佛子嶺、磨子潭水庫庫區(qū)輸沙量和水土流失評價

吳畏俞瑾

一、研究區(qū)域概況

佛子嶺、磨子潭水庫均是以防洪為主，結合灌溉、發(fā)電、養(yǎng)魚等綜合利用工程。兩水庫為梯級串連水庫，磨子潭水庫位于佛子嶺水庫上游，佛子嶺水庫壩址以上控制來水面積1840km2，磨子潭水庫控制來水面積570km2。水庫庫區(qū)植被以灌葉櫟類為主，以松、杉、櫟、竹和油桐、油茶、杜仲為多。土壤類型以黃棕壤、棕壤和水稻土為主，零星分布有草甸土、紫色土和石灰土。水庫流域屬亞熱帶濕潤季風氣候，根據(jù)霍山縣氣象局1951～2004年氣象資料：流域年平均氣溫15.10℃，多年平均降水量1540mm，最大降水量2613.3mm（1954年），最小降水量896.5mm（1978年）。降水主要集中在汛期（5～9月），占年平均降水量45.2%。

兩水庫庫區(qū)所在霍山縣水土流失面積805.74km2，占全縣總面積的39.4%，水土流失嚴重。土壤侵蝕形式主要表現(xiàn)為面蝕，溝蝕，局部地區(qū)有少量重力侵蝕和滑坡。20世紀80年代中期，佛、磨兩大水庫的庫區(qū)治理與小流域治理同步實施。1992年，國家在治淮項目中將霍山縣列為淮河流域水土保持綜合治理開發(fā)重點縣。

二、研究方法

利用水庫淤積資料分析流域輸沙量；利用佛子嶺流域各水文站的資料、徑流小區(qū)觀測資料及流域水土流失與治理資料研究流域輸沙量的變化，進行水土流失量及水土保持基礎效益定量評價；利用水庫水質資料進行水土流失危害及水土保持效益評價。資料來源等詳細情況見表1。

依據(jù)上述資料，運用統(tǒng)計分析和時間序列分析方法，利用現(xiàn)有泥沙站資料，通過對泥沙站所在流域輸沙量結合流域資料分析成果，估算流域輸沙量；利用積累的數(shù)十年水文資料、水保資料和水庫淤積資料分析水源區(qū)水土流失變化趨勢，進行水土保持基礎效益評價。

三、分析與結果

（一）佛子嶺、磨子潭水庫多年入庫泥沙總量分析

佛子嶺、磨子潭水庫壩址斷面以上流域，從1985年開始實施小流域綜合治理，因此，可以1985年為界，將研究時段分為流域綜合治理前、流域綜合治理后兩個時段。

根據(jù)安徽省長江河道管理局測繪院1969年和2004年佛子嶺水庫、磨子潭水庫淤積測量資料（高程控制采用廢黃高程系，基本等高距為1m）及《霍山縣水利志》1985年水庫庫容資料整理,佛子嶺水庫、磨子潭水庫多年淤積情況詳見表2。

經(jīng)表中數(shù)據(jù)計算分析，流域綜合治理前佛、磨水庫泥沙年均淤積量分別為147萬m3和83萬m3；流域綜合治理后佛、磨水庫泥沙年均淤積量分別為73萬m3和39萬m3；佛、磨水庫泥沙年均淤積量，治理后較治理前分別減少47.8%和50.7%。

（二）佛子嶺、磨子潭流域多年輸沙總量分析

河流總輸沙量為水庫淤積量與出庫沙量之和。佛子嶺水庫壩址以上河段為淠河上游，其河道比降大，淠河中下游河道平緩，泥沙淤積嚴重。在計算流域輸沙總量的過程中，因缺少詳細的水庫出庫泥沙量資料，現(xiàn)以出庫泥沙多年淤積量粗略計算年均出庫泥沙量。佛、磨水庫自20世紀50年代運行以來，無清淤歷史。從20世紀50年代中期至1982年，霍山縣東淠河在黑石渡附近河床淤高近2m，六安境內淠河寬約610m，平均比降 1.46‰，東淠河主干河道黑石渡段長約3km（此段無其他主要支流匯入、無清淤），以此估算，30年佛子嶺水庫出庫泥沙總量約為609萬m3，平均年淤積量約20萬m3，約占佛子嶺水庫泥沙年淤積量的14%，再據(jù)此推算佛、磨流域治理前后流域輸沙量，推算結果見表。

佛子嶺流域年均輸沙總量治理后較治理前減少49.7%；磨子潭流域年均輸沙總量治理后較治理前減少52.7%。治理前，磨子潭流域輸沙模數(shù)是佛子嶺流域輸沙模數(shù)的1.36倍；治理后，磨子潭流域輸沙模數(shù)是佛子嶺流域輸沙模數(shù)的1.28倍；小流域綜合治理后，輸沙模數(shù)減少幅度，磨子潭流域較佛子嶺流域高3.0%。

（三）佛子嶺、磨子潭流域泥沙輸移比

泥沙輸移比是在一定時段內，通過溝道或河流某一觀測斷面的輸沙總量與該斷面以上的流域產(chǎn)沙量之比。輸移比反映了從侵蝕源地到某一觀測斷面沿程的泥沙輸移及沉積的變量。流域產(chǎn)沙量為通過流域出口觀測斷面的泥沙量及其上游工程攔蓄和溝道、河床及湖泊等沉積的泥沙量的總和，故佛、磨流域產(chǎn)沙量為佛、磨入庫泥沙量與其出庫泥沙之和，即流域輸沙量，再加上谷坊、堰壩、塘壩攔蓄的泥沙量之和。佛、磨流域輸沙量情況見表3。

佛子嶺、磨子潭水庫1985～2004年，谷坊、堰塘壩工程數(shù)量見表4。

谷坊和塘堰壩的攔沙效益多年平均值分別是 20t/a和 200t/a，由表3、表4計算得1985～2004年佛、磨流域小型水保工程攔沙量分別約為64.49萬t和18.88萬t，佛子嶺、磨子潭流域產(chǎn)沙量分別為1613.49 萬 t和 908.88 萬 t。

（四）小流域綜合治理情況分析

由于1951年至1980年間，水土保持機構三設三撤，影響了此項工作的正常開展，防止水土流失狀況改觀不大。霍山縣從1984年開始實施（1985年運行）小流域綜合治理，1992年在治淮項目中被列為治淮重點縣，為了便于比較，表中治理面積及工程數(shù)量均以單位流域面積的治理面積及工程數(shù)量表示，現(xiàn)稱其為治理模數(shù)，各時段小流域綜合治理措施情況見表5。由于缺少1989～1991年流域治理統(tǒng)計資料，故表5中未列1989～1991年的水土保持措施完成情況。

表1 收集資料情況

表2 佛子嶺、磨子潭水庫淤積情況表

表3 佛子嶺、磨子潭流域輸沙量情況

表4 佛、磨流域谷坊、塘堰壩工程數(shù)量

表5 流域單位面積水土保持措施完成情況

表6 流域減沙效益計算表

表7 佛子嶺、磨子潭流域輸土壤侵蝕量計算指標表

在佛子嶺水庫上游，1984～1988年實施治理的小流域主要有歇馬臺、童家河、李家河、高寶河、安家河和古佛堂小流域，其中童家河、高寶河小流域屬掃帚河支流，歇馬臺、李家河、安家河和古佛堂小流域屬漫水河支流。1984～1988年佛子嶺流域水土流失綜合治理的重點區(qū)域在白蓮崖流域，并以植樹種草和封禁治理為主要措施。

（五）水土保持基礎效益評價

減沙效益評價：在庫區(qū)選取治理的兩條小流域白蓮崖流域和黃尾河流，分析其1985～2007年治理資料，水土流失綜合治理可減蝕率分別為47.0%和21.8%。1985～2007年，現(xiàn)有流域綜合治理模式，小流域綜合治理減沙效益見表6。

水土流失量評價：水土流失量包括地表土的損失和水的損失。關于水的損失，目前我國還沒明確的界定標準，本文只對流域地表土的損失量作評價。流域損失的表土，一部分流出流域出口斷面，一部分淤積于溝道、河床及湖泊等，另一部分被上游工程攔蓄，以上三部分即構成流域產(chǎn)沙量。

表7中數(shù)據(jù)表明：小流域綜合治理治理后，佛、磨流域土壤侵蝕模數(shù)均明顯減小，佛、磨流域分別減少50.0%和52.6%?？梢姡×饔蚓C合治理使流域水土流失得到了有效控制。

四、結論

水土流失是自然因素和人為因素綜合作用的結果，在大尺度區(qū)域范圍內，流域降雨量和下墊面條件是水土流失形成影響因素中最主要、也是表現(xiàn)最活躍的因素；其中下墊面條件的變化主要受人水土保持和開發(fā)建設等人為活動的影響。

1.1969 ～1984年，佛、磨流域產(chǎn)沙總量分別為 2591×104m3和 1550×104m3，年均土壤侵蝕模數(shù)分別為1658 t/（km2·a） 和 2212t/km2·a；1985～2004年佛、磨流域產(chǎn)沙總量分別為 1614×104m3和909×104m3，年均土壤侵蝕模數(shù)分別為829 t/（km2·a）和1049 t/（km2·a）；小流域綜合治理后，佛、磨流域土壤侵蝕模數(shù)均明顯減小，佛、磨流域分別減少50.0%和52.6%。綜合治理措施以植樹種草、塘堰壩為主。水土保持措施量與流域產(chǎn)沙量負相關。

2.減沙效益計算以白蓮崖、黃尾河流域為典型流域。白蓮崖、黃尾河流域水土流失綜合治理多年平均減沙效益分別為2.52t/（km2·a）和8.75 t/（km2·a），減蝕率分別為47%和21.8%。水土保持措施的布設可有效蓄水攔沙，減少河庫淤積