从偏关河水沙变化看流域水土保持综合治理成效

李文清

(忻州市水文水资源勘测分局，山西忻州034000)

从偏关河水沙变化看流域水土保持综合治理成效

李文清

(忻州市水文水资源勘测分局，山西忻州034000)

水土保持;综合治理;水沙变化;偏关河

对偏关水文站1958—2008年实测降水、径流、泥沙资料进行了分析，发现在不同年代年降水量保持基本稳定的情况下，偏关河年径流量和年输沙量呈明显的逐年减少趋势，但与短历时暴雨和降水强度关系不大。这一水沙变化现象说明，经过几十年的水土保持综合治理，偏关河流域的水土流失得到了明显的控制，生态环境得到明显改善，水土保持综合治理成效显著。

1 流域概况及站网布设

偏关河系黄河的一级支流，发源于朔州市朔城区利民村，流经偏关县全境，于偏关县关河口村汇入黄河。流域面积2 040 km2，河道长125 km，流域平均宽度 16.3 km，总落差 910 m，平均纵坡6.52‰。偏关河流域地处晋西北黄土丘陵沟壑区，流域内植被稀疏，沟壑纵横，土壤大部分为沙壤土和黄土，土质细而疏松，易于冲刷，降水集中且多为局部暴雨，这些都是造成水土流失和河流含沙量高的直接原因。流域内偏关县面积1 095 km2，是山西省水土流失最为严重的区域之一。

流域内建有一处水文站——偏关水文站，从1956年设站至今，已积累了55年的水文观测资料，水文站控制流域面积1 896 km2;流域内布设有9处雨量观测站，除偏关站从1956年开始观测外，其他站大多从20世纪60年代开始陆续观测，共积累了400多个站年的雨量资料。

2 流域水土保持综合治理概况

偏关县水土流失面积占全县总面积的83%，生态环境恶劣，人民生活贫困。几十年来，县委、县政府立足于县情，带领全县人民平田整地、植树种草，利用世行贷款进行水土保持综合治理，狠抓以小流域为主的生态建设，大规模兴建淤地坝，发挥其拦沙、蓄水、淤地等综合功能，取得了令人瞩目的成绩，土壤侵蚀模数由20世纪60年代的10 000 t/(km2·a)减少到近年的1 100 t/(km2·a)。截至2010年底，偏关县在偏关河流域共建设基本农田1.478万hm2，营造乔木林9 600 hm2、灌木林2.388 万 hm2、经济林 293.1 hm2，种草1 472.3 hm2，实施风景治理3 114.7 hm2，建大中型淤地坝65座，其中骨干坝50座，淤地面积达220 hm2。水土保持综合治理对促进当地农业增产、农民增收、农村经济发展，巩固退耕还林还草成果，改善生态环境，再造秀美山川，全面建设小康社会以及有效减少入黄泥沙，具有重大的现实意义。

3 偏关水文站水沙特性分析

3.1 水沙时空分布特征

偏关河流域降水、径流、泥沙时空分布很不均匀，主要集中在汛期，特别是集中在每年7、8月份的几场局部暴雨中:汛期(6—9月)降水量占年降水量的74.8%(流域多年平均)，其中主汛期(7、8月)2个月的降水量占年降水量的49.9%;汛期径流量占年径流量的71.5%，主汛期径流量占年径流量的57.7%;汛期输沙量占年输沙量的98%，主汛期输沙量占年输沙量的87%以上，有些年份甚至一次洪水的输沙量即占到年输沙量的90%以上。产沙和输沙在短时段内高度集中是偏关河流域输沙量年内分配的一个重要特征。

自2005年开始，偏关河变成了季节性河流，暴雨时河里有短暂的洪水过程，洪水过后则流断河干，汛期径流量实为年径流量，汛期输沙量即为年输沙量。

3.2 水沙年际变化过程

流域多年(1958—2008年)平均年降水量446.9 mm，单站年最大降水量1 030.8 mm(利民站1959年)，年最小降水量144.5 mm(下水头站1960年)，逐年降水量有枯有丰，也有连续丰水和连续枯水的现象，但总的看来还是在多年平均值附近摆动(图1)。

图1 偏关河流域年降水量变化过程线

偏关站实测多年平均年径流量3 204万m3，其中最大为12 470万m3(1967年)，最小为138万m3(2007年)，径流量随降水丰枯而变化，但整体明显呈逐年减少趋势且减少幅度很大(图2)。

图2 偏关水文站年径流量变化过程线

多年平均年输沙量1 018万 t，最大年输沙量5 510万t(1967年)，输沙量随径流量的变化而变化，整体明显呈逐年减少趋势且减少幅度很大(图3)。

图3 偏关水文站年输沙量变化过程线

多年平均含沙量为267 kg/m3，最大断面平均含沙量为1 180 kg/m3(1967年8月13日)，逐年平均含沙量在多年平均值附近上下摆动，稍有减小但不明显(图4)。

图4 偏关水文站年均含沙量变化过程线

3.3 不同年代水沙特征值统计及演变规律分析

对偏关水文站51年(1958—2008年)不同时段的降水量、径流量、输沙量、含沙量资料进行统计分析的结果(表1)表明:降水量除20世纪80年代偏枯外，其他年代均接近或略高于多年平均值，但径流量和输沙量呈逐年递减趋势。其中:20世纪70年代相对于60年代、80年代相对于70年代递减幅度很大，这除了受80年代枯水影响外，主要与70、80年代“农业学大寨”改造自然、平田整地分不开，很多山坡地变成了梯田，水土流失得到了较好的控制;进入90年代，植树种草、大面积开展水土流失综合治理，一定程度上改变了降水产流产沙机理，从而使年径流量和年输沙量逐年递减;进入21世纪，水土流失严重的山区在国家出资补贴大搞退耕还林的同时，用世行贷款进行水土保持综合治理，特别是水利部门投资大量兴建中小型淤地坝和骨干坝蓄洪拦沙，对调节河流水沙起到了重大作用。经过水土保持综合治理，2000—2008年降水量虽然偏丰，但径流量和输沙量却大幅度递减。

表1 偏关水文站不同时段水沙特征值

以上分析说明，在年降水量保持基本稳定的情况下，年径流量和年输沙量大幅度减少的主要原因是几十年来水土保持综合治理的作用，水土保持措施蓄水拦沙效果显著。至于含沙量变化幅度不大，没有明显规律，这可能与特殊的自然条件和人类活动有关，如局部的暴雨侵蚀、洪水对沿河两岸沙性土质的冲刷以及生活垃圾随意向河沟倾倒等。

3.4 降水量相近年份径流、泥沙变化

选择有代表性的特殊年份，如丰水年的1967、1995年，偏丰年的 1969、1979、1988、2004年，接近正常年份的 1975、1990、2005年，进行水沙特征值对照分析，其结果为:在年降水量接近的年份，无论是丰水还是平水，随着时间的推移，年径流量、年输沙量、年均含沙量均有不同程度的减少。如:1975、1990、2005年的年降水量分别为 457.9、469.7、452.7 mm，年径流量分别为3 505万、1 043万、307万m3，年输沙量分别为1 230万、264万、55万 t，年均含沙量分别为 351、254、179 kg/m3。由此可知，偏关河流域水保综合治理的效果在不断增大，治理措施在不断完善(表2)。

表2 偏关水文站降水相近年份水沙特征值对照

4 降水对流域产沙的影响

4.1 短历时暴雨对流域产沙的影响

表3是偏关河流域不同年代、不同短历时暴雨特征值，按时序分段统计流域内最大 10 min、60 min、360 min、1 440 min、3 d的平均降水量。由表中可看出:除20世纪80年代枯水年份各个不同历时降水量偏小外，其他年代5种不同时段的短历时暴雨值变化范围均很小，接近多年平均值。这也从另一个角度说明短历时暴雨和年降水量一样，对偏关河流域产流产沙逐年减少的时序变化特征的影响并不明显。

表3 偏关河流域实测短历时暴雨特征值

4.2 降水强度对流域产沙的影响

这表明，在过去的几十年间，偏关河流域降水结构有所变化，高强度降水在量级和次数上存在波动变化的态势，但与流域径流、泥沙明显逐年减少的变化特点不相一致，从而说明偏关河径流量和输沙量逐年减少受降水集中程度即雨强影响并不显著，主要与水保综合治理有关。

表4 偏关河流域不同强度降水量统计

5 结语

偏关县是山西省水土流失最为严重的县份之一，由于地处晋陕蒙接壤区，是我国较早开展水土保持综合治理和监督执法管理的区域。从目前偏关水文站测得的水沙资料看，年径流量和年输沙量明显逐年减少，这主要是水土保持综合治理措施发挥了巨大的作用。但是，从水流含沙量减少并不显著的角度分析，可知边治理边破坏的现象还时有发生，局部暴雨洪水对岸坡的侵蚀仍较严重，所以监督执法管理工作任重而道远，今后要大力加强这方面工作。

P333;S157.2

A

1000－0941(2012)06－0018－03

李文清(1968—)，男，山西偏关县人，工程师，主要从事水文水资源勘测工作。

2012－01－15

(责任编辑 赵文礼)