聂家河小流域坝系效益监测及建议

2012-07-26胥世斌苟忠明

中国水土保持 2012年8期

胥世斌，苟忠明

(西吉县滥泥河流域水土保持试验工作站，宁夏西吉756200)

1 聂家河小流域坝系基本情况

聂家河小流域为黄河流域渭河水系葫芦河一级支流滥泥河的一级支沟，属黄土丘陵沟壑区第三副区，流域总面积46.57 km2。流域多年平均气温5.3℃，年平均日照时数2322.3 h;年均降水量420 mm，降水总量少，且时空分布不均，年际变率大。聂家河流域水土流失以水蚀为主，兼有重力侵蚀，有水土流失面积44.9 km2，占流域总面积的96.4%，年径流模数2.3万m3/km2，年侵蚀模数6880 t/km2。截至2005年年底，流域总人口6615人，劳动力2646人;耕地面积3344.1 hm2，占土地总面积的71.8%;年人均纯收入仅643元;水土流失总治理度40.2%。聂家河坝系建设以原有骨干工程为基础，共建设各种坝21座，其中骨干工程8座、中型淤地坝10座、小型淤地坝3座。坝系工程于2004年全部竣工并通过验收，投入使用。

2 坝系监测技术方案

2.1 工程建设动态监测

工程建设动态监测主要包括坡面治理动态监测和沟道工程建设监测两部分内容。坡面治理动态监测的内容是坡面治理工程的数量及其变化，主要应用遥感监测方法，利用SPOT卫星影像，采取计算机解译和现场实地核实相结合的方式对流域土地利用情况进行了监测。同时，对各年度流域内水土保持工程的建设情况进行调查，统计得出聂家河流域坡面水土保持治理措施及土地利用动态变化数据。沟道工程建设动态监测的内容是沟道坝系工程的数量及其变化，主要采用实际调查和查阅资料相结合的方法进行。均为每年监测一次。

2.2 拦沙蓄水监测

包括蓄水、拦沙、输水、输沙、用水情况监测。①蓄水监测。主要监测淤地坝每年的水位、水面和蓄水量变化情况。根据水位变化情况，推算水面变化情况;根据水位变化情况和水面面积，计算蓄水量。汛期每月1日、15日分别观测水尺水位一次，有降雨径流产生时，每次雨后加测一次。②拦沙量监测。主要监测坝系全年的泥沙淤积厚度、淤积量和拦沙量变化情况。一般利用自制泥沙沉积板进行监测，每年监测一次。③输水输沙监测。具体监测方法为:在流域出口处的淤地坝后建设卡口站，在卡口站量水堰边墙设水尺、自记水位计，在自记水位计记录输水量的同时，人工记录水位变化，计算输水量，与自记水位计进行比较。同时取水样测量泥沙输出情况。④用水及效益监测。用水及效益监测主要是监测淤地坝拦蓄的水资源的利用情况和利用效益。用水情况通过实地调查获取，通过记录取水设施的流量及时间进行统计计算，推求用水量;用水效益则根据实测灌溉作物的产量、经济效益进行记录、计算。每次用水时详细观测并记录。

2.3 坝地利用及增产效益监测

主要监测淤地面积、坝地利用状况、开始利用年份、利用率。对由于淤地坝建设产生的农业增产(粮食、果品、饲草、牲畜及其他农产品)与农民增收情况，通过典型农户(与典型淤地坝)定点调查获取。每年监测一次。

2.4 坝系工程安全监测

坝系工程安全监测包括坝体及其泄水建筑物安全监测和坝系安全运行监测两部分内容。坝体及其泄水建筑物安全监测重点是淤地坝坝体及其泄水建筑物在运行期间有无坝体滑坡、冲刷、渗流、沉陷、裂缝等问题;坝系安全运行监测的内容包括病、险坝数量及毁坏坝情况。坝系工程安全监测方法以巡视检查为主，抽样调查为辅。

3 聂家河流域淤地坝建设效果分析

3.1 小流域工程建设动态分析

3.1.1 坡面治理程度

坡面治理程度是衡量小流域坡面治理情况的指标，其值为坡面累计治理面积与坡面水土流失面积的比值。监测结果显示，2005年聂家河流域土地利用仍然以坡耕地为主，坡耕地面积占流域总面积的47.86%，其次为水平梯田和天然草地，分别占流域总面积的12.35%和11.1%，流域水土流失总治理度40.2%。监测期间，聂家河流域坡面水土保持治理措施及土地利用情况变化不大，截至2010年年底，流域水土流失总治理度为 41.9%。

3.1.2 淤地坝数量及结构比例

聂家河小流域坝系于2004年10月全部竣工，累计完成骨干坝8座，中型淤地坝10座，小型淤地坝3座。骨干坝、中型淤地坝、小型淤地坝之间的配置比例是1∶1.25∶0.375。

3.2 坝系水沙情况分析

3.2.1 产沙情况

据监测，2006—2010年，聂家河小流域产沙量分别为20956.5、25613.5、22549.43、19653.65 和 18628 t，总体呈下降的趋势。

3.2.2 拦沙情况

拦沙量采用自制泥沙沉积板进行监测。监测结果为:2006—2010年，聂家河流域坝系的拦沙量分别为1426.10、1353.32、881.08、696.82 和 1015.04 t，从聂家河流域坝系拦沙量的变化可以看出，坝系拦沙量基本呈逐渐下降的趋势;尽管如此，也并没有泥沙输出流域。

从不同类型淤地坝的拦沙量情况看，骨干坝、中型坝和小型坝所拦蓄的泥沙比例分别为93.69%、5.72%和0.60%，骨干坝的拦沙作用在坝系中起到决定性作用;从单位面积拦沙量分析，骨干坝为 33.99 t/km2、中型坝为 3.8 t/km2、小型坝为 2.67 t/km2，骨干坝的单位面积拦沙量远高于中型坝和小型坝，其拦沙作用非常显著。

3.2.3 小流域出流情况

聂家河流域由于坝系工程建设得比较完整，加之监测期内降雨量不大，降雨稳定，所以流域卡口站只有2007年有输水输沙资料，但数量较少。

3.3 坝地利用情况分析

由于聂家河流域坝系建成时间较短，所以2006—2010年所有坝均还没有形成坝地，监测工作主要以坝系的用水及利用效益为主。

3.3.1 蓄水情况

2006—2010年，聂家河小流域坝系的水面面积分别为56.98、61.181、53.8、46.3 和 40.28 hm2;年末蓄水量分别为110.35 万、122.36 万、113.97 万、97.05 万和72.51 万m3。从聂家河小流域坝系的水面面积变化情况可以看出，除了2007年坝系水面面积增加外，其他年份坝系水面面积呈逐渐下降的趋势;年末蓄水量除了2007年有所增加外，其他年份基本呈逐渐下降的趋势。

3.3.2 用水情况

2006—2010年，聂家河小流域坝系的年用水量分别为5.20万、3.776 万、6.314 万、4.36 万和4.08 万 m3。

3.3.3 水资源利用效果

2006—2008年，聂家河流域利用坝系拦蓄的水实施灌溉面积分别为 5.33、4.38、4.4 hm2，年产值分别达到 21.8 万元、20.88万元和17.47万元。2009年，灌溉面积9.07 hm2，年产值达到23.55万元;2010年，灌溉面积13.33 hm2，年产值达到28.5万元。同时还利用坝系拦蓄的水资源解决了周边1300人、420头(只)大家畜的饮用水问题。

3.4 坝系工程安全情况

2006—2007年，聂家河流域坝系工程基本安全，没有出现水毁和病险状况。2008—2010年，张武脑中型坝出现病险情况，主要问题是坝体渗水，由于缺乏维修资金，所以一直没有维修，之后坝内也不再蓄水。

3.5 小流域坝系建设效果综合分析评价

聂家河小流域在不同治理阶段的监测数据详见表1。

表1 聂家河小流域年度治理与蓄水量、拦沙量情况

从表1可以看出，虽然2006—2010年聂家河流域治理面积变化不大，但仍呈增加的趋势，而其对应年度的年末蓄水量、拦沙量基本上呈逐渐下降的趋势。虽然年末蓄水量和拦沙量受年度降水量和降雨类型影响较大，但一定程度上可以说明，治理程度和年末蓄水量、拦沙量呈反比关系，即坡面治理程度越高，年末蓄水量和拦沙量越低;同时，随着治理措施水土保持功能的逐步完善，其蓄水拦沙的作用也越加明显，从其对应的流域产沙量也可以看出相同的趋势，说明聂家河流域的水土流失和产沙量逐渐减少，其生态系统逐渐向良性方向发展。

经过5年多的运行，聂家河小流域坝系建设效果比较明显，具体表现为:

(1)小流域坝系可以有效控制水土流失，生态效益明显。聂家河坝系建成后，流域自身的保土保水能力逐渐增强;坝系工程抬高了侵蚀基准面，稳定了沟坡，控制沟床下切和沟岸扩张，保护了农田;流域内生态环境进一步改善，减少了泥沙下泄。

(2)小流域坝系有效拦蓄了降水资源，为农业灌溉提供了水源，经济效益明显。聂家河小流域坝系年拦蓄水资源总量100万m3左右，这些水资源成为农业灌溉的重要水源，当地农民充分利用水资源发展高效、优质、特色农业种植，经济效益十分显著。

(3)为发展壮大多种经营提供了水源保证，保护了退耕还林(草)成果，社会效益明显。聂家河坝系工程的建设，使当地群众通过库内蓄水，在沟道两岸水浇地发展以种植、养殖为主的日光温室、塑料大棚成为可能;旱涝保收的坝地面积不断增加，促使当地农民逐步改变广种薄收的农作方式;加快陡坡地还林还牧，发展多种经营，加快了山区群众脱贫致富和生态建设的步伐;坝系拦蓄的水资源还可以解决当地人畜饮水问题。