退耕還林對志丹水文站徑流的影響

楊 潔

（陜西省延安水文水資源勘測局，陜西 延安 716000）

1 概況

1.1 退耕還林概況

志丹縣開展退耕還林建設從2002年～2017年持續近20年，2002年8月6日，時任國務院總理的朱镕基在延安提出“退耕還林、封山綠化、個體承包、以糧代賑”的十六字方針。相關數字顯示，截至2017年底，志丹縣完成國家上一輪（2002年～2013年）退耕還林面積115.53萬畝，其中，退耕地還林62.51萬畝（生態林56.12萬畝、經濟林6.39萬畝），荒山造林52.12萬畝，封山育林0.9萬畝；完成市級新一輪退耕地還林面積18.75萬畝（生態林17.95萬畝、經濟林0.8萬畝），已納入國家計劃面積11.7萬畝。全縣林草覆蓋率由2002年的29%提高到71%以上；森林覆蓋率較退耕前凈增14.2個百分點，達到35.2%；水土流失綜合治理程度達71.1%，土壤侵蝕量減少46.6%。由此志丹縣水土保持治理大致可以分三個階段：第一階段，1951年～2002年為近似天然狀態；第二階段，2003年～2004年為過渡階段；第三階段，2005年～2017年為水土保持有效修復階段。

1.2 流域概況

周河又名周水河，為北洛河左岸一級支流，發源于靖邊縣周家嘴的飲馬坡，從延安市志丹縣順寧鄉的大擺溝入境，在該縣永寧鄉的川口入洛河。流經志丹縣的順寧、周河、保安、雙河、永寧五鄉鎮，64個行政村。周河總長81.3 km，境內河長59.4 km，總流域面積1336 km2，境內流域面積1100.5 km2。河流比降平緩，平均比降為3.60‰，河道寬闊，平均寬度達100 m。區域氣候屬于中溫帶半濕潤—半干旱區，具有明顯的大陸性季風氣候特征，冬季寒冷干燥，春季干旱多風，夏季旱澇相間，秋季溫涼濕潤。年平均氣溫7.9℃～10.6℃，平均降水量489.2 mm，無霜期145 d～209 d，年蒸發量1100 mm～1200 mm，常年結冰期達60 d以上。上游地形分布有高山、峽谷及荒灘，坡度變化大，流域植被較差，水土流失嚴重，河流兩岸地表為黃綿土、淤沙土、鹽堿土等。主要支流有廠岔溝，駙馬溝，保娃溝，紙坊溝，孫岔溝，麻子溝，土墩臺溝，康家溝等。主干河道上至土墩灣，下至康家溝之間，兩岸有塊臺地，由于河流比降平緩，又是沙礫石河床，沒有固定式河槽，河水來回倒置掏刷兩岸臺地，在劉坪到川口一段特別嚴重。流域區平均侵蝕模數10000 t/km2，年輸沙量750萬t。志丹水文站始建于1960年8月，地處陜西省延安市志丹縣城關鎮，是黃河流域北洛河一級支流，是周河上重要控制站。

本文對志丹水文站收集的降水徑流序列水文資料進行分析。志丹水文站具有周河流域降水徑流資料1964年～2017年共計44年觀測資料。

2 基本規律分析

2.1 降水序列基本規律分析

對周河流域降水系列年際變化趨勢基本規律進行分析研究。采用志丹水文站資料，以時間1964年～2017年為橫軸，年降水量為縱軸繪制志丹水文站多年降水量變化曲線。多年降水量變化過程見圖1。

圖1 1964年～2017年志丹站降水序列

由圖1可知，研究區域年降水量的多年平均值為491.8 mm，最大 740.1 mm（2013年），最小 242.8 mm（2004年），全區年降水量較平穩，變化不大。

2.2 徑流序列基本規律分析

統計志丹水文站1964年～2017年期間年徑流量序列，以時間年1964年～2017年為橫軸，年徑流量為縱軸繪制流域多年年徑流量變化曲線。多年徑流量變化過程見圖2。

圖2 1964年～2017年志丹站徑流序列

由圖2可知：志丹站多年平均徑流量為0.2680億m3。徑流序列極大值、極小值變化劇烈，最大值0.6530億m3（1977年），最小值0.0724億m3（2015年）。徑流序列不穩定，且2005年～2017年平均徑流量為0.1176億m3遠遠小于44年平均徑流量0.2680億m3和1964年～2004年平均徑流量0.3157億m3。

3 影響徑流的因素分析

引起徑流變化的原因是多方面的,但可歸為3類。①自然因素,主要指氣候變化，降水和蒸發直接影響河川徑流的形成和變化。降水形式、總量、強度、過程以及在空間上的分布，都會影響河川徑流的變化。②流域的下墊面因素，下墊面因素主要包括地貌、地質、植被、湖泊和沼澤等；③人為因素，主要指各種人類生產活動。例如，通過人工降雨、人工融化冰雪、跨流域調水，以及植樹造林。

本文研究為周河流域，故排除地貌變化引起的徑流量變化。繪制1964年～2017年降雨、徑流序列，見圖3。

圖3 1964年～2017年志丹站降水徑流序列

由圖3可知：降水量與徑流量豐枯變化一致。可見降雨量是影響徑流的關鍵因素。但從2005年～2017年年降水量與年徑流量曲線之間出現明顯背離。可以判定此12年多年降水量值雖然變化不大但多年徑流量明顯偏少。

4 降雨徑流關系

根據志丹水文站1964年～2017年期間降雨、徑流資料，以44年累積降水量為橫坐標，44年累積徑流量為縱坐標，繪制出44年的降雨徑流雙累積曲線，見圖4。

圖4 多年平均降雨徑流雙累積曲線

由圖4可知：研究區域降雨徑流關系在2005年有一個明顯的突變點，通過多年水文數據計算：44年平均徑流量0.2680億 m3，1964年 ～2004年平均徑流量 0.3157億 m3，2005年～2017年平均徑流量為0.1176億m3。多年平均降雨量幾乎無變化，排除降雨過程造成的突變，那么可判斷突變是由徑流量突變造成的。

5 退耕還林前后相同降雨量和雨強下徑流變化

在降雨變化不大的情況下，為研究志丹徑流過程變化究竟有多大，本文對1964年～2017年的8次降雨量與降雨強度基本相同（P=18.0 mm～22.2 mm，I=3.2 mm/h～4.4 mm/h）的降水過程進行對比分析，繪制徑流量過程線，見圖5。

圖5 相同降雨量和雨強下流量過程線

由圖5可知：研究區域流量過程線在1964年～2002年洪峰在500 m3/s上下，2007年和2010年則明顯減少至100 m3/s上下。進一步證明了2005年以后相同降雨過程產流明顯低于2005年以前，流量變化明顯。同時1964年、1966年、1970年、1973年、1991年、2002年曲線所圍成的面積遠遠大于2007年和2010年曲線所圍成的面積，面積越大表明其產流量也越大。

綜上可得，1964年～2004年水土流失嚴重，無植被截流，降雨量很大一部分直接產流；2005年～2017年植被覆蓋面積增加，植物截流，一部分降雨下滲，從而產流量減少。

6 結論

通過對志丹水文站1964年～2017年共44年實測資料進行系統降水序列及徑流序列的變化規律，利用降雨徑流雙累積曲線法分析志丹水文站年徑流量，得出退耕還林可有效減少大洪水的形成，避免山洪災害的爆發。