黃河中游水土保持措施的減水減沙作用研究

田 路，郝亮亮

(黃河水土保持綏德治理監(jiān)督局/綏德水土保持科學(xué)試驗(yàn)站，陜西 榆林 1719000)

1 研究區(qū)域的概況分析

1.1 黃河中游的河龍區(qū)間流域

河龍區(qū)間流域干流整體長度約為725 km，該流域的總面積約為11.30×104km2,其中大約單年的土壤侵蝕規(guī)模數(shù)超過5000 t/km2，面積約為6.93×104km2，根據(jù)1950～1969年之間徑流量進(jìn)行分析，其平均徑流量約為73.25×108m3，而多年的平均輸沙量為9.941×108t。根據(jù)實(shí)際情況分析，黃河中游河龍區(qū)間流域發(fā)生洪水的幾率是只有黃河整體流域的1/10，但是造成黃河泥沙於積量卻占據(jù)了黃河中游整體泥沙於積量的2/5～3/5。基于此，針對(duì)于河龍區(qū)間流域的洪水以及泥沙進(jìn)行有效控制以及減少，是黃河中游防洪以及減少淤泥的主要戰(zhàn)略[1]。

1.2 黃河中游的涇河流域

涇河流域干流整體長度約為455 km，該流域的總面積約為4.54×104km2，據(jù)調(diào)查分析，該流域的水土流失面積約為3.32×104km2，占據(jù)了涇河整體流域的73%。在這其中涇河流域涉及到五大地貌類型區(qū)，最大占據(jù)面積的地貌類型區(qū)分別為黃土丘陵溝壑區(qū)占據(jù)總面積約為41%，以及黃土高原溝壑區(qū)占地面積約為39%。前者的多年平均土壤侵蝕規(guī)模數(shù)為每年1×104t/km2，而后者的土壤侵蝕規(guī)模數(shù)每年約為4000 t/km2。在涇河流域中，根據(jù)1952～1996年的降水量進(jìn)行計(jì)算，多年的平均降水量大約為532 mm，徑流量大約為17.998×108m3，輸沙量大約為2.54×108t。

1.3 黃河中游的北洛河流域

北洛河流域干流整體長度約為680 km，該流域的總體面積約為2.69×104km2，根據(jù)1954～1966年之間的降水量進(jìn)行分析，該流域多年平均降水量約為541 mm。在北洛河流域中徑流量平均為8.65×108m3，輸沙量大約為0.865×108t。

2 研究所運(yùn)用到的方法

2.1 小區(qū)坡面措施減水指標(biāo)體系

小區(qū)坡面措施減水指標(biāo)體系是以洪水頻率分析為根本，以小區(qū)坡面措施的徑流量經(jīng)驗(yàn)頻率曲線與對(duì)照區(qū)徑流量的經(jīng)驗(yàn)頻率曲線，根據(jù)相同頻率量值進(jìn)行比較然后計(jì)算出在某一頻率中坡面措施減水指標(biāo)，采取點(diǎn)繪的方式能夠?qū)⒉煌男^(qū)坡面措施的徑流量經(jīng)驗(yàn)頻率曲線與對(duì)照區(qū)徑流量的經(jīng)驗(yàn)頻率曲線、和不同頻率值下的坡面措施減水指標(biāo)曲線呈現(xiàn)出來。而針對(duì)于梯田來說，在小區(qū)坡面中通常情況下運(yùn)用無埂梯田，在小區(qū)減水指標(biāo)圖中的值可以運(yùn)用二步到位方法，這種情況下就能夠呈現(xiàn)出梯田減水指標(biāo)。據(jù)實(shí)際情況調(diào)查分析，梯田實(shí)際相對(duì)減水指標(biāo)在各個(gè)年代之間所反映出的情況是不同的，如：針對(duì)于河龍區(qū)間流域來說，在20世紀(jì)80年代前減水指標(biāo)在30%～35%，而在20世紀(jì)80年代之后其減水指標(biāo)在15%～20%之間。涇河流域以及北洛河流域在20世紀(jì)80年代之前的減水指標(biāo)在30%左右，而在20世紀(jì)80年代之后在20%左右。渭河流域在20世紀(jì)80年代之前的減水指標(biāo)在35%左右，在20世紀(jì)80年代之后在25%左右。

2.2 流域坡面措施減水指標(biāo)體系

實(shí)際上流域坡面措施減水指標(biāo)體系的構(gòu)建是將小區(qū)坡面措施減水指標(biāo)體系運(yùn)用到大面積流域之中，簡(jiǎn)單來說就是空間尺度轉(zhuǎn)換現(xiàn)象，在這個(gè)過程中首先要處理雨量的代表性問題，然后在處理徑流的差異問題。流域坡面措施減水指標(biāo)體系的計(jì)算公式為：小區(qū)坡面措施減水指標(biāo)體系×點(diǎn)面修正系數(shù)×不同侵害類型區(qū)產(chǎn)流改正系數(shù)。事實(shí)上，流域坡面措施減水指標(biāo)體系是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程，能夠?qū)⑿^(qū)坡面措施減水指標(biāo)以及流域坡面措施減水指標(biāo)存在的時(shí)間段差異以及地區(qū)之間的差異等等消除，然后再計(jì)算出流域坡面措施減水指標(biāo)。在計(jì)算以及分配坡面措施減沙量的過程中通常情況下都會(huì)運(yùn)用以水算沙方法。

2.3 淤泥壩減沙減水作用方法

淤泥壩減水量計(jì)算方法。在進(jìn)行淤泥壩減水量計(jì)算過程中主要可以分為兩大形式，第一形式是指將淤平之后當(dāng)成農(nóng)地利用的壩地減水量計(jì)算出，第二形式是計(jì)算出依舊處于攔洪時(shí)間段的淤泥壩地減水量。在淤地壩處在淤平狀態(tài)時(shí)，減水計(jì)算方式與有埂的水平梯田的計(jì)算方式是一致的，都可以運(yùn)用水平梯田的計(jì)算方式進(jìn)行計(jì)算。而依舊處于攔洪時(shí)間段的淤泥壩地，在這個(gè)過程中攔水以及攔泥是一起實(shí)施的狀態(tài)，并且在期間淤泥中所蘊(yùn)含的水分絕大部分都會(huì)被蒸發(fā)，其中的一小部分會(huì)滲入到地下，進(jìn)而又返回到河流流域中，所以在計(jì)算的過程中，要注意不能夠考慮到蓄水量，只是計(jì)算淤泥中的含水量即可。

淤泥壩減沙量計(jì)算方法。在計(jì)算淤泥壩減沙量的過程中，不僅僅包括淤泥壩的攔泥量以及減輕溝濁量，還包括了壩地滯洪對(duì)壩下游溝道侵蝕量的影響減少量以及河流流域流速減少對(duì)于壩下游溝道侵蝕量的影響減少量。現(xiàn)如今時(shí)代背景下，攔泥以及減蝕量都具備一定的計(jì)算方法，而針對(duì)于壩地滯洪對(duì)壩下游溝道侵蝕量的影響減少量來說，還沒有一定的計(jì)算方法，因此，在計(jì)算淤泥減沙量的過程中只是計(jì)算攔泥量以及輕溝濁量。其中攔泥總量的計(jì)算過程可以分為兩部分，在1996年之前已經(jīng)淤成壩地的攔泥量以及沒有淤成壩地的攔泥量。然后將兩者相加就能夠計(jì)算出總淤泥量[2]。

3 研究結(jié)果以及分析

3.1 有關(guān)坡面措施的減水減沙量結(jié)果

在1970～1996年之間河龍區(qū)間流域的坡面措施的減水量占據(jù)水土保持措施每年平均減水量大約為47%，而減沙量占據(jù)水土保持措施每年平均減水量大約35%。涇河流域的坡面措施的減水量占據(jù)水土保持措施每年平均減水量大約66%、北洛河流域坡面措施的減水量占據(jù)水土保持措施每年平均減水量大約56%、而涇河流域坡面措施減沙量占據(jù)水土保持措施每年平均減沙量大約為82%、北洛河流域坡面措施減沙量占據(jù)水土保持措施每年平均減沙量大約為70%。綜上所述，在水土保持措施的配置上，為了能夠有效的減少黃泥沙量，應(yīng)重視溝道壩系工程，而在水土保持坡面措施配置上河龍區(qū)間流域應(yīng)重視灌木林建設(shè)，北洛河流域應(yīng)重視灌木林建設(shè)以及梯田建設(shè)。

3.2 有關(guān)淤泥壩的減水減沙量結(jié)果

在1970～1996年之間河龍區(qū)間流域淤泥壩每年平均減水量占據(jù)水土保持措施每年平均減水量大約為59%、而每年平均減沙量占據(jù)水土保持措施每年平均減沙量大約64%。由此可見，河龍區(qū)間流域最為沙化的核心地區(qū)，應(yīng)將該地區(qū)的減水減沙放在主要位置。根據(jù)實(shí)際情況以及數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，能夠得出河龍區(qū)間流域淤泥壩的減水以及減沙作用正處在逐漸下降趨勢(shì)，并且具備時(shí)限性特征以及非持續(xù)性特征。1970～1979年的平均淤泥壩減水減沙量占據(jù)水土保持措施每年平均減沙量大約分別為76%～80%，在1980～1989年分別為55%～63%，到了1990～1996年分別為43%以及47%。以此能夠很明顯的看出淤泥壩的減水減沙量正處在逐漸下降趨勢(shì)。

4 結(jié)論與分析

通過以上分析研究能夠發(fā)現(xiàn)，黃河中游水土保持措施的減水減沙作用較為明顯，但是應(yīng)注重提高生態(tài)環(huán)境建設(shè)水平。生態(tài)環(huán)境建設(shè)主要是指針對(duì)于水、土以及氣等等自然資源合理運(yùn)用，加以保護(hù)。另外，還要更為重視大自然的修復(fù)能力，運(yùn)用大自然的修復(fù)能力不僅僅能夠達(dá)到投資少以及效果快的效果，并且最終所形成的生態(tài)系統(tǒng)能夠更加符合生態(tài)環(huán)境特點(diǎn)，具有更好的穩(wěn)定性以及可靠性。針對(duì)該現(xiàn)象在2000年時(shí)我國水利相關(guān)部門一充分合理地運(yùn)用大自然修復(fù)能力，促進(jìn)水土流失防治工作質(zhì)量有效提升的工作思路，并且經(jīng)過5年的實(shí)施之后，其效果非常顯著。根據(jù)我國水利部的調(diào)查以及分析研究得出，自然修復(fù)效果是人工修復(fù)效果的兩倍之多[3]。

5 總結(jié)

黃河中游的河口、渭河流域、涇河流域、北洛河流域以及龍門區(qū)間是黃河流域水土流失最為嚴(yán)重的區(qū)域。因此，應(yīng)重視黃河中游水土保持措施減沙減水作用分析。在水土流失防治過程中水土保持生態(tài)修復(fù)工程具有十分重要的作用價(jià)值，其不僅僅能夠高效的修復(fù)生態(tài)環(huán)境，加快水土流失防治腳步，還能夠促使區(qū)域經(jīng)濟(jì)更好的發(fā)展，因此，在黃河中游水土保持措施過程中應(yīng)大力開展修復(fù)生態(tài)環(huán)境工程。