濟源市硯瓦河流域壩系工程效益分析

吳歡歡，王玉娟

(1．濟源市水土保持科學(xué)研究所，河南 濟源459000;2．濟源市水利勘測設(shè)計室，河南 濟源459000)

(責(zé)任編輯 徐素霞)

濟源市硯瓦河流域壩系工程是黃河上中游管理局于2003年批復(fù)修建的第一批示范壩系工程。為了研究壩系的攔泥減沙、增產(chǎn)增收、改善環(huán)境等效益，濟源市水保所受黃河上中游管理局委托，從2006年開始對硯瓦河流域壩系工程進行了5年的效益監(jiān)測，現(xiàn)就監(jiān)測概況闡述如下。

1 壩系工程基本情況

1．1 自然概況

硯瓦河小流域隸屬于河南省濟源市，距離濟源市區(qū)約18．6 km，是黃河中游的一級支流，屬于黃河中上游典型的風(fēng)化砂頁巖水土流失類型區(qū)。流域面積89．39 km2，呈狹長形，長寬比為6 ∶1，海拔195—595 m，地勢北高南低，屬于土石山區(qū)，內(nèi)有主溝1 條、較大支溝3條、中小支溝及毛溝76 條，溝壑密度為3．1 km/km2。流域?qū)倥瘻貛Т箨懶约撅L(fēng)型氣候區(qū)，多年平均降水量696 mm。

1．2 流域綜合治理狀況

該流域在20 世紀(jì)六七十年代就開展了水土保持工作，進入90年代后水保工作取得了較大進展，至壩系工程建設(shè)前，共治理水土流失面積4 735 hm2，治理面積占總面積的52．97%，修建中小型淤地壩31 座、谷坊140 道，這些水保措施在控制水土流失、改善生態(tài)環(huán)境方面起到了積極作用。但是，由于治理標(biāo)準(zhǔn)較低，治溝骨干工程缺乏，加上絕大多數(shù)淤地壩已經(jīng)基本淤滿，因此攔沙減洪、蓄水保土效益微弱。

1．3 壩系工程規(guī)模

硯瓦河流域壩系工程共建設(shè)漿砌石淤地壩46 座，其中骨干壩6 座，中型淤地壩12 座，小型淤地壩28座，設(shè)計總攔泥庫容293．82 萬m3。壩系工程各項技術(shù)指標(biāo)見表1。

表1 硯瓦河流域壩系工程技術(shù)指標(biāo)

2 壩系監(jiān)測情況

硯瓦河流域壩系監(jiān)測工作從2006年10月開始，在硯瓦河出口修建了把口站，設(shè)立了量水槽、流速儀測流斷面，并在流域內(nèi)布設(shè)了兩個雨量站，采用定點監(jiān)測、巡視監(jiān)測和調(diào)查統(tǒng)計等方法進行監(jiān)測［1］。

監(jiān)測內(nèi)容包括輸水輸沙監(jiān)測、攔沙蓄水用水監(jiān)測、增產(chǎn)增收監(jiān)測和社會、生態(tài)效益監(jiān)測。

2．1 輸水輸沙監(jiān)測

輸水輸沙監(jiān)測主要是了解壩系修建對河道洪水和含沙量、輸沙率的影響。

監(jiān)測方法:在流域出口設(shè)把口監(jiān)測站一處，修建測流測沙斷面1 個，流域內(nèi)設(shè)雨量觀測點2 個，開展汛期降雨、徑流、泥沙觀測［2］。

2．2 攔沙蓄水用水監(jiān)測

攔沙監(jiān)測主要是量測淤地壩的攔沙情況。

蓄水用水監(jiān)測主要是監(jiān)測淤地壩的蓄水情況和生產(chǎn)生活用水情況。

攔沙監(jiān)測方法是在壩系所有壩內(nèi)布設(shè)多個監(jiān)測點位，每年汛前汛后兩次對監(jiān)測點位進行量測，計算每條壩的年淤積量。

蓄水用水監(jiān)測是每年汛前汛后對壩系所有壩進行蓄水量觀測，并調(diào)查各壩的生產(chǎn)生活用水情況。

2．3 增產(chǎn)增收監(jiān)測

增產(chǎn)增收監(jiān)測主要是監(jiān)測引用壩系蓄水灌溉增收情況和養(yǎng)殖效益情況。

灌溉增收監(jiān)測是對農(nóng)作物和經(jīng)濟林利用壩系蓄水的灌溉面積進行調(diào)查，并對灌溉樣方和未灌溉樣方進行稱重對比計算壩系的增產(chǎn)量和增產(chǎn)效益。農(nóng)作物1年進行2 次，經(jīng)濟林1年1 次。

養(yǎng)殖監(jiān)測為每年1 次，對養(yǎng)殖壩進行產(chǎn)量、產(chǎn)值和成本調(diào)查。

2．4 社會效益、生態(tài)效益監(jiān)測

社會效益監(jiān)測是對壩系工程建設(shè)后流域內(nèi)居民生活方式和生活質(zhì)量發(fā)生的改變及對改善生態(tài)環(huán)境認識的提高進行調(diào)查。

生態(tài)效益監(jiān)測是監(jiān)測壩系的修建對全流域和單壩局部生態(tài)環(huán)境的影響指標(biāo)。

社會效益和生態(tài)效益監(jiān)測每年7 ～8月進行1 次。

3 監(jiān)測成果分析

3．1 輸水輸沙情況

硯瓦河流域把口站于壩系修建當(dāng)年開始監(jiān)測，共監(jiān)測到了2007、2008、2009、2010年4年的汛期降雨、徑流、泥沙資料。其中共測得洪水過程8 次，分別為2007年5 次、2010年3 次;2008、2009年干旱，未產(chǎn)生洪水。因2007年硯瓦河流域壩系工程建設(shè)剛開始，未有成壩可蓄水，故2007年的5 次洪水作為建壩前資料，與硯瓦河流域壩系全部蓄水的2010年3 次洪水做建壩前后的輸水輸沙對比分析，次洪水分析情況［3-4］見表2。

表2 硯瓦河把口站次洪水降雨量分析

從表2 中可看出，2007年7月19日與2010年7月24日降雨量相近，通過這兩次洪水特征的對比，可看出壩系對硯瓦河洪水的影響:①壩系對次洪水的徑流總量基本不產(chǎn)生影響，未影響流域的產(chǎn)流過程;②壩系修建對次洪水有較大的調(diào)節(jié)作用，可削減洪峰流量32%;③洪水懸移質(zhì)經(jīng)過壩系的滯留沉淀，最大含沙量減少47．9%，次洪水輸沙量可減少10%;④壩系對洪水的攔蓄推遲洪峰出現(xiàn)時間達13．1 h。

3．2 攔沙蓄水效益

3．2．1 攔沙效益

經(jīng)過5年的監(jiān)測，壩系建成后攔沙共計22 497．5 m3，其中:骨干壩攔沙9 499 m3，占壩系攔沙量的42%;中型壩攔沙4 135．5 m3，占壩系攔沙量的18%;小型壩攔沙8 863 m3，占壩系攔沙量的40%。因2007、2010 和2008、2009年分別為平水年和干旱年，故4年攔沙量僅占設(shè)計淤積庫容的1%。如果把出口站輸沙量和攔沙量加在一起作為流域總輸沙量的話，那么壩系攔沙量占到總輸沙量的98%，可以明顯看出經(jīng)過壩系對洪水的攔蓄調(diào)節(jié)，使大量的泥沙沉淀淤積，較大程度減少了洪水向下游的輸沙能力，具有較強的攔沙功能。

3．2．2 蓄水用水效益

蓄水為壩系所攔蓄的水量，用水主要是農(nóng)業(yè)灌溉用水和少量的人畜飲水。2006—2010年，壩系蓄水量總體呈逐年遞增趨勢。2010年，6 座骨干壩共蓄水84．7 萬m3，12 座中型壩蓄水3．06 萬m3，小型壩蓄水4．9 萬m3。壩系的蓄水為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)灌溉提供了水源，也解決了流域內(nèi)部分缺水地區(qū)的人畜飲水問題，并促進了流域內(nèi)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展。

壩系蓄水主要用于農(nóng)業(yè)灌溉。硯瓦河流域處于風(fēng)化砂頁巖區(qū)，該區(qū)屬地下貧水區(qū)，流域內(nèi)除主河道兩側(cè)有部分川臺地可以從河道提水灌溉外，大部分為望天收農(nóng)田。灌溉方式為庫區(qū)提灌、自流管道灌溉和干旱時補充下游河道水量供下游提水灌溉3 種形式。壩內(nèi)蓄水特別是在干旱年份發(fā)揮了顯著的抗旱保收增產(chǎn)作用，使部分望天收耕地變?yōu)樗疂驳亍３幫吆訅蜗倒补喔绒r(nóng)田96．26 hm2，其中:6 座骨干壩灌溉面積45．6 hm2，年平均用水量為10．94 萬m3;12 座中型壩灌溉面積13．56 hm2，年平均用水量為3．24 萬m3;小型壩灌溉面積37．1 hm2，年平均用水量為8．4 萬m3。

壩系建設(shè)增大了流域內(nèi)的水面面積，當(dāng)?shù)鼐用裨谝恍┧孑^大的骨干壩和中型壩內(nèi)開展了漁業(yè)養(yǎng)殖，養(yǎng)殖品種有鯉、鯽、鰱魚，養(yǎng)殖方式為網(wǎng)箱和混養(yǎng)，養(yǎng)殖面積達17．15 hm2，其中:骨干壩和中型壩水面養(yǎng)殖面積14．75 hm2，占壩區(qū)養(yǎng)殖面積的86%;小型壩水面養(yǎng)殖面積2．4 hm2，占壩區(qū)養(yǎng)殖面積的14%。

壩系蓄水解決了流域內(nèi)部分用水困難村的人畜吃水問題。據(jù)調(diào)查有3 個自然村在壩系骨干壩和中型壩內(nèi)修建引水工程，解決了流域內(nèi)310 人和100 余頭大牲畜的飲水問題。

3．3 增產(chǎn)增收效益

經(jīng)調(diào)查，未灌溉的農(nóng)田在干旱年份產(chǎn)量很低甚至出現(xiàn)絕收，風(fēng)調(diào)雨順年份年均公頃產(chǎn)8 925 kg，而灌溉農(nóng)田公頃產(chǎn)12 345 kg，公頃增產(chǎn)達3 420 kg。硯瓦河壩系共灌溉96．26 hm2，年增產(chǎn)糧食329 t，若按2元/kg計算，年增產(chǎn)效益達65．8 萬元。

灌溉薄皮核桃經(jīng)濟林21．6 hm2，未灌溉時年均公頃產(chǎn)4 500 kg，引壩系內(nèi)蓄水灌溉后公頃產(chǎn)5 175 kg，共增產(chǎn)14 580 kg。按20 元/kg 計算，年增產(chǎn)效益達29．16 萬元。

水面養(yǎng)殖大部分屬自然放養(yǎng)，小部分為網(wǎng)箱養(yǎng)殖。平均魚苗成本按8 000 元/hm2，人工、飼料按1 000元/hm2計算，養(yǎng)殖成本為9 000 元/hm2。水面養(yǎng)殖面積17．15 hm2，單產(chǎn)1 950 kg/hm2，漁業(yè)養(yǎng)殖產(chǎn)量達33．5 t，按市場價10 元/kg 計算，漁業(yè)養(yǎng)殖總產(chǎn)值約為33．5 萬元，去除成本后，凈產(chǎn)值約為18 萬元。

3．4 社會、生態(tài)效益

3．4．1 社會效益

硯瓦河壩系不僅攔截了泥沙，使流域內(nèi)水土流失得到有效治理，而且壩系蓄水用于人畜飲水、農(nóng)業(yè)灌溉和水產(chǎn)養(yǎng)殖，給當(dāng)?shù)厝罕妿砹溯^大的經(jīng)濟效益，也帶動了當(dāng)?shù)厝罕娦藿ㄓ俚貕蔚姆e極性，流域內(nèi)群眾又自籌資金修建小型淤地壩13 座，周邊流域群眾也自籌資金新建中型壩5 座、小型壩11 座。

由于壩系建設(shè)給流域內(nèi)帶來了豐富的地表水，部分靠近淤地壩水源區(qū)的群眾對小塊望天收農(nóng)田和荒地進行了土地連片整治。2009、2010年共連片整理土地63 hm2，并修建了引水設(shè)施，使望天收農(nóng)田和荒地變成了旱澇保收的基本農(nóng)田，增加了種植面積，提高了農(nóng)作物產(chǎn)量，減輕了農(nóng)民的勞動強度。

壩系修建也使流域內(nèi)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)得到了一定的調(diào)整，有9 戶農(nóng)民從事漁業(yè)養(yǎng)殖、16 戶農(nóng)民利用淤地壩蓄水辦起了生豬養(yǎng)殖場，取得了較好的經(jīng)濟效益。

3．4．2 生態(tài)效益

硯瓦河壩系建成后，不僅增加了流域的水面面積，涵養(yǎng)了地下水源，而且使干涸的溝道長年基流不斷。良好的生態(tài)環(huán)境使流域內(nèi)的野兔、野雞等小動物成倍增加，連多年未見的白鷺也時常出現(xiàn)。

4 結(jié) 語

硯瓦河壩系工程以小流域為單元，通過淤地壩梯級建設(shè)，大、中、小結(jié)合，治溝骨干工程控制，層層攔蓄，起到了較強的削峰、滯洪和上攔下保作用，不僅減少了洪水災(zāi)害，而且封堵了向下游輸送泥沙的通道，抬高了侵蝕基準(zhǔn)面，穩(wěn)定了溝坡，有效制止了溝岸擴張、溝底下切和溝頭前進，減輕了溝道侵蝕及洪水泥沙對下游造成的危害。同時，壩系的修建還改變了流域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境，促進了農(nóng)業(yè)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。因此，壩系建設(shè)是黃河流域溝道治理的有效措施，發(fā)展?jié)摿艽螅瑧?yīng)加大投入力度，加快開發(fā)建設(shè)步伐。

［1］水利部黃河水利委員會．黃河流域水土保持小流域壩系監(jiān)測導(dǎo)則［Z］．2004．

［2］水利電力部水利司．水文測驗手冊:第一冊 野外工作［M］．北京:水利電力出版社，1983．

［3］水利電力部水利司．水文測驗手冊:第二冊 泥沙顆粒分析和水化學(xué)分析［M］．北京:水利電力出版社，1983．

［4］水利電力部水利司．水文測驗手冊:第三冊 資料整編和審查［M］．北京:水利電力出版社，1983．