中陽(yáng)縣武家莊生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目區(qū)的水土保持效益研究

楊 軍

(山西省水土保持科學(xué)研究所，山西太原030013)

山西省中陽(yáng)縣武家莊生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目，屬黃河水土保持生態(tài)工程建設(shè)項(xiàng)目之一。2005年5月，山西省水利廳以晉水保發(fā)［2005］20 號(hào)文向黃河上中游管理局報(bào)送了《中陽(yáng)縣黃河水土保持生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目工程初步設(shè)計(jì)》。2005年8月，黃河上中游管理局以黃規(guī)計(jì)發(fā)［2005］49 號(hào)文對(duì)其初步設(shè)計(jì)進(jìn)行了批復(fù)，項(xiàng)目正式立項(xiàng)實(shí)施。根據(jù)項(xiàng)目批復(fù)，中陽(yáng)縣水務(wù)局委托山西省水土保持科學(xué)研究所承擔(dān)了專(zhuān)項(xiàng)監(jiān)測(cè)任務(wù)。

1 項(xiàng)目區(qū)概況

1．1 自然簡(jiǎn)況

1．1．1 地形地貌

項(xiàng)目區(qū)位于中陽(yáng)縣城西部45 km 處的武家莊鎮(zhèn)，總面積95 km2。地貌類(lèi)型以黃土丘陵溝壑為主體，梁峁起伏，溝壑縱橫。最高海拔2 100 m，最低海拔890 m。溝壑密度4．2 km/km2。據(jù)坡度分級(jí)資料，15°以下的面積18．62 km2，占總面積的19．6%;15°—25°的面積34．01 km2，占35．8%;大于25°的面積42．37 km2，占44．6%。

1．1．2 氣象與水文

項(xiàng)目區(qū)屬溫帶大陸性半干旱季風(fēng)氣候區(qū)，冬季寒冷干燥，春季多風(fēng)少雨，夏季雨熱同步，秋季涼爽濕潤(rùn)。據(jù)縣氣象站1971—2000年觀測(cè)資料，多年平均氣溫8．2 ℃，極端最高氣溫35．6 ℃，極端最低氣溫－24．9 ℃，≥10 ℃的年積溫為3 150 ℃。年均降水量497．1 mm，大多集中在6—9月份，期間降水量占年降水量的73．6%。年均蒸發(fā)量1 990．6 mm，相對(duì)濕度55%，無(wú)霜期182 d，年日照時(shí)數(shù)2 724．9 h。年均風(fēng)速3．4 m/s，瞬時(shí)最大風(fēng)速21 m/s，年大風(fēng)日數(shù)21 d。

項(xiàng)目區(qū)水資源的補(bǔ)給主要依靠天然降水，豐枯年水量相差很大，河流均為季節(jié)性河流。多年平均水資源總量946．6 萬(wàn)m3，其中河川徑流量765．58 萬(wàn)m3，地下水資源量181．02 萬(wàn)m3。項(xiàng)目區(qū)每年利用地下水資源量26 萬(wàn)m3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足群眾生產(chǎn)生活的需要。

1．1．3 土壤與植被

項(xiàng)目區(qū)的土壤主要以灰褐土、黃綿土為主，發(fā)育較差，易風(fēng)化，黏化過(guò)程微弱，結(jié)構(gòu)松散，有機(jī)質(zhì)含量不高，抗蝕力很弱。

項(xiàng)目區(qū)植被分布不均，沿分水嶺一帶有少量天然林，面積79．2 hm2，隨水流走向過(guò)渡為次生林、荒草地和耕地。植物種類(lèi)主要有油松、楊樹(shù)、樺樹(shù)及落葉灌木叢，經(jīng)濟(jì)林樹(shù)種主要以核桃、蘋(píng)果為主。植被覆蓋度在30%左右。

1．2 社會(huì)經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)況

項(xiàng)目區(qū)涉及武家莊鎮(zhèn)的武家莊、張家莊、棗坪、福祿峪、劉家圪垛、穆家莊等6 個(gè)行政村，總戶(hù)數(shù)395 戶(hù)，總?cè)丝? 520 人，勞動(dòng)力380 個(gè)，人口密度16 人/km2。共有耕地844．16 hm2，人均耕地0．56 hm2。

項(xiàng)目區(qū)主要以農(nóng)作物生產(chǎn)為主，單產(chǎn)較低，僅能達(dá)到糧食自給略有富余。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2004年底，糧食總產(chǎn)85．12 t，人均560 kg，農(nóng)民年人均純收入1 100 元，農(nóng)村經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值250．8 萬(wàn)元，其中:農(nóng)業(yè)產(chǎn)值70．22 萬(wàn)元，占28%;林業(yè)產(chǎn)值47．65 萬(wàn)元，占19%;牧業(yè)產(chǎn)值32．61 萬(wàn)元，占13%;工副業(yè)產(chǎn)值100．32 萬(wàn)元，占40%。由于項(xiàng)目區(qū)人少地多，荒草地面積大，所以林牧業(yè)發(fā)展?jié)摿^大。

1．3 水土流失與水土保持情況

項(xiàng)目區(qū)為黃河中游多沙粗沙區(qū)，屬?lài)?guó)家劃定的水土流失重點(diǎn)治理區(qū)。土壤侵蝕類(lèi)型以水蝕為主，局部重力侵蝕亦較嚴(yán)重，汛期暴雨時(shí)經(jīng)常形成細(xì)溝、淺溝，甚至切溝。水土流失面積94．2 km2，占項(xiàng)目區(qū)總面積的99．2%，年均土壤侵蝕模數(shù)1．35萬(wàn)t/km2，年輸沙量127．17 萬(wàn)t。

嚴(yán)重的水土流失是自然因素與人為因素綜合影響的產(chǎn)物，特別是人們不合理的生產(chǎn)活動(dòng)，如陡坡開(kāi)荒、毀林毀草、順坡耕作、過(guò)度放牧等，是形成水土流失的主要誘因。多年來(lái)，為了治理水土流失，發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，項(xiàng)目區(qū)大力開(kāi)展了以基本農(nóng)田建設(shè)和林草植被恢復(fù)為主的綜合治理。據(jù)2006年底的土地利用現(xiàn)狀調(diào)查資料，累計(jì)建設(shè)梯田502．3 hm2、壩地168．0 hm2、灘地88．6 hm2，營(yíng)造水土保持防護(hù)林6 567．12 hm2(包括天然林79．2 hm2)，人工種草504．06 hm2，發(fā)展果園經(jīng)濟(jì)林766．7 hm2，累計(jì)治理面積8 517．58 hm2(不計(jì)天然林)，治理度達(dá)90．4%。治理度雖然很高，但從治理措施來(lái)看，水土保持防護(hù)林的比例占到76．2%，這些林地，由于多種原因，毀壞較為嚴(yán)重，大多數(shù)為疏林地，所以很難起到水土保持作用。

2 生態(tài)修復(fù)計(jì)劃完成情況

根據(jù)項(xiàng)目批復(fù)與計(jì)劃安排，要求2006、2007年完成生態(tài)修復(fù)所有任務(wù)，但在2008年仍要進(jìn)行水土保持生態(tài)修復(fù)效益監(jiān)測(cè)。

2．1 生態(tài)修復(fù)計(jì)劃完成情況

據(jù)2006年8月14日和2007年6月28日山西省水利廳水保局下達(dá)的投資計(jì)劃，2年間共需完成生態(tài)修復(fù)面積64．3 km2，樹(shù)立封育標(biāo)志碑100 座，人工造林533．74 hm2，疏林人工補(bǔ)植554．90 hm2，人工種草55．97 hm2，人工撫育林地568．91 hm2。根據(jù)西安黃河監(jiān)理公司2006、2007年的工程建設(shè)監(jiān)理資料，人工造林、人工種草、人工補(bǔ)植和人工撫育措施的折算系數(shù)均達(dá)到90%以上，批復(fù)的生態(tài)修復(fù)工程計(jì)劃已經(jīng)全部完成，個(gè)別指標(biāo)甚至超額完成。另外，為強(qiáng)化水土保持生態(tài)修復(fù)宣傳，還建大型標(biāo)志碑1 座。

2．2 生態(tài)修復(fù)監(jiān)測(cè)設(shè)施建設(shè)與設(shè)備購(gòu)置情況

原計(jì)劃2006年新建徑流小區(qū)2 個(gè)(小區(qū)長(zhǎng)20 m、寬5 m)，配套建設(shè)集流池2 個(gè)，新建小流域量水堰1 座，購(gòu)置水工251 型流速儀2 臺(tái)。由于計(jì)劃下達(dá)較晚，所以當(dāng)年沒(méi)有開(kāi)工建設(shè)，僅購(gòu)置了儀器設(shè)備，并通過(guò)野外實(shí)地考察，在王家圪塔和高家莊選定了新建的徑流小區(qū)觀測(cè)場(chǎng)地，在王家圪塔溝選定了小流域量水堰建設(shè)地址，同時(shí)進(jìn)行了小流域的土地利用現(xiàn)狀調(diào)查。2007年5月完成了2 處徑流小區(qū)與1 處測(cè)流堰的設(shè)施建設(shè)，并開(kāi)始觀測(cè)產(chǎn)流產(chǎn)沙情況。

3 生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目區(qū)徑流泥沙監(jiān)測(cè)成果與分析

3．1 徑流小區(qū)產(chǎn)流產(chǎn)沙監(jiān)測(cè)成果與分析

3．1．1 王家圪塔小區(qū)

王家圪塔小區(qū)地類(lèi)為撂荒地，坡度20°，種有苜蓿，但出苗不全，長(zhǎng)有一些天然雜草，2007、2008年7月中旬觀測(cè)的植被覆蓋率分別為45%和49%。

從觀測(cè)資料可知，王家圪塔小區(qū)2007、2008年共發(fā)生了21次徑流(見(jiàn)表1)，產(chǎn)流降雨量分別為221．2 和298．5 mm，占當(dāng)年降水量的40．8%和84．8%。從表1 可以看出:2年平均，王家圪塔撂荒地小區(qū)年均徑流總量為4．057 m3，年均徑流模數(shù)為40 570 m3/km2;年均產(chǎn)沙總量0．452 5 t，年均土壤侵蝕模數(shù)為4 525 t/km2。對(duì)照山西省水保所多年來(lái)的坡耕地觀測(cè)資料，徑流量提高1．08 倍，土壤侵蝕量下降33．0%。由此來(lái)看，實(shí)行生態(tài)自然修復(fù)后，地表植被得到了有效恢復(fù)，控制水土流失效果較好。徑流量較大的原因，主要是撂荒地多年未耕作，土壤較密實(shí)，暴雨不易很快入滲。

3．1．2 高家莊小區(qū)

高家莊小區(qū)地類(lèi)為荒草地(荒山荒坡)，坡度16°，天然雜草叢生，2007、2008年7月下旬觀測(cè)植被覆蓋率分別為60%和65%。

從觀測(cè)資料可知，高家莊小區(qū)2007、2008年共發(fā)生了15 次徑流(見(jiàn)表2)。產(chǎn)流降雨量分別為305．4 和64．8 mm，占當(dāng)年降水量的56．4%和11．7%。從表2 可以看出:2年平均，高家莊荒草地小區(qū)年均徑流總量3．436 m3，年均徑流模數(shù)為34 360 m3/km2;年均產(chǎn)沙總量0．107 1 t，年均土壤侵蝕模數(shù)為1 071 t/km2。對(duì)照山西省水保所多年來(lái)的自然荒坡觀測(cè)資料，徑流量減少14．2%，土壤侵蝕量減少96．1%。說(shuō)明實(shí)行生態(tài)自然修復(fù)后，地表植被得到了有效恢復(fù)，控制水土流失效果良好。徑流量較大的原因，主要是荒草地土體較密實(shí)，暴雨時(shí)極易產(chǎn)流。由于植被覆蓋率高，所以土壤侵蝕量大大減少。

表1 王家圪塔小區(qū)2007、2008年徑流泥沙觀測(cè)計(jì)算成果

表2 高家莊小區(qū)2007、2008年徑流泥沙觀測(cè)計(jì)算成果

3．2 小流域產(chǎn)流產(chǎn)沙監(jiān)測(cè)成果與分析

小流域選在王家圪塔溝，流域面積0．195 km2。據(jù)調(diào)查，流域的土地利用現(xiàn)狀為:梯田4．30 hm2，占22．05%;溝壩地0．43 hm2，占2．21%;果園3．20 hm2，占16．41%;荒草地10．97 hm2，占56．26%;裸土陡崖0．6 hm2，占3．08%。治理度為40．7%，自然荒坡的植被覆蓋率達(dá)60%～70%。2007、2008年，王家圪塔溝共發(fā)生了21 次徑流(見(jiàn)表3)。

據(jù)表3 分析，王家圪塔溝2007、2008年年均徑流總量為3 822 m3，年均徑流模數(shù)為19 600 m3/km2;年均產(chǎn)沙量241．2 t，土壤侵蝕模數(shù)為1 236．9 t/km2。對(duì)照山西省水保所多年來(lái)的王家溝流域觀測(cè)資料，徑流量減少31．2%，土壤侵蝕量減少92.2%。從分析計(jì)算結(jié)果可知，流域的年徑流量和輸沙量均較少。其原因:一是流域的治理程度較高，治理措施發(fā)揮了攔蓄功能;二是封禁使大面積的荒坡植被得以自然恢復(fù)，對(duì)控制水土流失發(fā)揮了重要作用;三是雨型多為中到大雨，沒(méi)有暴雨，且降水歷時(shí)較長(zhǎng)，雨強(qiáng)較小，故徑流量和輸沙量均較小。

表3 王家圪塔溝2007、2008年徑流泥沙觀測(cè)計(jì)算成果

4 結(jié)論與討論

4．1 結(jié) 論

從2007、2008年2年的水土保持效益監(jiān)測(cè)結(jié)果來(lái)看，實(shí)施生態(tài)自然修復(fù)后植被覆蓋率明顯提高，水土保持效益明顯。

(1)王家圪塔撂荒地小區(qū)年均徑流總量為4．057 m3，年均徑流模數(shù)為40 570 m3/km2;年均產(chǎn)沙總量0．452 5 t，年均土壤侵蝕模數(shù)為4 525 t/km2。對(duì)照山西省水保所多年來(lái)的坡耕地觀測(cè)資料，徑流量提高1．08 倍，但土壤侵蝕量下降33．0%。

(2)高家莊荒草地小區(qū)年均徑流總量3．436 m3，年均徑流模數(shù)為34 360 m3/km2;年均產(chǎn)沙總量0．107 1 t，年均土壤侵蝕模數(shù)為1 071 t/km2。對(duì)照山西省水保所多年來(lái)的自然荒坡觀測(cè)資料，徑流量減少14．2%，土壤侵蝕量減少96．1%。

(3)王家圪塔溝年均徑流總量為3 822 m3，年均徑流模數(shù)為19 600 m3/km2;年均產(chǎn)沙量241．2 t，土壤侵蝕模數(shù)為1 236.9 t/km2。對(duì)照山西省水保所多年來(lái)的王家溝流域觀測(cè)資料，徑流量減少31．2%，土壤侵蝕量減少92．2%。

4．2 討 論

2年的水土保持效益監(jiān)測(cè)資料，雖然也能說(shuō)明一些問(wèn)題，但由于歷時(shí)較短，難免帶有一定的偶然性。因此，應(yīng)進(jìn)行較長(zhǎng)系列的觀測(cè)，只有這樣才能真正揭示生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目區(qū)的水土保持效果。