天保工程的实施对大夏河流域内各水文要素的影响分析

王玉平

(甘肃省临洮水文水资源勘测局，甘肃 临洮 730500)



天保工程的实施对大夏河流域内各水文要素的影响分析

王玉平

(甘肃省临洮水文水资源勘测局，甘肃 临洮 730500)

生态环境是人类生存和发展的基本条件，实施天保工程是改善生存环境的最好措施，以大夏河流域实施的天保工程项目为依据，通过划分2000年以前和以后两个时段，分析天保工程的实施对大夏河流域的降雨、径流、泥沙、水质等水文要素指标的影响。分析结果表明，实施天保工程以来对水文要素的影响，从短期来看影响趋势微弱；但从中长期来看，对维持水资源循环平衡、防灾减灾等方面必然起到积极有效的作用。

流域概况；天保工程；水文要素变化；大夏河流域

1998年长江流域发生特大洪水后，使人们尝试到破坏生态环境后的恶果。之后党中央、国务院提出“全面停止长江黄河流域上中游的天然林采伐，森工企业转向营林管护”的精神，2000年启动实施长江上游、黄河上中游地区天然林资源保护工程，简称“天保工程”。甘肃划定12个天然林保护区工程实施范围，包括白龙江、洮河、小陇山、太子山、大夏河、岷江、康南、子午岭、关山、兴隆山、连城、祁连山等。本课题注重研究实施天保工程项目以前(1990～1999年)和以后(2000～2010年)两个时段，大夏河流域的降雨、径流、泥沙、水质等水文要素指标变化情况。

1　流域概况

大夏河属黄河水系，源于甘南高原甘、青交界的大不勒赫卡山南北麓，源地海拔高程为4 240 m。水源有两处，北源出自青海同仁县南部经多洼进入夏河县，西源出自夏河县西部的加威也喀东南侧，两源在夏河县桑科汇合，形成干流，经夏河县城东北流出，出土门关进入临夏盆地，过临夏市后至康家湾注入刘家峡水库。河道全长203 km，流域面积6 843 km2，平均坡降0.96%，多年平均气温为2.3℃，多年平均降水量为400～600 mm，多年平均径流量为8.660×108m3，多年平均输沙量为111×104t。流域上游宽、大，支流多、长，下游狭、小，支流短、少，呈蘑菇形。

土门关以南为上游，石质山原，为甘南高原与黄土高原的过渡地带，海拔较高，大部分地区都在3 000～4 000 m，表现为夏季短促，冬季漫长，气候多变，植被良好，四季不甚分明，夏季气候变化剧烈，潮湿多雨，暴雨频繁，主要灾害性天气为冰雹。土门关以北为中下游，属陇西黄土丘陵区，山巅岩石裸露，沟壑纵横，植被较差，暴雨、泥石流、滑坡严重。

2　天保工程实施情况[1-2]

甘肃省天然林保护工程实施区总面积31 476.5万亩，占全省总面积的49.4%，工程从2000年～2010年共11年时间，分两期进行，其中2000年～2005年为第一期，2006年～2010年为第二期，工程总投资39.77亿元，其中中央补助31.82亿元，省内配套7.95亿元。主要建设任务和目标：一是森林保护总面积395.6万 hm；二是封山育林26.5万 hm；三是飞播造林26.41万 hm；四是人工造林15.1万 hm。这些任务全面完成后，工程区可新增森林面积68.7万 hm，森林覆盖率由原先的18.48%提高到22.13%，可加快林区的经济发展，为再造陇原秀美山川打下了良好的基础。

大夏河流域纳入国家天保工程实施范围后，于2000年10月正式启动实施天然林资源保护工程，到2011年已实施结束。据2011年年初统计数据显示，大夏河流域森林覆盖面积从2000年的3 000 hm增加到现在的4 200 hm，覆盖率比原先增加了40%，成效显著。另外从工程建设实施情况来看，管理办法得到了与时俱进，人员结构得到了调整，解决了一部分职工的生活问题。具体实施过程中采取多林种、多树种，针阔结合、乔灌结合的方法，因地制宜，宜乔则乔、宜灌则灌、宜草则草，是流域内森林植被大面积增加，有效遏制了水土流失，减少了洪水、滑坡和泥石流等自然灾害。随着森林植被的迅速恢复和增加，工程保护区地下水增加，一些干枯的水源和泉眼又开始出现了流水。

3　对水文要素影响分析[3-4]

3.1降水量

对流域内甘加、夏河、清水、大草滩、双城、罗家集、漫路和折桥8个雨量代表站降水量资料按两个时段统计系列资料，统计结果见表1。从表1统计数据说明：(1)受地域的差异的影响，降水量自南向北逐步减少；(2)降水量主要受季风气候的影响，流域补给型式主要是季节性暴雨；(3)年内分配很不均匀，各站的降水量夏多冬少，导致水资源的季节分配和地区分布不均匀，5～10月降水量约占全年降水量的80%左右，量级和强度比较大的暴雨过程多出现在7～8月，其主要集中在短历时时段内，时程分配多集中在12 h甚至6 h之内；(4)降水量年际变化大的特点，从上游到下游变差系数大致在0.20～0.25之间；(5)另外本次研究最主要的一点，按两个系列统计分析，2000～2010年年降水量系列平均值都大于1990～1999年年降水量系列平均值，也就从侧面反应出天保工程的实施对流域内降水趋势有影响，降水量系列平均值增加。

表1　代表站不同系列雨量特征值统计表

3.2径流量

3.2.1补给来源

大夏河流域地表水资源以地下水、冰雪融水、暴雨与淫雨补给为主。季节性暴雨补给是河流产生径流的主要来源，主要集中在5～10月，洪水历时短，笼罩面积小，暴涨暴落；淫雨笼罩面积大，洪水历时长，峰型肥胖；地下水补给是降水经流域下垫面下渗后缓慢从地下含水层流出补给河流；冰雪融水是冰川和固体降水量消融形成地表径流。

3.2.2区域性分布

径流的分布受降水、气候、地形、植被、土壤、地质及人类活动的影响。据统计流域内地表水资源量为11.0×108m3，夏河站上游的区域植被较好，集水面积为1 692 km2，天然来水量2.545×108m3，年径流模数为4.700；夏河～双城区间集水面积为4 452 km2，来水量为5.079×108m3，区间径流模数3.618，为大夏河流域产水率最高的区域；双城站到折桥站区间，集水面积699 km2，区域植被条件逐渐变差，区域的产水率也相应减少，来水量为1.036×108m3，径流模数为4.700；各区间径流模数见表2。从表2看出，折桥站77.15%的水量来自于双城站，说明双城站以上流域是大夏河的主要产流区。

表2　径流代表站占各产流区径流模数

3.3.3年际变化的影响

径流年际变化特征常用变差系数Cv表示，Cv反映一个流域径流过程的相对变化程度，Cv值大表示径流的年际丰枯变化剧烈，对水资源的利用不利。对代表站两个时段系列资料进行统计，统计结果见表3。

表3　代表站不同系列年径流变化特征统计表

由表3统计数据显示：除代表站夏河外，双城、折桥两个时段系列的年径流平均值都明显增加，双城站2000～2010年系列平均年径流量比1990～1999年系列平均年径流量增加0.138×108m3，增加率为2.14%。而流域内变差系数Cv值有所减小，说明1990～1999年之间径流量年际丰枯变化剧烈，而2000～2010年之间径流量年际变化趋于平缓。

另外对流域内3个径流代表站两个时段的年径流量点绘年际变化趋势过程线，从图上可看出：(1)径流过程的变化规律呈锯齿状高频振荡；(2)径流年际变化过程有丰枯变化周期；(3)径流过程的变化趋势明显成2个系列。经分析以上三种趋势的主要原因有以下几个方面：(1)流域内人类活动的影响，如2000年之前人为对植被的破坏造成；(2)人为灌溉以及小电站的发电引水等引起的变化规律呈锯齿状高频振荡；(3)2000年以后实施的天保工程对大夏河流域径流量的影响，使得变化趋势成明显2个系列。但从总体趋势分析，从1990年后径流出现枯水阶段，总体出现衰减趋势。

3.3含沙量

河流泥沙输移是河流中重要的水文现象，它对于河流的变迁有重大的影响。泥沙的多少主要与流域的气候因素、下垫面因素和人类活动有关，时空分布变化与流域内自然因素与人类活动的交互作用密切相关。?因此本课题分析天保工程实施对泥沙的变化趋势影响很有必要。由于代表站夏河无泥沙观测项目，只能对下游代表站双城和折桥年输沙量按两个时段进行统计，统计结果见表4。

表4　代表站不同系列年输沙量变化特征统计表

经过统计显示：(1)泥沙年际间波动平缓，大小年份交替出现，通过点绘平均含沙量差积累计曲线，从图上反映出没有明显周期变化，累计系列呈不规则锯齿状，分析原因主要是由于流域内工程建设增沙和水利水电工程拦沙的影响；(3)后一个时段系列输沙量值明显小于前一个时段系列输沙量值，分析主要还是由于2000年后大夏河流域实施的天保工程的影响，使得整个流域内水土流失减少。

3.4水质

对大夏河流域内夏河、临夏、双城和折桥4个水质监测点的29项常规水质化验资料按两个时段进行统计。按照《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)[5]为分级和评价依据，利用数学模型[6]SN10XN8XN6XN4XN2X,其中S为监测总项目，N10X为监测值为10分的项数，以此类推，污染表达式为SWJ-C。

统计分析数据结果来看，中上游水质基本平稳，为评价Ⅰ级，即地表水二类水体；临夏监测断面以上水质2000年后变化趋势逐渐转好，由2001年度的评价Ⅲ级上升为2005年度、2010年度的Ⅰ级，即由地表水四类上升为二类水体；下游折桥监测断面水质基本区域稳定，但水质较差为评价Ⅱ～Ⅲ级，即地表水三、四类水体，通过分析发现主要由于折桥采样断面以上有临夏市明胶厂、绒线厂、地毯厂等企业的工业废水和临夏市生活污水，农业生产中大量使用农药、化肥等各种污染物随水土流失汇入大夏河，致使折桥监测断面水质不达标，甚至污染严重。2008年后临夏市政府加强了污染源控制、关闭污水处理不合格厂房等措施，下游的水质明显得到改善。但从全流域分析水质，2000年以后实施天保工程以来，大夏河中上游水质明显得到改善。

4　总体分析

本论文在充分考虑天保工程实施的背景和阶段性目标的同时，针对天保工程实施前、后对大夏河流域各水文要素指标的影响分析，从分析表明：(1)从2000年后流域内降水量系列平均值增加，但变化趋势微弱；(2)从2000年后流域内径流量系列平均值增加率为2.14%，而流域内变差系数Cv值有所减小，说明1990～1999年之间径流量年际丰枯变化剧烈，而2000～2010年之间径流量年际变化趋于平缓；(3)通过两个时段泥沙数据的分析，天保工程实施减少的流域内的泥沙输送量，使得整个流域内水土流失减少；(4)从水质变化情况来看，实施天保工程以来，大夏河中上游水质明显得到改善。

4　结语

大夏河流域天保工程的实施，从客观方面分析有利的改善了流域生态环境，也在一定程度上保护和恢复了天然林资源，实现森林的可持续经营，也对流域内水资源的影响将起到积极作用。同时对维护国土生态安全发挥了重要保障作用，为经济社会可持续发展奠定了基础，也为建设大夏河流域生态屏障作出了重要贡献。但从主观方面分析天保工程是一项长期而艰巨的任务，还存在一些制度不健全，措施实施不到位，人们的思想意识不到位，维护和保障等方面的影响，导致了工程实施起来较难，甚至影响工程实施的进度。

[1]王顺彦.甘肃天保工程区投入政策问题研究.甘肃林业.2008(3):28-30.

[2]王顺彦.甘肃天保工程区可持续发展研究.北京林业大学.2008.

[3]陈满祥，陈满祥水文水资源论文集[R].兰州.兰州大学出版社.2002.

[4]水利部.水文资料整编规范(SL247-2012).北京：中国水利水电出版社.2012.10.

[5]国家环境保护总局.地表水环境质量标准(GB3838-2002).中国环境科学出版社出版.2002.4.

[6]赵梅.大夏河地表水水质评价分析及变化特征.甘肃科技.2012.6：28(12).

2016-06-14

王玉平(1974-)，男，甘肃岷县人，工程师，主要从事水文资料分析计算及水资源调查评价工作。

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