中阳县武家庄生态修复项目区的水土保持效益研究

2012-02-05杨军

中国水土保持 2012年6期

杨军

(山西省水土保持科学研究所，山西太原030013)

山西省中阳县武家庄生态修复项目，属黄河水土保持生态工程建设项目之一。2005年5月，山西省水利厅以晋水保发［2005］20 号文向黄河上中游管理局报送了《中阳县黄河水土保持生态修复项目工程初步设计》。2005年8月，黄河上中游管理局以黄规计发［2005］49 号文对其初步设计进行了批复，项目正式立项实施。根据项目批复，中阳县水务局委托山西省水土保持科学研究所承担了专项监测任务。

1 项目区概况

1．1 自然简况

1．1．1 地形地貌

项目区位于中阳县城西部45 km 处的武家庄镇，总面积95 km2。地貌类型以黄土丘陵沟壑为主体，梁峁起伏，沟壑纵横。最高海拔2 100 m，最低海拔890 m。沟壑密度4．2 km/km2。据坡度分级资料，15°以下的面积18．62 km2，占总面积的19．6%;15°—25°的面积34．01 km2，占35．8%;大于25°的面积42．37 km2，占44．6%。

1．1．2 气象与水文

项目区属温带大陆性半干旱季风气候区，冬季寒冷干燥，春季多风少雨，夏季雨热同步，秋季凉爽湿润。据县气象站1971—2000年观测资料，多年平均气温8．2 ℃，极端最高气温35．6 ℃，极端最低气温－24．9 ℃，≥10 ℃的年积温为3 150 ℃。年均降水量497．1 mm，大多集中在6—9月份，期间降水量占年降水量的73．6%。年均蒸发量1 990．6 mm，相对湿度55%，无霜期182 d，年日照时数2 724．9 h。年均风速3．4 m/s，瞬时最大风速21 m/s，年大风日数21 d。

项目区水资源的补给主要依靠天然降水，丰枯年水量相差很大，河流均为季节性河流。多年平均水资源总量946．6 万m3，其中河川径流量765．58 万m3，地下水资源量181．02 万m3。项目区每年利用地下水资源量26 万m3，远远不能满足群众生产生活的需要。

1．1．3 土壤与植被

项目区的土壤主要以灰褐土、黄绵土为主，发育较差，易风化，黏化过程微弱，结构松散，有机质含量不高，抗蚀力很弱。

项目区植被分布不均，沿分水岭一带有少量天然林，面积79．2 hm2，随水流走向过渡为次生林、荒草地和耕地。植物种类主要有油松、杨树、桦树及落叶灌木丛，经济林树种主要以核桃、苹果为主。植被覆盖度在30%左右。

1．2 社会经济简况

项目区涉及武家庄镇的武家庄、张家庄、枣坪、福禄峪、刘家圪垛、穆家庄等6 个行政村，总户数395 户，总人口1 520 人，劳动力380 个，人口密度16 人/km2。共有耕地844．16 hm2，人均耕地0．56 hm2。

项目区主要以农作物生产为主，单产较低，仅能达到粮食自给略有富余。据统计，2004年底，粮食总产85．12 t，人均560 kg，农民年人均纯收入1 100 元，农村经济总产值250．8 万元，其中:农业产值70．22 万元，占28%;林业产值47．65 万元，占19%;牧业产值32．61 万元，占13%;工副业产值100．32 万元，占40%。由于项目区人少地多，荒草地面积大，所以林牧业发展潜力较大。

1．3 水土流失与水土保持情况

项目区为黄河中游多沙粗沙区，属国家划定的水土流失重点治理区。土壤侵蚀类型以水蚀为主，局部重力侵蚀亦较严重，汛期暴雨时经常形成细沟、浅沟，甚至切沟。水土流失面积94．2 km2，占项目区总面积的99．2%，年均土壤侵蚀模数1．35万t/km2，年输沙量127．17 万t。

严重的水土流失是自然因素与人为因素综合影响的产物，特别是人们不合理的生产活动，如陡坡开荒、毁林毁草、顺坡耕作、过度放牧等，是形成水土流失的主要诱因。多年来，为了治理水土流失，发展农业生产，项目区大力开展了以基本农田建设和林草植被恢复为主的综合治理。据2006年底的土地利用现状调查资料，累计建设梯田502．3 hm2、坝地168．0 hm2、滩地88．6 hm2，营造水土保持防护林6 567．12 hm2(包括天然林79．2 hm2)，人工种草504．06 hm2，发展果园经济林766．7 hm2，累计治理面积8 517．58 hm2(不计天然林)，治理度达90．4%。治理度虽然很高，但从治理措施来看，水土保持防护林的比例占到76．2%，这些林地，由于多种原因，毁坏较为严重，大多数为疏林地，所以很难起到水土保持作用。

2 生态修复计划完成情况

根据项目批复与计划安排，要求2006、2007年完成生态修复所有任务，但在2008年仍要进行水土保持生态修复效益监测。

2．1 生态修复计划完成情况

据2006年8月14日和2007年6月28日山西省水利厅水保局下达的投资计划，2年间共需完成生态修复面积64．3 km2，树立封育标志碑100 座，人工造林533．74 hm2，疏林人工补植554．90 hm2，人工种草55．97 hm2，人工抚育林地568．91 hm2。根据西安黄河监理公司2006、2007年的工程建设监理资料，人工造林、人工种草、人工补植和人工抚育措施的折算系数均达到90%以上，批复的生态修复工程计划已经全部完成，个别指标甚至超额完成。另外，为强化水土保持生态修复宣传，还建大型标志碑1 座。

2．2 生态修复监测设施建设与设备购置情况

原计划2006年新建径流小区2 个(小区长20 m、宽5 m)，配套建设集流池2 个，新建小流域量水堰1 座，购置水工251 型流速仪2 台。由于计划下达较晚，所以当年没有开工建设，仅购置了仪器设备，并通过野外实地考察，在王家圪塔和高家庄选定了新建的径流小区观测场地，在王家圪塔沟选定了小流域量水堰建设地址，同时进行了小流域的土地利用现状调查。2007年5月完成了2 处径流小区与1 处测流堰的设施建设，并开始观测产流产沙情况。

3 生态修复项目区径流泥沙监测成果与分析

3．1 径流小区产流产沙监测成果与分析

3．1．1 王家圪塔小区

王家圪塔小区地类为撂荒地，坡度20°，种有苜蓿，但出苗不全，长有一些天然杂草，2007、2008年7月中旬观测的植被覆盖率分别为45%和49%。

从观测资料可知，王家圪塔小区2007、2008年共发生了21次径流(见表1)，产流降雨量分别为221．2 和298．5 mm，占当年降水量的40．8%和84．8%。从表1 可以看出:2年平均，王家圪塔撂荒地小区年均径流总量为4．057 m3，年均径流模数为40 570 m3/km2;年均产沙总量0．452 5 t，年均土壤侵蚀模数为4 525 t/km2。对照山西省水保所多年来的坡耕地观测资料，径流量提高1．08 倍，土壤侵蚀量下降33．0%。由此来看，实行生态自然修复后，地表植被得到了有效恢复，控制水土流失效果较好。径流量较大的原因，主要是撂荒地多年未耕作，土壤较密实，暴雨不易很快入渗。

3．1．2 高家庄小区

高家庄小区地类为荒草地(荒山荒坡)，坡度16°，天然杂草丛生，2007、2008年7月下旬观测植被覆盖率分别为60%和65%。

从观测资料可知，高家庄小区2007、2008年共发生了15 次径流(见表2)。产流降雨量分别为305．4 和64．8 mm，占当年降水量的56．4%和11．7%。从表2 可以看出:2年平均，高家庄荒草地小区年均径流总量3．436 m3，年均径流模数为34 360 m3/km2;年均产沙总量0．107 1 t，年均土壤侵蚀模数为1 071 t/km2。对照山西省水保所多年来的自然荒坡观测资料，径流量减少14．2%，土壤侵蚀量减少96．1%。说明实行生态自然修复后，地表植被得到了有效恢复，控制水土流失效果良好。径流量较大的原因，主要是荒草地土体较密实，暴雨时极易产流。由于植被覆盖率高，所以土壤侵蚀量大大减少。

表1 王家圪塔小区2007、2008年径流泥沙观测计算成果

表2 高家庄小区2007、2008年径流泥沙观测计算成果

3．2 小流域产流产沙监测成果与分析

小流域选在王家圪塔沟，流域面积0．195 km2。据调查，流域的土地利用现状为:梯田4．30 hm2，占22．05%;沟坝地0．43 hm2，占2．21%;果园3．20 hm2，占16．41%;荒草地10．97 hm2，占56．26%;裸土陡崖0．6 hm2，占3．08%。治理度为40．7%，自然荒坡的植被覆盖率达60%～70%。2007、2008年，王家圪塔沟共发生了21 次径流(见表3)。

据表3 分析，王家圪塔沟2007、2008年年均径流总量为3 822 m3，年均径流模数为19 600 m3/km2;年均产沙量241．2 t，土壤侵蚀模数为1 236．9 t/km2。对照山西省水保所多年来的王家沟流域观测资料，径流量减少31．2%，土壤侵蚀量减少92.2%。从分析计算结果可知，流域的年径流量和输沙量均较少。其原因:一是流域的治理程度较高，治理措施发挥了拦蓄功能;二是封禁使大面积的荒坡植被得以自然恢复，对控制水土流失发挥了重要作用;三是雨型多为中到大雨，没有暴雨，且降水历时较长，雨强较小，故径流量和输沙量均较小。