聶家河小流域壩系效益監測及建議

胥世斌，茍忠明

(西吉縣濫泥河流域水土保持試驗工作站，寧夏西吉756200)

1 聶家河小流域壩系基本情況

聶家河小流域為黃河流域渭河水系葫蘆河一級支流濫泥河的一級支溝，屬黃土丘陵溝壑區第三副區，流域總面積46.57 km2。流域多年平均氣溫5.3℃，年平均日照時數2322.3 h;年均降水量420 mm，降水總量少，且時空分布不均，年際變率大。聶家河流域水土流失以水蝕為主，兼有重力侵蝕，有水土流失面積44.9 km2，占流域總面積的96.4%，年徑流模數2.3萬m3/km2，年侵蝕模數6880 t/km2。截至2005年年底，流域總人口6615人，勞動力2646人;耕地面積3344.1 hm2，占土地總面積的71.8%;年人均純收入僅643元;水土流失總治理度40.2%。聶家河壩系建設以原有骨干工程為基礎，共建設各種壩21座，其中骨干工程8座、中型淤地壩10座、小型淤地壩3座。壩系工程于2004年全部竣工并通過驗收，投入使用。

2 壩系監測技術方案

2.1 工程建設動態監測

工程建設動態監測主要包括坡面治理動態監測和溝道工程建設監測兩部分內容。坡面治理動態監測的內容是坡面治理工程的數量及其變化，主要應用遙感監測方法，利用SPOT衛星影像，采取計算機解譯和現場實地核實相結合的方式對流域土地利用情況進行了監測。同時，對各年度流域內水土保持工程的建設情況進行調查，統計得出聶家河流域坡面水土保持治理措施及土地利用動態變化數據。溝道工程建設動態監測的內容是溝道壩系工程的數量及其變化，主要采用實際調查和查閱資料相結合的方法進行。均為每年監測一次。

2.2 攔沙蓄水監測

包括蓄水、攔沙、輸水、輸沙、用水情況監測。①蓄水監測。主要監測淤地壩每年的水位、水面和蓄水量變化情況。根據水位變化情況，推算水面變化情況;根據水位變化情況和水面面積，計算蓄水量。汛期每月1日、15日分別觀測水尺水位一次，有降雨徑流產生時，每次雨后加測一次。②攔沙量監測。主要監測壩系全年的泥沙淤積厚度、淤積量和攔沙量變化情況。一般利用自制泥沙沉積板進行監測，每年監測一次。③輸水輸沙監測。具體監測方法為:在流域出口處的淤地壩后建設卡口站，在卡口站量水堰邊墻設水尺、自記水位計，在自記水位計記錄輸水量的同時，人工記錄水位變化，計算輸水量，與自記水位計進行比較。同時取水樣測量泥沙輸出情況。④用水及效益監測。用水及效益監測主要是監測淤地壩攔蓄的水資源的利用情況和利用效益。用水情況通過實地調查獲取，通過記錄取水設施的流量及時間進行統計計算，推求用水量;用水效益則根據實測灌溉作物的產量、經濟效益進行記錄、計算。每次用水時詳細觀測并記錄。

2.3 壩地利用及增產效益監測

主要監測淤地面積、壩地利用狀況、開始利用年份、利用率。對由于淤地壩建設產生的農業增產(糧食、果品、飼草、牲畜及其他農產品)與農民增收情況，通過典型農戶(與典型淤地壩)定點調查獲取。每年監測一次。

2.4 壩系工程安全監測

壩系工程安全監測包括壩體及其泄水建筑物安全監測和壩系安全運行監測兩部分內容。壩體及其泄水建筑物安全監測重點是淤地壩壩體及其泄水建筑物在運行期間有無壩體滑坡、沖刷、滲流、沉陷、裂縫等問題;壩系安全運行監測的內容包括病、險壩數量及毀壞壩情況。壩系工程安全監測方法以巡視檢查為主，抽樣調查為輔。

3 聶家河流域淤地壩建設效果分析

3.1 小流域工程建設動態分析

3.1.1 坡面治理程度

坡面治理程度是衡量小流域坡面治理情況的指標，其值為坡面累計治理面積與坡面水土流失面積的比值。監測結果顯示，2005年聶家河流域土地利用仍然以坡耕地為主，坡耕地面積占流域總面積的47.86%，其次為水平梯田和天然草地，分別占流域總面積的12.35%和11.1%，流域水土流失總治理度40.2%。監測期間，聶家河流域坡面水土保持治理措施及土地利用情況變化不大，截至2010年年底，流域水土流失總治理度為 41.9%。

3.1.2 淤地壩數量及結構比例

聶家河小流域壩系于2004年10月全部竣工，累計完成骨干壩8座，中型淤地壩10座，小型淤地壩3座。骨干壩、中型淤地壩、小型淤地壩之間的配置比例是1∶1.25∶0.375。

3.2 壩系水沙情況分析

3.2.1 產沙情況

據監測，2006—2010年，聶家河小流域產沙量分別為20956.5、25613.5、22549.43、19653.65 和 18628 t，總體呈下降的趨勢。

3.2.2 攔沙情況

攔沙量采用自制泥沙沉積板進行監測。監測結果為:2006—2010年，聶家河流域壩系的攔沙量分別為1426.10、1353.32、881.08、696.82 和 1015.04 t，從聶家河流域壩系攔沙量的變化可以看出，壩系攔沙量基本呈逐漸下降的趨勢;盡管如此，也并沒有泥沙輸出流域。

從不同類型淤地壩的攔沙量情況看，骨干壩、中型壩和小型壩所攔蓄的泥沙比例分別為93.69%、5.72%和0.60%，骨干壩的攔沙作用在壩系中起到決定性作用;從單位面積攔沙量分析，骨干壩為 33.99 t/km2、中型壩為 3.8 t/km2、小型壩為 2.67 t/km2，骨干壩的單位面積攔沙量遠高于中型壩和小型壩，其攔沙作用非常顯著。

3.2.3 小流域出流情況

聶家河流域由于壩系工程建設得比較完整，加之監測期內降雨量不大，降雨穩定，所以流域卡口站只有2007年有輸水輸沙資料，但數量較少。

3.3 壩地利用情況分析

由于聶家河流域壩系建成時間較短，所以2006—2010年所有壩均還沒有形成壩地，監測工作主要以壩系的用水及利用效益為主。

3.3.1 蓄水情況

2006—2010年，聶家河小流域壩系的水面面積分別為56.98、61.181、53.8、46.3 和 40.28 hm2;年末蓄水量分別為110.35 萬、122.36 萬、113.97 萬、97.05 萬和72.51 萬m3。從聶家河小流域壩系的水面面積變化情況可以看出，除了2007年壩系水面面積增加外，其他年份壩系水面面積呈逐漸下降的趨勢;年末蓄水量除了2007年有所增加外，其他年份基本呈逐漸下降的趨勢。

3.3.2 用水情況

2006—2010年，聶家河小流域壩系的年用水量分別為5.20萬、3.776 萬、6.314 萬、4.36 萬和4.08 萬 m3。

3.3.3 水資源利用效果

2006—2008年，聶家河流域利用壩系攔蓄的水實施灌溉面積分別為 5.33、4.38、4.4 hm2，年產值分別達到 21.8 萬元、20.88萬元和17.47萬元。2009年，灌溉面積9.07 hm2，年產值達到23.55萬元;2010年，灌溉面積13.33 hm2，年產值達到28.5萬元。同時還利用壩系攔蓄的水資源解決了周邊1300人、420頭(只)大家畜的飲用水問題。

3.4 壩系工程安全情況

2006—2007年，聶家河流域壩系工程基本安全，沒有出現水毀和病險狀況。2008—2010年，張武腦中型壩出現病險情況，主要問題是壩體滲水，由于缺乏維修資金，所以一直沒有維修，之后壩內也不再蓄水。

3.5 小流域壩系建設效果綜合分析評價

聶家河小流域在不同治理階段的監測數據詳見表1。

表1 聶家河小流域年度治理與蓄水量、攔沙量情況

從表1可以看出，雖然2006—2010年聶家河流域治理面積變化不大，但仍呈增加的趨勢，而其對應年度的年末蓄水量、攔沙量基本上呈逐漸下降的趨勢。雖然年末蓄水量和攔沙量受年度降水量和降雨類型影響較大，但一定程度上可以說明，治理程度和年末蓄水量、攔沙量呈反比關系，即坡面治理程度越高，年末蓄水量和攔沙量越低;同時，隨著治理措施水土保持功能的逐步完善，其蓄水攔沙的作用也越加明顯，從其對應的流域產沙量也可以看出相同的趨勢，說明聶家河流域的水土流失和產沙量逐漸減少，其生態系統逐漸向良性方向發展。

經過5年多的運行，聶家河小流域壩系建設效果比較明顯，具體表現為:

(1)小流域壩系可以有效控制水土流失，生態效益明顯。聶家河壩系建成后，流域自身的保土保水能力逐漸增強;壩系工程抬高了侵蝕基準面，穩定了溝坡，控制溝床下切和溝岸擴張，保護了農田;流域內生態環境進一步改善，減少了泥沙下泄。

(2)小流域壩系有效攔蓄了降水資源，為農業灌溉提供了水源，經濟效益明顯。聶家河小流域壩系年攔蓄水資源總量100萬m3左右，這些水資源成為農業灌溉的重要水源，當地農民充分利用水資源發展高效、優質、特色農業種植，經濟效益十分顯著。

(3)為發展壯大多種經營提供了水源保證，保護了退耕還林(草)成果，社會效益明顯。聶家河壩系工程的建設，使當地群眾通過庫內蓄水，在溝道兩岸水澆地發展以種植、養殖為主的日光溫室、塑料大棚成為可能;旱澇保收的壩地面積不斷增加，促使當地農民逐步改變廣種薄收的農作方式;加快陡坡地還林還牧，發展多種經營，加快了山區群眾脫貧致富和生態建設的步伐;壩系攔蓄的水資源還可以解決當地人畜飲水問題。

4 小流域淤地壩建設建議

通過對聶家河小流域壩系進行監測，我們對小流域壩系也有了新的認識:

(1)對小流域壩系功能定位的認識。壩系建設前期，壩系應該以攔蓄泥沙、洪水和解決當地交通條件為主要功能，后期以壩地利用為主要功能。

(2)對小流域壩系建設結構的認識。小流域壩系建設結構應該根據當地實際，合理布設骨干壩、中型壩和小型壩，優化淤地壩建設投資。聶家河小流域壩系骨干壩、中型壩、小型壩比例為1∶2.5∶0.375，根據近幾年監測情況，中型壩的蓄水較少，說明中型壩數量有點多，優化后的比例應為1∶2∶1。

(3)對小流域壩系監測的認識。壩系監測應該結合當地實際，合理確定監測指標，充分反映淤地壩建設效益;壩系建設初期，壩系安全監測非常重要，且必須根據監測結果及時進行維修;延長監測時間，尤其是淤地壩淤地情況監測及壩地利用效益的監測;優化監測指標，重點以攔蓄水資源的高效利用等經濟效益監測為主。