安家沟流域侵蚀沟道现状利用模式及效益分析

林桂芳

(定西市水土保持科学研究所，甘肃 定西 743000)

安家沟流域侵蚀沟道现状利用模式及效益分析

林桂芳

(定西市水土保持科学研究所，甘肃 定西 743000)

侵蚀沟道；利用模式；效益分析；安家沟流域

对安家沟流域内9条500 m以上沟道进行分级，其中：一级沟道3条、二级沟道3条、三级沟道2条、四级沟道1条。水保措施现状总体布局是：建立工程措施与植物措施对位配置，沟坡与沟底层层拦截、上下游立体拦蓄的水沙利用体系。调查了安家沟流域不同分级侵蚀沟道对位配置的治理模式，并对综合利用产生的拦蓄、经济、社会和环境效益进行了分析。

黄土高原沟道系统既是区域侵蚀产沙的主要源地，又是控制水土流失、恢复与重建生态环境的基本治理单元，对其侵蚀现象与规律的探究，作为黄土高原生态环境治理中重要的研究课题，得到了科研和管理部门的关注[1-2]。针对不同的沟道形态和类型布设不同的水土流失防治措施，对于治理流域水土流失、调整土地利用结构、发展经济及保护生态环境具有普遍的理论意义和实用价值。本研究以甘肃省定西市安家沟流域为例，调查不同类型侵蚀沟道利用现状，分析不同类型侵蚀沟道在不同的利用模式下产生的效益。

1 研究区概况

安家沟流域为定西市水土保持科学研究所的科学试验基地，地处定西市安定区凤翔镇，位于104°38′13″～104°40′25″E、35°33′02″～35°35′29″N。安家沟是黄河流域祖厉河水系关川河的一条小支沟，属黄土丘陵沟壑区第Ⅴ副区，流域面积8.56 km2，海拔1 900～2 250 m，相对高差350 m，平均坡降86‰。属中温带半干旱气候区，年均气温6.3 ℃，年均降水量427 mm，降水量少且年际年内分布不均，7—9月份降水量占全年的60%以上，且多以暴雨形式出现，植被以干旱草原植被类型为主。

2 沟道特征调查

对安家沟流域内9条500 m以上的沟道进行分级，其中：一级沟道3条、二级沟道3条、三级沟道2条、四级沟道1条[1,3]。一、二级沟道主支沟系数介于0.02～0.04之间，均属半主沟型沟道，开析度在0.47～0.71之间，属于开析、半开析型沟道，割裂度指标介于0.38%～1.06%之间，均属中度割裂型，沟道呈U形，以水力侵蚀为主，兼有重力侵蚀，水土流失较严重。三、四级沟道主支沟系数介于0.11～0.30之间，均属主沟型沟道，开析度在0.28～0.58之间，均为半开析型，其中：三级沟道介于中度割裂向强度割裂的过渡阶段，沟道呈U形，以水力侵蚀为主，兼有重力侵蚀，水土流失严重；四级沟道割裂度指标介于4.24%～6.56%之间，属强度割裂型，沟道呈V形，以水力侵蚀为主，兼有重力侵蚀，水土流失非常严重。从上述量化分析可以看出，安家沟流域一、二级沟道在形态上极为相似，三、四级沟道主沟的形态基本接近，因此在开发利用模式选择上也要考虑这一点。

3 侵蚀沟道水保措施现状调查

安家沟流域侵蚀沟道水保措施现状总体布局是：建立工程措施与植物措施对位配置，沟坡与沟底层层拦截、上下游立体拦蓄的水沙利用体系。

安家沟流域沟道总面积1.72 km2，沟道利用面积1.34 km2，现有的工程措施主要有骨干坝、中型淤地坝和谷坊，其中：骨干坝2座，分别位于马家岔沟和安家沟流域出口；中型淤地坝3座，包括马家岔支沟1座、安家沟上游2座。5座坝坝址以上控制面积5.42 km2，总库容261.80万m3，滞洪库容180.15万m3，拦泥库容81.65万m3，淤地面积44.05 hm2。查阅历史资料，谷坊约有35座，分别位于流域上游的支毛沟内，现已基本淤平，仅有残存的痕迹。现有的植物措施树种主要有沙棘、柠条、杨、柳、榆等乔灌木，其中：沟道盐碱坝地主要营造红柳林；阴坡以沙棘为主，阳坡以柠条为主，沟道底部以红柳、杨树、柳树为主；沟坡以水平阶、水平沟整地为主，沟底为穴状整地。截至目前，安家沟流域共营造水保林80.73 hm2，种草9.59 hm2，水平阶及水平沟整地4.53 km。安家沟流域侵蚀沟道水保措施现状调查结果见表1。

表1 安家沟流域侵蚀沟道水保措施现状

4 侵蚀沟道综合利用模式

安家沟流域沟道利用包括沟坡和沟底。沟坡包括沟坡线以下至沟底区域，是流域内拦蓄坡面水下沟的最后一道“防线”，治理中主要是通过实施坡面整地进行造林种草，着力建设坡面径流拦蓄下渗措施，遏制产流，固土护坡。沟底是指从沟头开始至流域出口的沟道底部区域，比降较大的一级支沟沟底治理以谷坊、沟头防护措施为主来控制沟底下切、沟头前进，遏制溯源侵蚀；二级支沟沟底主要以中型淤地坝为主拦泥淤地；三级支沟在主沟道修建骨干坝，拦截沟道自产径流泥沙和流域上游防护系统没有拦截完的径流泥沙，同时在沟口配套红柳林、沙棘等植物措施[3-4]，抬高侵蚀基准面，控制水土流失。依据安家沟流域侵蚀沟道特征，对不同类型沟道采取不同的利用模式。现状综合利用模式见表2。

表2 安家沟流域侵蚀沟道现状综合利用模式

5 侵蚀沟道综合利用效益分析

(1)拦蓄效益。1970年以前，受社会经济条件的制约，在安家沟流域治理中坡耕地主要采用水土保持耕作法，减沙作用主要体现在坡面水平阶等水土保持工程措施和沟道中淤地坝的拦泥蓄水作用，但是水平阶、淤地坝会很快淤满而失去拦蓄能力，水土流失问题并没有得到根本解决。1957—1971年平均土壤侵蚀模数比治理前1956年的11 038 t/(km2·a)减少了35.63%，但仍高达7 105 t/(km2·a)，径流模数为17 315 m3/(km2·a)。1982年之后大规模开展梯田建设，以反坡梯田为主体的造林整地工程的大面积应用，使水土保持工程拦蓄标准大幅度提高，水土保持措施效益明显提高，流域治理程度明显加快：1983—2001年平均土壤侵蚀模数降低到1 685 t/(km2·a)，比1956年减少了84.73%，比治理初期(1957—1971年)的7 105 t/(km2·a)减少了76.28%；径流模数由治理初期的17 315 m3/(km2·a)减少到1982—2001年平均的9 177 m3/(km2·a)，减少了47.00%，2002—2007年平均值更是减少到3 125 m3/(km2·a)，比治理初期减少了81.95%。

(2)经济效益。安家沟流域侵蚀沟道利用的经济效益主要是测算淤地坝等产生的间接经济效益。一是拦泥保土效益，主要是计算淤地坝建设对下游产生的效益。安家沟流域5座淤地坝拦泥效果按85%计算，清淤费按10元/m3计算，则可节约下游沟道清淤费694.03万元。二是人畜饮水效益。淤地坝工程的建设可以解决当地人畜用(饮)水难问题。安家沟流域淤地坝蓄水量达21.65万m3，按大牲口平均每日用水0.04 m3测算，10年内可满足1 482头大牲口的饮水需求；安家沟流域共有387户，按保守测算每户每年取水节约60个劳动日、每个劳动日工价60元，年人畜饮水效益约为139.3万元，仅人畜用(饮)水一项每年每户可节约资金3 600元。

(3)社会效益。淤地坝工程解决了安家沟流域内人畜饮水困难，使当地农户在农闲时可以外出务工，提高副业收入；以坝代路，改善了交通，节约了运输费用，降低了生产成本，极大地缩短了当地孩子上学的路程；利用坝地种植农作物，增加了农民收入，加快了当地群众脱贫致富奔小康的步伐；沟道中的林草为畜牧业的发展提供了充足的饲料来源；农、林、果业的共同发展催生了众多的经商户，使山里人走出了山门，奔向了市场，获取了可观的收益。

(4)生态效益。随着水土流失得到有效控制，流域内环境资源得到充分利用，生物容量显著增加，气候环境得到明显改善，植被覆盖率大幅提高，超过了75%。

[1] 王丽洁，孛永明，陈瑾.定西市黄土丘陵沟壑区第Ⅴ副区侵蚀沟道分级分类研究[J].中国水土保持，2015(3):43-45.

[2] 李广,黄高宝.雨强和土地利用方式对黄土丘陵区水土流失的影响[J].农业工程学报,2009,25(11):85-90.

[3] 刘林,王小平,孙瑞卿.半干旱黄土丘陵沟壑区沟道侵蚀特征研究[J].水土保持研究,2015,22(1):38-43.

[4] 伍飞舟,杨卓,牛健植,等.黄土高原丘陵沟壑区土地利用与水土保持措施的变化特征[J].水土保持研究,2010,17(2):11-19.

林桂芳(1979—)，女，甘肃通渭县人，工程师，从事水土保持科学研究工作。

2017-06-01

(责任编辑 李杨杨)

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