從耳陽溝流域綜合治理看水土保持措施在抗御暴雨洪災(zāi)中的作用

陳 瑾，孛永明，張佰林，尹彥平

(1.定西市水土保持科學(xué)研究所，甘肅定西 743000;2.岷縣水土保持局，甘肅岷縣 748400)

1 岷縣“2012·5·10”暴雨洪災(zāi)情況

2012年5 月10 日下午5時(shí)32分至6時(shí)15分，甘肅省岷縣發(fā)生了大范圍冰雹及強(qiáng)降雨，降雨量達(dá)69.2 mm。由于降雨量大、歷時(shí)短，岷縣18個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)均遭受到冰雹、暴洪災(zāi)害，造成47人死亡、12人失蹤、132人受傷入院治療。災(zāi)害使4 080戶19 445間房屋倒塌，8 097戶40 489間房屋嚴(yán)重受損，損壞房屋10 035戶50 179間;損失農(nóng)村家庭生產(chǎn)性固定資產(chǎn)123萬元，電視、摩托車等耐用消費(fèi)品3 011.1萬元，家庭中囤積的中藥材7 052萬元，其他財(cái)產(chǎn)103.9萬元;毀壞耕地7 106.7 hm2，農(nóng)作物受災(zāi)面積24 266.7 hm2;死亡大牲畜7 087頭(匹)、豬28 965口、羊27 243只、雞鴨58 507只，損毀養(yǎng)殖暖棚846間16 920 m2，沖毀養(yǎng)殖小區(qū)17個(gè)9 185 m2;嚴(yán)重?fù)p毀國(guó)道51 km、省道69 km、縣鄉(xiāng)道路11條150 km、通村公路292條672 km，沖毀橋梁4座、受損橋梁74座，毀壞防洪河堤174 km;受損農(nóng)村供水工程88處、灌溉渠道72.4 km。經(jīng)初步核查，這次災(zāi)害造成的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)76.27億元。

2 耳陽溝流域“2012·5·10”暴雨洪災(zāi)情況

從岷縣“2012·5·10”暴雨洪災(zāi)的成因及災(zāi)害特征看，岷縣茶埠鎮(zhèn)的耳陽溝流域發(fā)生的暴雨洪災(zāi)具有代表性［1］，因此本次調(diào)查中對(duì)耳陽溝暴雨洪災(zāi)的誘發(fā)因子、災(zāi)害特征、防治措施及效果等進(jìn)行了詳查。

2.1 流域概況

耳陽溝流域位于岷縣茶埠鎮(zhèn)，距縣城25 km，面積82.38 km2，地處黃土高原邊緣，是甘南高原向黃土高原、隴南山地的過渡地帶，地貌上表現(xiàn)為海拔高、地面坡度大。地表巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，碎石巖屑散落在山坡，部分區(qū)域土層厚度小于1 m;人口密度110人/km2，人均土地0.9 hm2，人均耕地0.48 hm2，年人均產(chǎn)糧179 kg，農(nóng)民年人均純收入1 383元;屬高原大陸性季風(fēng)氣候，年均日照時(shí)數(shù)2 214.9 h，年均氣溫4.9～7.0℃，年均相對(duì)濕度68%，年均無霜期90～120 d，年均降水量596.5 mm。受大陸性氣團(tuán)、副熱帶暖濕氣團(tuán)的交替影響和地形對(duì)大氣抬升的作用，形成了高寒陰濕的氣候特點(diǎn)，降雨量多，氣溫低，無霜期短，多冰雹等自然災(zāi)害。

2.2 暴洪災(zāi)害成因

2.2.1 短歷時(shí)、高雨強(qiáng)、大雨量是形成山洪的主因

據(jù)岷縣氣象局公布的資料，此次降雨量達(dá)69.2 mm。查找有關(guān)資料可知，與耳陽溝下墊面條件相似的流域，暴雨徑流系數(shù)為0.4～0.6。根據(jù)“甘肅省主要站點(diǎn)最大24 h暴雨量與徑流深數(shù)值表”，參照相似地區(qū)的資料并經(jīng)計(jì)算，得到耳陽溝流域“2012·5·10”暴雨的徑流系數(shù)為0.37，平均降雨強(qiáng)度為1.6 mm/min，洪水總量達(dá)211萬m3。

2.2.2 不合理的土地利用方式增加了流域產(chǎn)流量

耳陽溝是當(dāng)?shù)禺?dāng)歸苗的主產(chǎn)區(qū)，其育苗量占市場(chǎng)種苗量的40%～50%。由于流域土壤及氣候適宜，所育當(dāng)歸苗的質(zhì)量較好，因此周邊地區(qū)多到該流域采購種苗。當(dāng)歸苗要求在海拔2 500 m以上的土地上種植，所以當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶多選擇在半山坡上種植。由于該流域降雨量大，土壤濕度常年保持在土壤田間持水量上下，為了防止種苗爛根，群眾多采用順坡種植，以利于排除地表積水、保持土壤相對(duì)干燥，同時(shí)為增加土壤溫度采用了地膜覆蓋技術(shù)，這無疑都有助于降雨徑流的形成。自推廣地膜種植當(dāng)歸技術(shù)以來，耳陽溝流域在海拔2 500 m以上連片種植地膜當(dāng)歸苗193 hm2。據(jù)定西市水土保持科學(xué)研究所觀測(cè)，塑料的徑流系數(shù)達(dá)0.95以上，比流域平均徑流系數(shù)高0.58，因此耳陽溝流域這部分土地在此次暴雨中多增加了13萬m3的徑流量。

2.2.3 采石場(chǎng)開挖面增加了流域產(chǎn)流量

耳陽溝流域有4家采石場(chǎng)，采石爆破形成了開挖面，裸露光滑的巖石面，其臨空面坡度多在70°以上。裸露巖石下滲能力弱，其徑流系數(shù)接近于1.0。據(jù)我們現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定，耳陽溝流域4家采石場(chǎng)巖石裸露面積達(dá)1 km2，采石場(chǎng)管理及辦公、休息場(chǎng)所占地0.2 km2，據(jù)此計(jì)算此次暴雨中采石場(chǎng)的產(chǎn)流量達(dá)7萬m3。

2.2.4 溝道泄洪能力不足

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，“2012·5·10”暴雨前耳陽溝出口斷面溝道縱比降為5.8‰，平均寬120 m，河堤平均高2 m，取糙率系數(shù)0.04，則其過流能力為715 m3/s，能滿足“2012·5·10”暴雨洪水的過流要求［2］。但是，由于山洪中大量固體物質(zhì)沉積，使斷面形態(tài)發(fā)生了變化，實(shí)際過流河道被沉積后的泥沙占據(jù)，抬高了河床，降低了河道的行洪能力。

2.2.5 溝道上游的松散固體物質(zhì)在下游沉積，阻塞河道，造成災(zāi)害

(1)支溝內(nèi)沖出的洪積物堆積體。由于這一區(qū)域特殊的地質(zhì)地貌條件，風(fēng)化的巖石碎屑散落在山坡上，有些坡面的石渣、巖屑被直接沖到主溝道內(nèi)并在適宜的河段堆積，為形成高含沙洪水提供了數(shù)量豐富的松散固體物質(zhì)。

(2)采石場(chǎng)開山炸石廢棄的石渣、巖屑及成品料。耳陽溝的二馬溝內(nèi)有4家采石場(chǎng)，開采石料被剝離的土壤和巖屑直接倒入溝道內(nèi)，開采的塊石和成品石料以及加工的設(shè)備也全部堆積在溝道中，開發(fā)者沒有留下足夠的行洪通道，因此洪水暴發(fā)后這些人為的堆積物就成為洪水泥沙的主要固體物質(zhì)來源。

(3)小型井礦棄渣。在耳陽溝里的個(gè)別地方，可見到一些井礦開采后廢棄的礦渣，這些礦渣沒有任何攔擋措施，暴雨中會(huì)隨地表徑流進(jìn)入溝道，成為高含沙水流的固體物質(zhì)。

(4)植被覆蓋度差的區(qū)域的風(fēng)化巖屑。由于氣候的差異和人為破壞，耳陽溝流域地表植被差異很大，植被差的區(qū)域覆蓋度不足20%，而且在這些區(qū)域的上方坡面上散存著一定數(shù)量的風(fēng)化巖石碎屑，在暴雨中有些以洪積物的形式堆積在小的支毛溝出口，成為高含沙水流固體物質(zhì)的來源之一。

(5)坡耕地的表土。耳陽溝流域有旱坡地420 hm2，坡度多在10°～20°之間，表土遭到了強(qiáng)烈的侵蝕，形成洪水中固體物質(zhì)的細(xì)粒成分。據(jù)測(cè)算，此次暴雨坡地平均侵蝕模數(shù)達(dá)3 240 t/km2，坡地流失的表土量達(dá)8 779.35 m3(容重取1.55 t/m3)。

3 水土保持措施在抗御暴雨洪災(zāi)中的作用

岷縣水土保持工程驗(yàn)收資料顯示，從2000年開始，耳陽溝流域新增治理面積1 384.68 hm2，其中興修梯田475.5 hm2，營(yíng)造水土保持林439 hm2，種草109.8 hm2，實(shí)施封禁治理360.38 hm2，加上2000年以前的治理面積，累計(jì)治理程度達(dá)到71.6%。

3.1 梯田的攔蓄作用

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，耳陽溝流域梯田沒有發(fā)生大面積的毀壞現(xiàn)象，在強(qiáng)暴雨作用下，梯田在保證自身安全的同時(shí)有效地?cái)r蓄了雨水，保護(hù)了位于梯田下方的土地安全。據(jù)測(cè)算，耳陽溝流域2000年以來新增的梯田在此次強(qiáng)暴雨中共攔蓄徑流32萬m3，減少土壤流失0.994萬t。

近年來在流域內(nèi)新修梯田475.5 hm2，占流域總面積的5.77%，由于調(diào)查中沒有發(fā)現(xiàn)梯田被沖毀的現(xiàn)象，因此可以認(rèn)為梯田上的降雨幾乎全部被攔蓄，有效減小了流域的徑流系數(shù)。據(jù)計(jì)算，此次暴雨中僅梯田一項(xiàng)即使全流域徑流系數(shù)減小0.056，約可減少流域徑流量32萬m3。

3.2 封禁治理、水土保持林和種草的作用

耳陽溝流域?qū)俸庸扰璧剌p度侵蝕區(qū)，在植被狀況好的區(qū)域年均侵蝕模數(shù)為236 t/km2。在這個(gè)級(jí)別的侵蝕強(qiáng)度下，與“2012·5·10”暴雨洪災(zāi)中坡耕地土壤流失相比，2000年以來新增的林草措施和封禁治理攔截的土壤流失量為1.76萬t。

耳陽溝陰坡及深山區(qū)植被較好，平均覆蓋度為74%，植被由多種落葉灌木林、雜草和次生灌木構(gòu)成灌叢化草甸草場(chǎng)。在這些區(qū)域基本看不到有侵蝕現(xiàn)象，暴雨過后沒有留下侵蝕的痕跡，侵蝕模數(shù)在200 t/km2以下。這些天然的植被在“2012·5·10”暴雨中明顯起到了攔蓄徑流、控制土壤侵蝕的作用。

4 對(duì)“2012·5·10”暴雨洪災(zāi)的認(rèn)識(shí)

耳陽溝內(nèi)的支溝雖然具備了泥石流形成的地貌條件，但由于溝道內(nèi)自然風(fēng)化巖石碎屑等松散堆積物并不多，所以并沒有形成泥石流災(zāi)害，說明耳陽溝內(nèi)的支溝有足夠的泄洪能力。

從現(xiàn)場(chǎng)看，由于溝道內(nèi)有大量的固體堆積物，暴雨中形成的高含沙水流淤塞下游河道，降低了河道泄洪能力，使河水漫堤，導(dǎo)致個(gè)別地方發(fā)生了小的災(zāi)害。

在這次暴雨洪水中淤積河道、抬高河床、降低河道泄洪能力的主要固體物質(zhì)來源，是溝道中人為采石過程中堆積的巖屑和石料。據(jù)對(duì)采石場(chǎng)粗略估算，洪水發(fā)生前大約有5 000 m3的碎石、廢土以及廢石料堆積在溝道中。經(jīng)取樣分析，粒徑10～25 mm的固體物質(zhì)主要是采石場(chǎng)的成品石料，因此這次暴雨洪災(zāi)與不合理的流域開發(fā)利用有著直接的關(guān)系。

5 幾點(diǎn)建議

(1)水土保持是防治暴雨洪災(zāi)的有效措施［3］，通過修筑梯田、造林種草、實(shí)施封育等，將降雨產(chǎn)生的徑流分散攔截，削弱和控制形成洪水的條件，能從根本上延緩和控制洪水發(fā)生，即便是不能完全控制洪水，至少也可以降低同等降雨條件下洪水發(fā)生的幾率及周期，或能起到緩洪滯洪、削減洪峰的作用。

(2)要加強(qiáng)對(duì)開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目尤其是對(duì)暴洪災(zāi)害易發(fā)區(qū)域的管理，使礦產(chǎn)資源的開發(fā)規(guī)范、有序。

(3)在各項(xiàng)水土保持措施沒有完全發(fā)揮作用的條件下，要加強(qiáng)宣傳，強(qiáng)化群眾保護(hù)植被、保護(hù)生態(tài)的意識(shí)，堅(jiān)決遏制人為因素對(duì)植被造成的破壞。

(4)針對(duì)岷縣的實(shí)際，在水土保持規(guī)劃設(shè)計(jì)中，要改變以往以水土流失強(qiáng)度來判斷水土流失強(qiáng)弱的片面認(rèn)識(shí)，而要以“水土流失程度”作為衡量水土流失狀況的指標(biāo)來制定水土保持規(guī)劃。

［1］陳瑾，張健.芻議定西地區(qū)南部泥石流防治途徑［J］.中國(guó)水土保持，1993(1)：21-22.

［2］陳家琦，張恭肅.小流域暴雨洪水計(jì)算［M］.北京：水利電力出版社，1985：61-65.

［3］孟慶枚.黃土高原水土保持［M］.鄭州：黃河水利出版社，1999：269-272.