初探小流域治理工程对水体硬度的影响

王建军，张晓斌，董燕飞

（1.运城市水务局，山西运城 044000；2.运城学院，山西运城 044006；3.山西省农产品质量安全检验监测中心，山西太原 030025）

0 引言

小流域是指以分水岭和出口断面为界形成的面积比较小的闭合集水区，流域面积一般不超过50 km2。每个小流域既是一个独立的自然集水单元，又是一个发展农、林、牧生产的经济单元，通常分布在大江大河的上游。往往一个小流域就是一个水土流失单元，水土流失的发生、发展全过程都在小流域内产生并具有一定的规律性。我省是小流域水土流失情况比较严重的省份，成因既和我省的地质地理特点密切相关，也是我省多年来的重矿业轻农林业的经济发展模式所导致的后果。严重的水土流失也是造成老区贫困落后和制约老区加快发展的一个重要因素。实践证明，小流域综合治理是改善老区生产生活条件的一项根本性措施。

小流域的水土保持措施一般分为两类：工程措施和生物措施。工程措施，主要是以保持土体稳定和截排水的建筑工程防护措施，如挡墙、拦砂坝、护坡、截水沟、沉砂池、水窖等；生物措施，主要是指采用林草植被措施进行绿化，减少地表土壤侵蚀的一种防护措施。然而不论是工程措施还是生物措施都无法使被治理的小流域完全还原至其水土流失之前的地质水文状态，更无法改变因为水土流失或是采矿沉降所造成的地下、地表水体硬度增高的现实。WHO的调查指出：人类80%的疾病与水有关。长期饮用高硬度的水，会引起心血管、神经、泌尿、造血等系统的病变。

1 材料和方法

1.1 治理区水土流失防治现状

据调查统计，窑子上小流域已经被治理的面积有492.8 hm2，其中修建基本农田17.41 hm2，营造水保林475.35 hm2，治理程度为41.71%。赵家岭小流域实现水保治理面积为159.91 hm2，其中营造水保林106.44 hm2，建设灌木林53.47 hm2，树种大多为乡土树种侧柏、刺槐和酸枣，治理度为16.96%。风峪沟前两年实施的生态环境综合治理工程和退耕还林工程对项目区进行了小面积的、分散的水土流失治理，但这些措施从数量、质量和综合配套上远远不能满足要求，因此效益还不十分明显。

治理存在的主要问题：一是治理水土流失的投入渠道较为单一，国家补助、群众投劳仍为主要的投入方式；二是水土保持的科技含量不高，水土保持规划和水土流失治理手段以传统方式为主，新产品的引进和新技术的推广很少；三是后期管护工作没有跟上，管理机制不够健全，管理资金不够落实，管理技术不够到位。

1.2 治理区土层理化性质调查

1.2.1 耕地土壤。该土壤土层特点疏松黏软，土壤以褐色为主，有机物含量少，土壤颗粒大，孔隙度较大，土壤肥力不高。为砂质壤土，粒状结构，土壤养分贫乏。强石灰反应。质地以壤土为主，是土壤熟化与土壤水土流失共同作用的产物。土壤腐植质层贫乏。除耕作层外，剖面发育分化很不明显（详见表1）。

表1 耕地土壤剖面理化性质表

1.2.2 林地土壤。研究区林地多为人工乔木林地，主要树种有侧柏、刺槐等；林下有蒿类、荆条、白羊草、碱草等，形成了多层次的立体植被系统，郁闭度为0.3，对防风固土、改善生态环境起到了巨大的作用（详见表2）。

表2 林地土壤剖面理化性质

1.2.3 草地土壤。研究区草地分布于海拔相对较高地区，地形为山坡地，褐土，黄土母质，轻度－重度水蚀。草类主要有苔草、白羊草、铁杆蒿、桔梗等。土壤腐植质层贫乏。土壤为粉砂质轻壤土，质地较均一，碎屑或屑粒状结构。土体干燥，土壤养分贫乏（详见表3）。

表3 草地土壤剖面理化性质

1.3 水体硬度分析实验设计

本次检测主要调查大气降水经过治理区三种土层类型后各水体硬度的变化趋势。采样方法采用小区径流观测，我们选取了检测区9个径流观测小区，通过小区分（集）流桶水位，计算次降雨径流量，再汇总统计年降雨径流总量；水体采样时，将分（集）流桶浑水汇合充分搅匀后静置24h后取表层水样，将所采样品统一进行编号、测试，每个治理区各带3个背景水体对照样本。检测方法中水样的硬度测定采用国家标准方法《地下水质检验方法 乙二胺四乙酸二钠滴定法测定硬度DZ/T 0064.15-1993》，pH的测定采用国家标准方法《地下水质检验方法 玻璃电极法测定pH值DZ/T 0064.5-1993》。

2 结果与分析

2.1 检测结果

检测区年平均降水量为440.4 mm，产流、产沙主要在6、7、8、9月份。1号径流小区产流1次，径流深为3 mm，径流系数为0.09，年径流量为0.26 m³；2号径流小区产流9次，径流深为33 mm，径流系数为0.07，年径流量为3.27 m³；3号径流小区产流12次，径流深为54 mm，径流系数为0.12，年径流量为5.38 m³；4号径流小区产流14次，径流深为46 mm，径流系数为0.10，年径流量为4.56 m³；5号径流小区产流13次，径流深为78 mm，径流系数为0.18，年径流量为7.76 m³；6号径流小区产流13次，径流深为72 mm，径流系数为0.16，年径流量为7.17 m³；7号径流小区产流13次，径流深为68 mm，径流系数为0.15，年径流量为6.78 m³；8号径流小区产流14次，径流深为75 mm，径流系数为0.17，年径流量为7.45 m³；9号径流小区产流14次，径流深为73 mm，径流系数为0.17，年径流量为7.26 m³。

表4 耕地区水体质量

表5 保水林区水体质量

表6 灌木绿化区水体质量

2.2 调查分析

1号小区种植的是7年树龄的侧柏，树冠大，植被较好，配有鱼鳞坑工程措施，保水保土效果明显，所以产流较小；2号小区种植连翘、野丁香等灌木林，植被密度较大，为2016年种植，配有水平阶工程措施，故产流较小；3号小区种植西瓜，4号小区种植谷子，5号小区种植玉米，6号小区种植豆子，7号小区种植土豆，虽然2016年雨水较多，但多为暴雨，农作物苗木幼小，成活率不高，导致土地易被冲刷，再加上通过人工管理耕种、锄等活动的人为扰动，固水土流失量增强；8号小区为人工种草，于2016年4月24日播种人工草，播种方式为人工整地后撒播，由于2016年春季干旱，土壤含水率较低，造成了出苗率只有20%，从而影响了人工草地的正常观测，均为裸露地表，径流含沙量较高；9号小区为撂荒，由于2014年小区建成后对地表没有进行过任何扰动，天然植被恢复较快，荒草生长较强，植被盖度为67%，并且地表土质结构形成较快，连接好，故水土流失轻微。

3 结语

经过对调查区一年内各汇水期穿透水，树干茎流，地表径流和土壤水的水质进行了定量研究，比较了三种土层类型内水分传输各层次的水质特征及变化机理，并同小流域集水区的水质状况进行了综合比对评价。结果表明大气降水经过三种土层类型后各水体硬度都呈增加趋势。

建议尽快加强小流域治理后水体监测的规范化、科学化建设；上级有关部门应加大基层技术培训的力度，特别是对基层观测人员的培训；推进水土保持监测手段的自动化、信息化和现代化建设。