從偏關河水沙變化看流域水土保持綜合治理成效

李文清

(忻州市水文水資源勘測分局，山西忻州034000)

從偏關河水沙變化看流域水土保持綜合治理成效

李文清

(忻州市水文水資源勘測分局，山西忻州034000)

水土保持;綜合治理;水沙變化;偏關河

對偏關水文站1958—2008年實測降水、徑流、泥沙資料進行了分析，發現在不同年代年降水量保持基本穩定的情況下，偏關河年徑流量和年輸沙量呈明顯的逐年減少趨勢，但與短歷時暴雨和降水強度關系不大。這一水沙變化現象說明，經過幾十年的水土保持綜合治理，偏關河流域的水土流失得到了明顯的控制，生態環境得到明顯改善，水土保持綜合治理成效顯著。

1 流域概況及站網布設

偏關河系黃河的一級支流，發源于朔州市朔城區利民村，流經偏關縣全境，于偏關縣關河口村匯入黃河。流域面積2 040 km2，河道長125 km，流域平均寬度 16.3 km，總落差 910 m，平均縱坡6.52‰。偏關河流域地處晉西北黃土丘陵溝壑區，流域內植被稀疏，溝壑縱橫，土壤大部分為沙壤土和黃土，土質細而疏松，易于沖刷，降水集中且多為局部暴雨，這些都是造成水土流失和河流含沙量高的直接原因。流域內偏關縣面積1 095 km2，是山西省水土流失最為嚴重的區域之一。

流域內建有一處水文站——偏關水文站，從1956年設站至今，已積累了55年的水文觀測資料，水文站控制流域面積1 896 km2;流域內布設有9處雨量觀測站，除偏關站從1956年開始觀測外，其他站大多從20世紀60年代開始陸續觀測，共積累了400多個站年的雨量資料。

2 流域水土保持綜合治理概況

偏關縣水土流失面積占全縣總面積的83%，生態環境惡劣，人民生活貧困。幾十年來，縣委、縣政府立足于縣情，帶領全縣人民平田整地、植樹種草，利用世行貸款進行水土保持綜合治理，狠抓以小流域為主的生態建設，大規模興建淤地壩，發揮其攔沙、蓄水、淤地等綜合功能，取得了令人矚目的成績，土壤侵蝕模數由20世紀60年代的10 000 t/(km2·a)減少到近年的1 100 t/(km2·a)。截至2010年底，偏關縣在偏關河流域共建設基本農田1.478萬hm2，營造喬木林9 600 hm2、灌木林2.388 萬 hm2、經濟林 293.1 hm2，種草1 472.3 hm2，實施風景治理3 114.7 hm2，建大中型淤地壩65座，其中骨干壩50座，淤地面積達220 hm2。水土保持綜合治理對促進當地農業增產、農民增收、農村經濟發展，鞏固退耕還林還草成果，改善生態環境，再造秀美山川，全面建設小康社會以及有效減少入黃泥沙，具有重大的現實意義。

3 偏關水文站水沙特性分析

3.1 水沙時空分布特征

偏關河流域降水、徑流、泥沙時空分布很不均勻，主要集中在汛期，特別是集中在每年7、8月份的幾場局部暴雨中:汛期(6—9月)降水量占年降水量的74.8%(流域多年平均)，其中主汛期(7、8月)2個月的降水量占年降水量的49.9%;汛期徑流量占年徑流量的71.5%，主汛期徑流量占年徑流量的57.7%;汛期輸沙量占年輸沙量的98%，主汛期輸沙量占年輸沙量的87%以上，有些年份甚至一次洪水的輸沙量即占到年輸沙量的90%以上。產沙和輸沙在短時段內高度集中是偏關河流域輸沙量年內分配的一個重要特征。

自2005年開始，偏關河變成了季節性河流，暴雨時河里有短暫的洪水過程，洪水過后則流斷河干，汛期徑流量實為年徑流量，汛期輸沙量即為年輸沙量。

3.2 水沙年際變化過程

流域多年(1958—2008年)平均年降水量446.9 mm，單站年最大降水量1 030.8 mm(利民站1959年)，年最小降水量144.5 mm(下水頭站1960年)，逐年降水量有枯有豐，也有連續豐水和連續枯水的現象，但總的看來還是在多年平均值附近擺動(圖1)。

圖1 偏關河流域年降水量變化過程線

偏關站實測多年平均年徑流量3 204萬m3，其中最大為12 470萬m3(1967年)，最小為138萬m3(2007年)，徑流量隨降水豐枯而變化，但整體明顯呈逐年減少趨勢且減少幅度很大(圖2)。

圖2 偏關水文站年徑流量變化過程線

多年平均年輸沙量1 018萬 t，最大年輸沙量5 510萬t(1967年)，輸沙量隨徑流量的變化而變化，整體明顯呈逐年減少趨勢且減少幅度很大(圖3)。

圖3 偏關水文站年輸沙量變化過程線

多年平均含沙量為267 kg/m3，最大斷面平均含沙量為1 180 kg/m3(1967年8月13日)，逐年平均含沙量在多年平均值附近上下擺動，稍有減小但不明顯(圖4)。

圖4 偏關水文站年均含沙量變化過程線

3.3 不同年代水沙特征值統計及演變規律分析

對偏關水文站51年(1958—2008年)不同時段的降水量、徑流量、輸沙量、含沙量資料進行統計分析的結果(表1)表明:降水量除20世紀80年代偏枯外，其他年代均接近或略高于多年平均值，但徑流量和輸沙量呈逐年遞減趨勢。其中:20世紀70年代相對于60年代、80年代相對于70年代遞減幅度很大，這除了受80年代枯水影響外，主要與70、80年代“農業學大寨”改造自然、平田整地分不開，很多山坡地變成了梯田，水土流失得到了較好的控制;進入90年代，植樹種草、大面積開展水土流失綜合治理，一定程度上改變了降水產流產沙機理，從而使年徑流量和年輸沙量逐年遞減;進入21世紀，水土流失嚴重的山區在國家出資補貼大搞退耕還林的同時，用世行貸款進行水土保持綜合治理，特別是水利部門投資大量興建中小型淤地壩和骨干壩蓄洪攔沙，對調節河流水沙起到了重大作用。經過水土保持綜合治理，2000—2008年降水量雖然偏豐，但徑流量和輸沙量卻大幅度遞減。

表1 偏關水文站不同時段水沙特征值

以上分析說明，在年降水量保持基本穩定的情況下，年徑流量和年輸沙量大幅度減少的主要原因是幾十年來水土保持綜合治理的作用，水土保持措施蓄水攔沙效果顯著。至于含沙量變化幅度不大，沒有明顯規律，這可能與特殊的自然條件和人類活動有關，如局部的暴雨侵蝕、洪水對沿河兩岸沙性土質的沖刷以及生活垃圾隨意向河溝傾倒等。

3.4 降水量相近年份徑流、泥沙變化

選擇有代表性的特殊年份，如豐水年的1967、1995年，偏豐年的 1969、1979、1988、2004年，接近正常年份的 1975、1990、2005年，進行水沙特征值對照分析，其結果為:在年降水量接近的年份，無論是豐水還是平水，隨著時間的推移，年徑流量、年輸沙量、年均含沙量均有不同程度的減少。如:1975、1990、2005年的年降水量分別為 457.9、469.7、452.7 mm，年徑流量分別為3 505萬、1 043萬、307萬m3，年輸沙量分別為1 230萬、264萬、55萬 t，年均含沙量分別為 351、254、179 kg/m3。由此可知，偏關河流域水保綜合治理的效果在不斷增大，治理措施在不斷完善(表2)。

表2 偏關水文站降水相近年份水沙特征值對照

4 降水對流域產沙的影響

4.1 短歷時暴雨對流域產沙的影響

表3是偏關河流域不同年代、不同短歷時暴雨特征值，按時序分段統計流域內最大 10 min、60 min、360 min、1 440 min、3 d的平均降水量。由表中可看出:除20世紀80年代枯水年份各個不同歷時降水量偏小外，其他年代5種不同時段的短歷時暴雨值變化范圍均很小，接近多年平均值。這也從另一個角度說明短歷時暴雨和年降水量一樣，對偏關河流域產流產沙逐年減少的時序變化特征的影響并不明顯。

表3 偏關河流域實測短歷時暴雨特征值

4.2 降水強度對流域產沙的影響

這表明，在過去的幾十年間，偏關河流域降水結構有所變化，高強度降水在量級和次數上存在波動變化的態勢，但與流域徑流、泥沙明顯逐年減少的變化特點不相一致，從而說明偏關河徑流量和輸沙量逐年減少受降水集中程度即雨強影響并不顯著，主要與水保綜合治理有關。

表4 偏關河流域不同強度降水量統計

5 結語

偏關縣是山西省水土流失最為嚴重的縣份之一，由于地處晉陜蒙接壤區，是我國較早開展水土保持綜合治理和監督執法管理的區域。從目前偏關水文站測得的水沙資料看，年徑流量和年輸沙量明顯逐年減少，這主要是水土保持綜合治理措施發揮了巨大的作用。但是，從水流含沙量減少并不顯著的角度分析，可知邊治理邊破壞的現象還時有發生，局部暴雨洪水對岸坡的侵蝕仍較嚴重，所以監督執法管理工作任重而道遠，今后要大力加強這方面工作。

P333;S157.2

A

1000－0941(2012)06－0018－03

李文清(1968—)，男，山西偏關縣人，工程師，主要從事水文水資源勘測工作。

2012－01－15

(責任編輯 趙文禮)