河北省興隆縣首都水資源可持續(xù)利用規(guī)劃水土保持工程水源涵養(yǎng)功能初探

王曉剛

（興隆縣水務(wù)局，河北興隆 067300）

1 興隆縣上潮河流域首水水保項目概況

興隆縣位于河北省東北部，西與北京市密云縣接壤，素有北京“東大門”之稱。上潮河發(fā)源于縣城西部的北青松嶺，屬于潮河二級支流。上潮河在興隆縣境內(nèi)流域面積175 km2，河道長度23.4 km，天然落差460 m；流域內(nèi)多年平均降水量725 mm，多年平均徑流量0.43億m3，地表徑流匯入密云水庫，成為首都地區(qū)的重要水源供給地。

興隆上潮河流域?qū)傺嗌绞|(zhì)深山區(qū)，山高坡陡、溝谷縱深、土地稀少。流域內(nèi)轄六道河1個鎮(zhèn)20個行政村，總?cè)丝?8 146人，其中農(nóng)業(yè)人口17 689人，人口密度104人/km2；耕地面積693 hm2，農(nóng)民人均耕地0.04 hm2。過去，流域內(nèi)工礦企業(yè)不發(fā)達(dá)，人們?nèi)狈茖W(xué)的發(fā)展理念，為了生活不斷向山要糧、向山要柴，陡坡開荒、毀林伐木、粗放經(jīng)營，導(dǎo)致流域內(nèi)水土資源破壞嚴(yán)重，水土流失非常劇烈。實施首都水資源可持續(xù)利用規(guī)劃水土保持項目 （以下簡稱首水項目）前，水土流失面積達(dá)89.25 km2，占流域總面積的51%，年土壤侵蝕總量達(dá)324.5萬t。嚴(yán)重的水土流失，使得流域內(nèi)土地退化、生產(chǎn)能力降低，糧食、果品產(chǎn)量低而不穩(wěn)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展艱難，成為經(jīng)濟(jì)貧窮與生態(tài)貧窮的根源。同時，水土流失還直接導(dǎo)致植被退化，對水源的涵養(yǎng)能力、對徑流的調(diào)節(jié)能力減弱，使得流域內(nèi)洪水來得快、去得猛、洪峰大、攜沙能力強(qiáng)，破壞了水資源的有序利用，加重了對下游河道及密云水庫的泥沙淤積與水體污染。

為了改善密云水庫上游的水環(huán)境、控制水土流失、加強(qiáng)水源地保護(hù)，2001—2007年興隆縣上潮河流域?qū)嵤┝耸姿椖?，分古慶、思家?guī)X兩條小流域開展了水土流失治理工作，共治理水土流失面積45.45 km2。幾年來，共完成造林1 719 hm2，其中喬木林197.4 hm2、經(jīng)濟(jì)林657.2 hm2、灌木林864.4 hm2；封禁治理2 823 hm2；建設(shè)攔沙壩6座，谷坊壩248道，護(hù)村護(hù)地壩29 km。以上措施，使流域內(nèi)的綜合治理程度由36%提高到85%、森林覆蓋率由32.8%提高到78.2%，形成了喬、灌、草相結(jié)合，植物措施、工程措施相結(jié)合的綜合防治體系，使得流域內(nèi)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量得到了顯著改善與提升。

2 興隆縣上潮河流域?qū)嵤╉椖壳昂蠼邓搅飨嚓P(guān)分析

興隆縣上潮河流域內(nèi)無降水與徑流實測資料，其水文分析通過間接的方法來推求，資料以《承德市水文圖集》（1989年）、《興隆縣水資源規(guī)劃》（河北省承德市水文水資源勘測局-2005年）、興隆縣氣象局提供的興隆雨量站實測降水量系列、《興隆縣水利志》等為主要依據(jù)。分析時，流域水資源保證率P= 50%，指平水年；保證率P=75%，指中等干旱年；保證率P=95%，指特殊干旱年。

2.1 降水分析

2.1.1 多年平均降水量計算

流域內(nèi)多年平均降水量以興隆縣多年平均降水量等值線圖為基礎(chǔ)，采用加權(quán)平均法推求，計算得到多年平均降水量為725mm。

2.1.2 推求理論頻率曲線

由興隆縣年降水量變差系數(shù)（Cv）等值線圖，查得上潮河流域內(nèi)年降水量變差系數(shù)Cv=0.29。查《承德水文圖集》年降水量Cs/Cv分布圖，參照流域內(nèi)六道河站降水量統(tǒng)計分析資料，取Cs/Cv=4.0，可繪制出流域內(nèi)年降水量理論頻率曲線，如圖1所示。

2.1.3 各種保證率（頻率）的降水量與降水總量

由理論頻率曲線，可以求得各種保證率情況下的降水量與降水總量，見表1。

2.1.4 計算值驗算

將上述計算值與《承德水文圖集》中上潮河流域的六道河雨量站的統(tǒng)計分析資料（見表2）相對照，可以看出上述計算數(shù)值與雨量站統(tǒng)計的分析值差異情況如下：多年平均降水量相差0.41%；1%降水量相差0.65%；50%降水量相差0.29%；75%降水量相差1.05%；95%降水量相差0.86%。

表1 興隆縣上潮河流域降水量計算結(jié)果

由此可見，上述計算值相差較小，基本可行。

2.1.5 近年來實測降水量及其相應(yīng)的頻率

根據(jù)所繪制的降水量頻率分析曲線，計算實測降水量對應(yīng)的頻率值，見表3。

表2 六道河雨量站各種重現(xiàn)期降水量

表3 六道河雨量站實測降水量及相應(yīng)的計算頻率值

2.2 徑流量分析

2.2.1 多年平均徑流量計算

流域內(nèi)多年平均徑流量以興隆縣多年平均徑流深等值線圖為基礎(chǔ)，采用加權(quán)平均法推求，計算得到多年平均徑流深247 mm、多年平均徑流量0.43億m3。

2.2.2 推求理論頻率曲線

由興隆縣年徑流變差系數(shù)（Cv）等值線圖，查得上潮河流域內(nèi)年徑流變差系數(shù)Cv=0.49。查《承德水文圖集》年降水量Cs/Cv分布圖得Cs/Cv=3.0，可以繪制出流域內(nèi)年徑流理論頻率曲線，如圖2所示。

2.2.3 2008、2009年徑流深與徑流總量理論值

由理論頻率曲線，可以求得各種保證率情況下的徑流深與徑流總量，見表4。

表4 興隆縣上潮河流域徑流量

通過理論計算，得到2008年興隆上潮河統(tǒng)計理論徑流量為0.39億m3、2009年理論徑流量為0.35億m3。

2.2.4 2008、2009年實測徑流量

2007年興隆縣上潮河流域首水項目實施完成后，我們按月對縣界出口斷面（二道河村安營寨）進(jìn)行了流量觀測，得到了年徑流量測量值，見表5。

表5 興隆縣上潮河流域2008、2009年實測徑流量

2.2.5 徑流量實測值與理論分析值對比

2008年徑流量實測值為4 244萬m3，理論分析值為3 903萬m3，實測比理論分析多8.74%；2009年徑流量實測值為3 799萬m3，理論分析值為3 482萬m3，實測比理論分析多9.1%。

2.2.6 歷史記錄的干旱年份降水量與最枯流量調(diào)查

經(jīng)調(diào)查，上潮河發(fā)生特殊干旱的年份有1972、 1978、1980、2002以及2009年。在這些干旱年份中，降水量、最枯流量見表6。

表6 興隆縣上潮河流域干旱年份降水量與最小流量調(diào)查結(jié)果

通過歷史性的調(diào)查，可以看出2009年降水量少于1982年，但是河道最枯徑流量大于1982年。

3 結(jié)論與啟示

從上述分析結(jié)果來看，實測徑流量大于理論分析值，有兩種可能情況：一是計算理論不完善，統(tǒng)計誤差大造成的；另一種情況是實施首水項目后，由于植被條件的改善，降低了陸面蒸發(fā)量，根據(jù)水量平衡原理，在相同降水量條件下，蒸發(fā)量減少，徑流量就會增大。從歷史干旱年來看，雖然2009年降水量少于2002年，但最小流量卻大于2002年，說明水保治理工程在調(diào)節(jié)徑流時空分配方面切切實實在發(fā)揮著作用。這充分說明水土保持措施通過坡面滲蓄、溝道攔蓄，使地表降水向土體深層轉(zhuǎn)化，并保持在地下，因高差形成的勢能在無降雨時上游地勢高地區(qū)的地下水轉(zhuǎn)化為下游地勢低的地表水，維持河流的出水量，保持常年不斷流。所以說，水土保持是水資源可持續(xù)利用的基本支撐。