初探小流域治理工程對水體硬度的影響

王建軍，張曉斌，董燕飛

（1.運城市水務局，山西運城 044000；2.運城學院，山西運城 044006；3.山西省農產品質量安全檢驗監測中心，山西太原 030025）

0 引言

小流域是指以分水嶺和出口斷面為界形成的面積比較小的閉合集水區，流域面積一般不超過50 km2。每個小流域既是一個獨立的自然集水單元，又是一個發展農、林、牧生產的經濟單元，通常分布在大江大河的上游。往往一個小流域就是一個水土流失單元，水土流失的發生、發展全過程都在小流域內產生并具有一定的規律性。我省是小流域水土流失情況比較嚴重的省份，成因既和我省的地質地理特點密切相關，也是我省多年來的重礦業輕農林業的經濟發展模式所導致的后果。嚴重的水土流失也是造成老區貧困落后和制約老區加快發展的一個重要因素。實踐證明，小流域綜合治理是改善老區生產生活條件的一項根本性措施。

小流域的水土保持措施一般分為兩類：工程措施和生物措施。工程措施，主要是以保持土體穩定和截排水的建筑工程防護措施，如擋墻、攔砂壩、護坡、截水溝、沉砂池、水窖等；生物措施，主要是指采用林草植被措施進行綠化，減少地表土壤侵蝕的一種防護措施。然而不論是工程措施還是生物措施都無法使被治理的小流域完全還原至其水土流失之前的地質水文狀態，更無法改變因為水土流失或是采礦沉降所造成的地下、地表水體硬度增高的現實。WHO的調查指出：人類80%的疾病與水有關。長期飲用高硬度的水，會引起心血管、神經、泌尿、造血等系統的病變。

1 材料和方法

1.1 治理區水土流失防治現狀

據調查統計，窯子上小流域已經被治理的面積有492.8 hm2，其中修建基本農田17.41 hm2，營造水保林475.35 hm2，治理程度為41.71%。趙家嶺小流域實現水保治理面積為159.91 hm2，其中營造水保林106.44 hm2，建設灌木林53.47 hm2，樹種大多為鄉土樹種側柏、刺槐和酸棗，治理度為16.96%。風峪溝前兩年實施的生態環境綜合治理工程和退耕還林工程對項目區進行了小面積的、分散的水土流失治理，但這些措施從數量、質量和綜合配套上遠遠不能滿足要求，因此效益還不十分明顯。

治理存在的主要問題：一是治理水土流失的投入渠道較為單一，國家補助、群眾投勞仍為主要的投入方式；二是水土保持的科技含量不高，水土保持規劃和水土流失治理手段以傳統方式為主，新產品的引進和新技術的推廣很少；三是后期管護工作沒有跟上，管理機制不夠健全，管理資金不夠落實，管理技術不夠到位。

1.2 治理區土層理化性質調查

1.2.1 耕地土壤。該土壤土層特點疏松黏軟，土壤以褐色為主，有機物含量少，土壤顆粒大，孔隙度較大，土壤肥力不高。為砂質壤土，粒狀結構，土壤養分貧乏。強石灰反應。質地以壤土為主，是土壤熟化與土壤水土流失共同作用的產物。土壤腐植質層貧乏。除耕作層外，剖面發育分化很不明顯（詳見表1）。

表1 耕地土壤剖面理化性質表

1.2.2 林地土壤。研究區林地多為人工喬木林地，主要樹種有側柏、刺槐等；林下有蒿類、荊條、白羊草、堿草等，形成了多層次的立體植被系統，郁閉度為0.3，對防風固土、改善生態環境起到了巨大的作用（詳見表2）。

表2 林地土壤剖面理化性質

1.2.3 草地土壤。研究區草地分布于海拔相對較高地區，地形為山坡地，褐土，黃土母質，輕度－重度水蝕。草類主要有苔草、白羊草、鐵桿蒿、桔梗等。土壤腐植質層貧乏。土壤為粉砂質輕壤土，質地較均一，碎屑或屑粒狀結構。土體干燥，土壤養分貧乏（詳見表3）。

表3 草地土壤剖面理化性質

1.3 水體硬度分析實驗設計

本次檢測主要調查大氣降水經過治理區三種土層類型后各水體硬度的變化趨勢。采樣方法采用小區徑流觀測，我們選取了檢測區9個徑流觀測小區，通過小區分（集）流桶水位，計算次降雨徑流量，再匯總統計年降雨徑流總量；水體采樣時，將分（集）流桶渾水匯合充分攪勻后靜置24h后取表層水樣，將所采樣品統一進行編號、測試，每個治理區各帶3個背景水體對照樣本。檢測方法中水樣的硬度測定采用國家標準方法《地下水質檢驗方法 乙二胺四乙酸二鈉滴定法測定硬度DZ/T 0064.15-1993》，pH的測定采用國家標準方法《地下水質檢驗方法 玻璃電極法測定pH值DZ/T 0064.5-1993》。

2 結果與分析

2.1 檢測結果

檢測區年平均降水量為440.4 mm，產流、產沙主要在6、7、8、9月份。1號徑流小區產流1次，徑流深為3 mm，徑流系數為0.09，年徑流量為0.26 m3；2號徑流小區產流9次，徑流深為33 mm，徑流系數為0.07，年徑流量為3.27 m3；3號徑流小區產流12次，徑流深為54 mm，徑流系數為0.12，年徑流量為5.38 m3；4號徑流小區產流14次，徑流深為46 mm，徑流系數為0.10，年徑流量為4.56 m3；5號徑流小區產流13次，徑流深為78 mm，徑流系數為0.18，年徑流量為7.76 m3；6號徑流小區產流13次，徑流深為72 mm，徑流系數為0.16，年徑流量為7.17 m3；7號徑流小區產流13次，徑流深為68 mm，徑流系數為0.15，年徑流量為6.78 m3；8號徑流小區產流14次，徑流深為75 mm，徑流系數為0.17，年徑流量為7.45 m3；9號徑流小區產流14次，徑流深為73 mm，徑流系數為0.17，年徑流量為7.26 m3。

表4 耕地區水體質量

表5 保水林區水體質量

表6 灌木綠化區水體質量

2.2 調查分析

1號小區種植的是7年樹齡的側柏，樹冠大，植被較好，配有魚鱗坑工程措施，保水保土效果明顯，所以產流較小；2號小區種植連翹、野丁香等灌木林，植被密度較大，為2016年種植，配有水平階工程措施，故產流較小；3號小區種植西瓜，4號小區種植谷子，5號小區種植玉米，6號小區種植豆子，7號小區種植土豆，雖然2016年雨水較多，但多為暴雨，農作物苗木幼小，成活率不高，導致土地易被沖刷，再加上通過人工管理耕種、鋤等活動的人為擾動，固水土流失量增強；8號小區為人工種草，于2016年4月24日播種人工草，播種方式為人工整地后撒播，由于2016年春季干旱，土壤含水率較低，造成了出苗率只有20%，從而影響了人工草地的正常觀測，均為裸露地表，徑流含沙量較高；9號小區為撂荒，由于2014年小區建成后對地表沒有進行過任何擾動，天然植被恢復較快，荒草生長較強，植被蓋度為67%，并且地表土質結構形成較快，連接好，故水土流失輕微。

3 結語

經過對調查區一年內各匯水期穿透水，樹干莖流，地表徑流和土壤水的水質進行了定量研究，比較了三種土層類型內水分傳輸各層次的水質特征及變化機理，并同小流域集水區的水質狀況進行了綜合比對評價。結果表明大氣降水經過三種土層類型后各水體硬度都呈增加趨勢。

建議盡快加強小流域治理后水體監測的規范化、科學化建設；上級有關部門應加大基層技術培訓的力度，特別是對基層觀測人員的培訓；推進水土保持監測手段的自動化、信息化和現代化建設。