始至2010年共有33年的實測資料;鐔家壩站降水量觀測自1959年開始至2010年共有52年的實測資料，流量測驗自1960年開始至2010年共有51年的實測資料，泥沙測驗自1965年開始至2010年共有46年的實測資料。西漢水干流3個水文站的年降水量、年徑流量和年輸沙量多年平均值與實測值見表1。

表1 西漢水3個水文站年降水量、年徑流量和年輸沙量多年平均值與實測值比較

4 減水減沙效益分析

西漢水流域是“長治”工程的首批重點治理流域之一[2]，自1989年開展水土保持重點治理工程以來，通過實施封山育林、植樹種草、退耕還林、治理坡耕地等措施，有效地控制了水土流失，整個流域生態環境得到明顯改善。

由于順利峽水文站在2001年元月上遷15 km改為現在的禮縣水文站，控制流域面積減小，區間支流加入較少，因此上、下游觀測資料按水文比擬法換算后進行一致性處理，1960—1989年30年的資料中年降水量為513.6 mm、年徑流量為3.51億m3、年輸沙量為1 070萬t，1990—2010年21年實測資料中年降水量為460.6 mm、年徑流量為1.53億m3、年輸沙量為217萬t，在年降水量僅減少10.3%的情況下，經過水土保持綜合治理年徑流量減少了56.4%，泥沙減少了79.7%。西漢水下游鐔家壩水文站，1959—1989年的31年資料中，年降水量為688.3 mm、年徑流量為15.39億 m3、年輸沙量為2 310萬 t，1990—2010年21年的實測資料中，年降水量為644.7 mm、年徑流量為9.18億m3、年輸沙量為720萬t，在年降水量僅減少6.3%的情況下，經過水土保持綜合治理年徑流量減少了40.4%、年輸沙量減少了68.8%(表2)。

表2 西漢水流域水土保持減水減沙效益

由表2可知，在年降水量減少比例較小的情況下，年徑流量和年輸沙量減少的幅度很大。20世紀80年代全流域水土流失都很嚴重，進入90年代后，在年降水量減少比例不太大的情況下，年徑流量和年輸沙量卻大幅度地減少，這充分說明了“長治”工程的重要作用。

5 結語

(1)流域產流產沙是一個很復雜的自然現象，其影響因素很多[2]。我們認為，影響西漢水流域水土流失的主要因素是分布不均的暴雨量和暴雨強度、復雜的地質地貌條件和氣候因素。從全流域多年實測水文資料看，流域內人為活動影響的下墊面也是主要的影響因素。該流域的人類活動主要表現為“長治”水土保持工程的實施，在全面進行預防為主、綜合治理的過程中，“長治”水土保持工程產生了顯著的生態、社會和經濟效益。

(2)西漢水是嘉陵江的主要產沙河流，鐔家壩水文站50多年的水文資料觀測表明:流域年均降水量670.7 mm、年均徑流量12.84億m3、年均輸沙量1 580萬t，20世紀60年代降水量較多、水量也較大，整個流域的產沙量也相對較大，而最大的是80年代，年均降水量687.3 mm、年均徑流量16.2億m3、年均輸沙量2 610萬t，在降水量和徑流量比例增加不太大的情況下輸沙量增加很大，說明“長治”水土保持工程實施前流域水土流失很嚴重。自1989年開始全面實施“長治”水土保持工程以來，水土保持措施的蓄水保土效益非常明顯。實施水土保持綜合治理后，原來的坡耕地變成了平整的梯田，種草植樹大大改善了下墊面條件，植被攔截降雨的能力大大增加，起到了顯著的蓄水保土作用，必然使進入河道的徑流量和輸沙量大大減少。

(3)西漢水上游禮縣水文站的減水減沙效益明顯高于下游鐔家壩水文站，這主要是禮縣水文站所控制的流域分布有大面積的黃土區，該黃土區是西漢水主要的泥沙來源區，“長治”等水土保持工程的實施，改變了流域的產匯流條件，增加了土壤攔蓄能力，因此減水減沙效益明顯。

[1]李忠泰.西漢水流域泥沙特性[J].甘肅水利水電技術，2006，42(4):369-371.

[2]馬煉，張明波，郭海晉，等.嘉陵江流域水保治理前后沿程水沙變化研究[J].水文，2002，22(1):27-31.