承德市潮河流域泥沙特性分析

張伍民

（河北省承德水文勘測研究中心，河北 承德 600700）

1 概況

1.1 自然地理

潮河流域地處燕山沉降帶北緣，在內蒙古高原與燕山地槽的地質過渡帶內，北接內蒙古高原壩上，南鄰華北平原，燕山和陰山山脈橫貫流域南北。

潮河干流發源于豐寧縣上黃旗哈拉海溝，經過豐寧縣城、灤平部分鄉鎮與潮白河水系的另一條支流安達木河匯合入密云水庫，全長253 km，在承德市境內185.8 km，流域面積4 787 km2，占潮河流域總面積的78.4%，河道平均縱坡5.7‰。

1.2 水文氣象

流域屬寒溫帶向暖溫帶過度、半干旱向半濕潤過渡的大陸性季風氣候區，具有四季分明、干濕顯著、雨熱同季的特點。多年平均氣溫7.3~10.3 ℃，年日照時數2 703~2 847 h，無霜期120~153 d，年大風日數由北部高原的120~130 d向南部逐漸遞減至100 d左右，多年平均降雨量470~731 mm，主要集中在主汛期6—9月，降水量約300~650 mm，占全年降水量的64%~89%。5—10月為暴雨洪水多發季節，并伴有泥石流的發生。

流域內徑流隨降水量條件而變，多年平均徑流深自北向南逐漸遞增，最大徑流量主要集中在7—8月，占全年總徑流量的70%左右。洪水特性暴漲暴落，洪峰流量大。

1.3 土壤植被

流域內共有7 個土類，13 個亞類，50 個土屬，近130種土壤。土類中以棕壤和褐土分布最為廣泛，占土壤總面積的80%以上，其次為潮土、草甸土和風沙土。風沙主要分布在海拔較高的的山地，褐土主要是淋溶褐土和褐土性土，多分布在山麓和坡腳，草甸土主要分布在海拔1 700 m以上的山梁上，風沙土分布在河流兩岸的谷地，地形地貌的多樣化導致土層厚度懸殊，瘠薄層僅幾厘米，約占流域總面積的10%。流域內為華北針闊葉混交林為主的喬灌草植被帶，可分為4 個植被帶：①山地草甸植被，分布在海拔1 700 m 左右的高原區和山頂部，覆蓋率80%；②針闊葉混交林、灌木和草本植被帶，自北向南分布在海拔600~1 000 m以上山地；③旱生闊葉林、灌木和草本植被帶，分布在海拔600 m 以下的低山丘陵區；④草甸植被帶，分布在河谷地帶。流域內大部分為深山區，植被較好，生長植物有各種樹木和雜草，樹種以10~20 a生松樹幼林為主，陰坡比陽坡植被好。灌木林占流域總面積的30%以上，1990年以前平均植被率為24.9%，截至2020年平均植被率為60.0%以上。

1.4 水利工程情況

古北口水文站上游沒有大型水利工程，主要有3個小型水利灌溉工程，即凌營水庫，位于河北省豐寧滿族自治縣石人溝鄉凌營村，總庫容144.0×104m3；曹營水庫，位于河北省灤平縣安純溝門滿族鄉曹營子村，總庫容127.0×104m3；龍潭廟水庫，位于河北省灤平縣五道營子滿族鄉石坡子村，總庫容286.0×104m3。其余多為小型塘壩。

1.5 水土流失狀況

根據1989 年全國第一次土壤侵蝕遙感普查成果，并結合實地調查，流域內原有水土流失面積1 496 km2，占總面積的68.6%，其中輕度侵蝕面積1 470 km2、中度侵蝕面積16.32 km2、強度侵蝕面積10 km2；年均侵蝕總量1 418 萬t，截至2009 年底水土流失面積達3 302 km2。流域內保存的水土保持措施面積894 km2，占原有水土流失面積的21.3%，其中造林734 km2、種草0.5 km2、修筑梯田46.5 km2、修建溝壩地40.0 km2和興建谷坊9 035道、淤地壩11座、溝頭防護工程106.5 km。

1.6 生態建設

（1）深化山水林田湖草系統治理，強力實施退耕還林、退耕還草、退耕還漁、水田改旱田、京津風沙源治理等生態修復工程，森林覆蓋率由1990 年的24.9%提高到60.0%。

（2）推行水土保持小流域綜合治理，實施豐寧滿族自治縣縣城大閣鎮周邊、胡麻營鎮、黑山嘴、灤平縣三岔口等水土保持工程。

（3）2019年5月，國務院正式批復同意承德市以城市群水源涵養功能區可持續發展為主題，建設國家可持續發展議程創新示范區。2 a來，承德圍繞解決“水源涵養功能不穩固”的問題,大力實施水源涵養能力提升、精準扶貧脫貧、綠色產業培育和創新能力提升“四大行動”，堅持用可持續發展理念統籌推進整個區域生態環境建設、產業轉型升級和人民群眾物質文化生活水平提高，創新示范區建設已從開局起步轉入全面鋪開、縱深推進的新階段。

2 泥沙特性分析

選取大閣水文站、古北口水文站建站以來水流沙資料，對潮河的泥沙特性進行分析。

大閣水文站位于潮河中上游豐寧縣境內，集水面積1 850 km2。該站以上潮河測區形狀呈三角形，支流發育較好，斷面以上有兩大支流和數條小旱溝布滿全流域，河網密度約為0.162 km/km2，流域形狀系數為0.601。潮河主河道長55.5 km，河道縱坡12.5‰，流域平均寬度33.3 km。該站位于潮河上游，多年平均降水量480.8 mm，多年平均徑流量0.900 6×108m3，多年平均輸沙量76.0×104t。

古北口水文站位于承德市與北京市交界處，為承德市潮河出境控制站，集水面積4 701 km2。該站以上潮河測區形狀近似長方形，除主流以外共有較大支流16 條，河長在20 km 以上者9 條，其余都為10~20 km，河網密度約為0.12 km/km2，流域形狀系數為0.161。潮河主河道長185.5 km，流域平均寬度25.3 km。該站位于潮河中游，建站以來多年平均降水量514.5 mm，多年平均徑流量0.887 5×108m3，多年平均輸沙量183×104t。潮河古北口水文站以上流域及水文站網分布，如圖1 所示。

圖1 潮河古北口水文站以上流域及水文站網分布

筆者分析了大閣水文站及古北口水文站的年輸沙量、侵蝕模數特性，并繪制了古北口水文站年輸沙量、年徑流量變化曲線如圖2 所示，大閣水文站、古北口水文站侵蝕模數對照情況如圖3所示。

圖2 潮河古北口水文站年輸沙量、年徑流量多年變化過程

圖3 潮河古北口水文站、大閣水文站侵蝕模數對照

由圖2—3 可知，大閣水文站最大年輸沙量為1 030×104t（1961年），最大侵蝕模數為5 568×104t/km2（1961年），最大年徑流量為3.407 0×108m3（1959年）；最小年輸沙量為4.16×104t（2002年），最小侵蝕模數為22.5×104t/km2（2009年），最小年徑流量為0.273 8×108m3（1959 年）。古北口水文站最大年輸沙量為659×104t（1974年），最大侵蝕模數為1 540×104t/km2（1974 年），最大年徑流量為9.065 0×108m3（1959年）；最小年輸沙量為0.273×104t（2009 年），最小侵蝕模數為0.581×104t/km2（2009年），最小年徑流量為0.5045×108m3（2009年）。

3 結論

通過以上分析，得到如下結論。

（1）流域內水土流失類型主要為水力侵蝕。泥沙伴隨暴雨洪水產生，平水期和枯水期泥沙很小，甚至為0，而隨著洪水的產生逐漸增大。

（2）輸沙量年內變化較大。輸沙量主要集中在汛期即6—9 月，尤其是7 月下旬—8 月上旬占到全年輸沙量的90%以上。

（3）輸沙量與洪峰、年徑流量同步。最大輸沙量與最大洪峰流量一一對應，單次洪峰流量大，伴隨輸沙量也隨之增大，年輸沙量隨著年徑流量的增大而增大，隨著年徑流量的減小而減小。

（4）年輸沙量呈逐年減少趨勢，年侵蝕模數也相應地逐年減小。隨著國家可持續發展議程創新示范區建設、承德市水土保持生態環境建設總體規劃、21 世紀初期（2001—2005 年）首都水資源可持續利用規劃、河北省承德市潮白河流域生態農業建設、河北省四荒治理開發總體規劃等項目的逐步實施落實，潮河年輸沙量從20 世紀50 年代初期至90 年代末期的（14.3~641）×104t 下降到2000—2020 年的（0.273~102）×104t。流域內由上至下也逐年減少。20 世紀90 年代中期至2009 年，流域持續干旱，造成洪水減少，也是導致年輸沙量減少的主要原因。與此同時，年侵蝕模數相應地也呈逐年減小趨勢。

（5）流域侵蝕由上游至下游逐步遞減。大閣水文站以上的中上游壩上地區植被稀少，水土保持能力較低，加之中上游坡降大，侵蝕嚴重，而下游植被較好，地勢逐漸變得平坦，導致侵蝕模數明顯高于古北口水文站。

潮河流域作為首都北京的水源地涵養區，隨著生態發展理念的普及和京津冀一體化快速發展，其生態、經濟、人文地位越來越受到黨和國家以及各級人民政府和當地人民的重視?？茖W規劃流域城鎮綠化、潮河沿岸水源涵養林帶、壩上防風固沙林帶等生態治理，大力實施生態修復工程，不僅可以涵養潮河水源、降低流域水土流失、優化水質、極大提升生態環境質量和水源涵養能力，而且可以提高當地的經濟效益、社會效益，同時為首都功能區提供有力的水資源保障。