天水市罗玉沟流域治理实践与思考

安乐平，赵力毅，脱忠平

(1.黄河水土保持天水治理监督局，甘肃 天水 741000； 2.黄河水土保持西峰治理监督局，甘肃 庆阳 745000)

自20世纪50年代后期起，黄河水利委员会天水水土保持试验站(以下简称“天水站”)就开始在甘肃省天水市罗玉沟流域开展水土保持试验研究和水土保持示范推广工作，先后经历了“试验研究+农村基点示范推广”“试验研究+流域治理示范辐射”“试验研究+大示范区建设”等三个阶段。通过不同时期的科学研究和流域治理，探索出了黄土丘陵沟壑区第三副区(以下简称“丘三区”)典型流域罗玉沟流域水土流失成因及其发生、发展规律，通过实施水土保持措施，流域水土流失得到治理，生态环境显著改善，农村特色产业得到大力发展，人民群众生活水平明显提升。

1 流域基本情况

罗玉沟流域位于天水市北郊，是渭河支流藉河左岸的一级支沟，沟口左家场控制站以上流域面积72.79 km2。该流域属丘三区，为典型的黄土梁状丘陵地貌。流域多年(1986—2016年)平均降水量554.2 mm，汛期(5—10月)平均降水量429.6 mm。流域地面组成物质主要为黄土及黄土状岩层，主要分布有山地褐色土、山地灰褐土和冲积土三个土壤类型。土壤侵蚀以水力侵蚀为主，滑坡、崩塌、泻溜等重力侵蚀也很严重。流域内乔木有杨、榆、刺槐等，灌木有沙棘、狼牙刺等，草本以豆科、禾本科、菊科、蔷薇科植物最多。流域内人口密度295人/km2，人均耕地0.13 hm2，土地利用率92.5%。

2 流域水土保持试验研究与治理历程

2.1 试验研究+农村基点示范推广(1956—1983年)

(1)试验研究。1956年，黄河水利委员会根据苏联专家扎斯拉夫斯基等考察天水后的建议，在罗玉沟流域内的桥子东沟上游建立了罗玉沟试验场，开展水土保持试验研究。1957年在桥子东沟、桥子西沟布设观测断面开展治理与非治理小流域的对比观测试验(1958年停测)。为进一步系统开展水土保持试验，1962年，天水站编制了《罗玉沟水土保持科学研究基地查勘报告》，提出了水土流失规律、重力侵蚀观测及防治措施、水土保持治理措施对径流泥沙的影响、水土保持治理措施等四个方面的研究课题及其内容，其中在罗玉沟流域开展了重力侵蚀试验，取得了滑坡分布及其发育、滑坡成因、滑坡类型划分、泻溜面的分布数量和规模的量化数据等研究成果，对重力侵蚀观测方法中的“方格网法”及“断面法”进行了对比分析。坡面工程措施试验研究方面，重点在水平梯田设计施工、新修梯田改土增产、梯田效益分析和地埂利用等方面进行试验研究，起到了技术引路的作用并进行了示范推广，奠定了该流域坡面治理的基础。在植物措施试验方面，进行了沙打旺早熟新品系“黄河1号”“黄河2号”的选育及小冠花引种试验。

(2)农村基点示范推广。罗玉沟流域有组织、较大规模的治理始于1963年，在前期勘察的基础上，为使试验成果有效示范推广，天水站联合天水市农业、林业部门，以自然村、小流域为基本单元，全面规划，建立了以中梁乡为中心的南家湾、徐家山、刘家河、席家寨村等9个自然村为农村基点的科学实验大样板区，以修梯田、培地埂、造林、种草、改革农业耕作制度等为突破口，合理利用土地，调整农业结构，开展多种经营，实施综合治理，提高粮食产量，促进农林牧副业全面发展。

这一阶段工作有两个重要特点：一是坚持科研为“当前生产、当地实际”服务的方针，科研选题来自于生产实践，使得研究成果具有很强的针对性；二是建立了实验室、试验场和农村基点相结合，政府、科研单位和农民群众相结合，试验、示范和推广相结合的“三结合”工作机制。农村基点建设作为 “三结合”的载体，在当时的政治、经济和社会环境下，有力推动了水土保持试验研究和水土保持工作。

2.2 试验研究+流域治理示范辐射(1984—1998年)

2.2.1 试验研究

(1)建立水土流失观测站网。1983年8月，黄河中游治理局和甘肃省水保局将罗玉沟流域列为黄河中游地区水土保持试点小流域，同年黄委批准该流域为水土保持科研试验小流域；1984年，黄委批复在罗玉沟沟口左家场设置卡口站，在流域内布设雨量站，按照“前后对比，大流域套小流域、综合套单项”的指导思想布设了降水、径流、泥沙观测站网，1985年开始观测至今。其中桥子东沟、桥子西沟对比观测小流域径流站仍按照20世纪50年代“相似流域，平行对比”的指导思想，于1985年重新布设观测至今。1987—1989年在罗玉沟试验场坡耕地上布设了7个径流小区，开展了多年生豆科牧草的水土保持效益观测研究。

(2)开展小流域综合治理规划。1984—1985年，《罗玉沟流域水土保持综合治理规划》被列为黄委水土保持重点课题。通过调查流域自然地理要素与资源特征、社会经济条件、水土流失及水土保持状况，摸清了罗玉沟流域各类土地适宜性及其构成比例，在充分调研的基础上，提出了流域“固沟、治坡、保梁”的治理思路。按照“因害设防，服务生产”原则，在措施布设上提出在主沟和支沟沟道、分水岭、主要道路两旁建设水保防护林体系；在坡面建设以修梯田、建设山地果园、人工种草相结合的坡面综合防治体系；在沟道，自沟头防护开始，沿沟床布设以“石门坎”、谷坊群为内容的水土流失综合防治体系。

(3)开展流域土壤侵蚀特征研究。20世纪80年代后期，天水站有关科研人员开展了“罗玉沟流域土壤侵蚀特征研究”。通过系统研究，将罗玉沟流域分为土石强度侵蚀区、杂色土中度侵蚀区、黄土中度侵蚀区等三个侵蚀区，分别计算了坡面、沟道的年土壤侵蚀模数，提出了微度、轻度、中度、强度等4种侵蚀强度下9个侵蚀类型和6个侵蚀带(即由高向低，依次是梁顶轻微侵蚀带、梁坡中度侵蚀带、谷坡强度侵蚀带、沟坡强度侵蚀带、阶地轻微侵蚀带、沟道强烈侵蚀带)，得出了坡面是洪水及细泥沙的主要来源区、沟道是推移质和重力侵蚀集中产地的结论。与此同时，天水站还在重力侵蚀现场观测方面进行了一些探索，如采用逐沟几何形态测量、坡脚堆积体体积和缺失土体体积估算，“测扦法”和“径流池法”等对重力侵蚀量进行了测算。

2.2.2 流域治理示范辐射

1985年，天水站和天水市水电局联合成立了罗玉沟治理指挥部，依据天水站编制的《罗玉沟流域水土保持综合治理规划》，实施试点小流域治理。治理措施以兴修水平梯田、“三荒”地造林种草、建立山地果园等为主。采取“一山一湾、集中治理、整体推进”的思路兴修水平梯田；造林种草和果园建设抓好重点，以点带面。在资金运作上实行群众投劳，国家、地方政府补助的方式，按措施补助标准国家、地方政府各半。

这一阶段科学试验研究与治理工作的特点，除具备第一阶段的共同特点外，罗玉沟流域首次被列为丘三区试点流域，并被确定为代表流域，为丘三区小流域水土流失规律试验观测、农林牧试验研究和综合治理同步进行树立了典范。规划先行、组织到位、分项分步实施的实践经验为以后的水土保持工作开展奠定了基础。

2.3 试验研究+示范区建设(1999年—)

2.3.1 科学研究

1999年，天水藉河水土保持示范区立项实施，罗玉沟流域作为藉河示范区38条重点治理小流域之一，在藉河水土保持示范区总体规划下进行了规模治理、观测试验、典型示范、课题研究及监测评价。

(1)科学试验研究。在藉河水土保持示范区项目一期建设中，为提高示范区建设科技水平，为项目提供科技支撑，在项目规划阶段，科研人员针对项目建设过程中的水资源短缺、水土保持植物种类单一、管理机制不健全等问题，选择了“雨水集流及节水灌溉技术示范与推广”“水土保持优良植物繁育与推广”“藉河示范区水保工程建设模式及管理机制研究”三个课题开展研究，为项目建设提供了科技支撑。在藉河水土保持示范区项目二期建设中，进行了水土保持措施治理效益分析、水土保持监测体系研究，并结合项目建设和水土流失试验项目布设分析，完善了罗玉沟试验场坡面水土流失观测场点。截至2019年底，罗玉沟试验场已建有气象园1座、坡面径流小区38个、坝库淤积观测点2处、植被观测点3处、树冠截流观测点1处、土壤墒情观测点1处、人工模拟降雨设施1处，初步构建了一套相对完善的坡面水土流失观测体系，与流域雨量站，桥子东沟、桥子西沟对比观测小流域和沟口径流控制站一起形成了罗玉沟流域水土保持野外试验研究基地观测站网。

2.3.2 流域水土流失治理

罗玉沟流域科学集成和系统组装配套了天水站包括罗玉沟在内的多年来的小流域水土保持科学试验研究成果和技术，天水站充分考虑了城市近郊地区人口压力对土地利用的需求，以及城市近郊对生态农业、清洁小流域建设、特色产业发展的需要，从立项论证、规划设计、治理示范、试验研究、监测监理等方面，成功探索出了新时期从小流域到大示范区水土保持生态建设的新思路、新方法、新举措，全面提升了水土流失综合防治水平，为当地全面建设小康社会提供了水土资源和生态环境保护方面的支撑与保障，为黄土高原大规模区域治理与开发提供了科学依据、树立了样板，在黄河流域乃至全国水土保持生态建设中具有良好的示范辐射效应。

其主要特点：一是通过罗玉沟流域土地利用结构和产业结构调整，将经济林果措施作为建设的主导产业和重点内容，加强了水土流失治理与产业开发、农民增收的衔接，形成了产业化精品示范基地，促进了流域经济由单一的种粮模式向以林果业为主的多元化生态经济开发模式转变。流域内建成的以坡改梯为主的温饱工程和以经济林果为主的富民工程已成为罗玉沟流域的支柱产业，为农民持续增收奠定了基础。二是天水站在示范区建设淤地坝工程的实践中，总结出了适用于丘三区沟道工程建设的技术方法。根据丘三区沟道发育的成因及特点，按照小流域沟道自然条件，合理布设谷坊、微型沟整治工程和小型淤地坝工程，得出了丘三区淤地坝的主要功能应以固沟防冲，抑制沟岸扩张、沟头前进和沟底下切为主的结论，是丘三区沟道治理中取得的重大突破。三是科技的支撑、引领和促进在罗玉沟流域治理中起到了至关重要的作用。实践表明，项目前期工作、建设过程和后期管理运行的全过程都体现了科技的支撑、引领和促进作用。项目前期开展了科学规划，为流域治理提供了工作指南；实施过程中将科学研究与治理同步进行,开展了优质苗木繁育推广、雨水集流及节水灌溉技术、技术支撑体系研究等试验示范课题攻关，以科研指导流域治理，科研成果的推广有效地提高了治理成果的科技含量和治理水平。

3 流域治理成效分析

3.1 水土保持措施拦蓄作用明显

在流域治理和生态恢复情况下对降雨径流的拦蓄情况分析表明，单项措施在丰、平、枯三种水平下，梯田(或梯田果园)分别拦蓄90%、93%、100%，人工林地分别拦蓄10%、45%、50%，人工草地分别拦蓄13%、54%、67%，封坡育草分别拦蓄30%、38%、47%。特别是水平梯田效益更明显。

对罗玉沟流域2001年“6·15”特大暴雨下降雨、洪水、泥沙特性的分析表明，在降雨差异很小的情况下，桥子东沟(治理度高)与桥子西沟(治理度低)水沙特性差异明显，东沟洪峰流量模数较西沟减少66.9%，单位面积产洪量东沟较西沟小13 336 m3/km2，单位面积产沙量东沟较西沟减少8 534 t/km2；从东沟、西沟洪沙关系来看，东沟、西沟的流量和含沙量过程变化趋势基本一致，但西沟含沙量过程线变率大于东沟，西沟流域侵蚀模数是东沟的3.5倍。桥子东沟流域各项水土保持措施发挥了显著的蓄洪拦沙作用，减洪效益为59.9%，减沙效益为79.5%；桥子西沟水土保持措施数量少， 蓄洪拦沙作用有限，减洪效益仅为6.9%，减沙效益仅为8.4%。

3.2 水土保持试验研究与水土流失治理的社会经济效益显著

一是形成了集治理与示范、试验研究和监测评价于一体的丘三区水土保持示范小流域典型。截至2017年，罗玉沟水土保持径流泥沙测验资料(1985—2017年)共有851站(场)年，其中，有101站年的径流泥沙资料、576站年的降水资料和174场年的径流场资料。不同时期整编刊印的资料(1985—2010年)共3册。试验研究所积累的丰富基本资料和取得的科研成果，为水保科研、规划和各行业的应用奠定了基础，为规范行业技术标准提供了重要依据，促进了水土保持科技进步。

二是罗玉沟流域经过水土流失综合治理，土地利用结构和产业结构趋于合理，农村经济有较大发展。农地、林果地、人工草地、荒地、非生产用地比例由1983年的58.8%、9.4%、0.9%、8.3%、22.6%变化为2016年的25.09%、55.13%、12.28%、0、7.5%。2016年经济林果业用地总面积1 950 hm2，较1983年大幅增加，大樱桃、苹果等经济林果已成为流域内的特色支柱产业。

三是提高了农民的经济收入，提升了消费水平和生活质量。大规模治理前人均年产粮245 kg，人均年收入106.13元，实施大规模治理后人均年产粮358 kg，人均年收入4 455.2元。特别是大樱桃、苹果等经济林果产业使户均收入增加10 000元以上，经济林果收入约占总收入的80%。

3.3 流域生态环境显著改善

罗玉沟流域水土流失治理度由1983年的21.00%提高到2016年的73.11%，提高了52.11百分点；植被覆盖度由1983年的10.30% 提高到2016年的67.41%，提高了57.11百分点；土壤侵蚀模数由1983年的7 500 t/km2减少到2016年的4 170 t/km2，下降了44.4%；降水利用率提高，和坡地相比，新修梯田、5～10年梯田、20年以上梯田降水利用率分别提高5.5、14.0、16.5百分点。

4 结论与建议

4.1 结 论

(1)水土保持科学试验研究必须遵循自然规律和社会经济发展规律，紧密结合实际和群众生产生活需要，以解决生产实践中的问题为导向开展研究才具有指导意义。

(2)水土流失治理要充分尊重和顺应自然，研究水土流失发生发展规律，坚持梁、坡、沟综合治理，注重坡面治理。流域治理规划应由政府牵头，农、林、水、交通等多个部门参与，以多行业协同的方式进行，以不同尺度流域为单元，进行科学规划、综合治理，集中连片、持续治理是水土保持健康推进的有效方法。

(3)对城郊型流域的治理，在实施生态治理的同时，要充分考虑城乡的景观需求、近郊农民生活需求、服务城市的产业需求；根据流域自然和社会经济状况，因地制宜调整土地利用结构和产业结构，实行农林牧交通并举，大力发展特色农林产业，开展退耕还林还草和生态自然修复。实践证明，农林牧互相协调全面发展是罗玉沟治理取得显著成效的关键。

(4)科学试验研究在罗玉沟历次治理规划和实施中是重要的驱动因素。新时代水土保持规划，应按照生态文明建设思想的要求，加强新技术、新成果的组装和应用，这是促进新技术新成果转化的重要途径。

4.2 几点建议

4.2.1 打造罗玉沟流域水土保持示范园区，创建小流域生态文明建设样板

在国家生态文明建设、乡村振兴战略、生态清洁小流域建设、城镇化建设进程不断推进中，罗玉沟流域的城郊型特点凸显，主要表现在人口密度大、土地利用率高、经济发展程度高、“一村一品”特色林果业建设和乡村旅游等发展迅速。在黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略实施的新形势和新要求下，为了进一步巩固、提升罗玉沟流域治理成果的质量、效能和水平，应强化创新引领,提升科技支撑，持续发挥典型示范作用，将罗玉沟流域列为国家级水土保持科技示范园区进行投资建设，以打造新时期黄河流域水土保持生态小流域治理样板。

在治理措施上，要强化沟道的经济生态化治理，利用攀援植物，灌、草结合，固结沟坡，绿化美化裸露陡坎，增加植被覆盖率，减少泻溜、滑塌、崩塌等重力侵蚀的发生。坡面治理上，持续提升经济性措施质量，重点强化生态性措施。引进和更新经济林果品种，示范推广经济林果草带间作技术和地面覆盖保墒技术、梯田埂坎植物防护利用技术，减少地面裸露，同时要加强面源污染防治，减少农药、化肥施用量，增加土壤有机质和保墒能力，提升产品品质。在开展山、水、田、林、路综合治理的同时，按照产业兴旺、生态宜居、生活富裕的新要求，统筹推进山水林田湖草系统治理，构建符合新时代生态文明建设要求的水土流失防治体系。

在管理模式上，由天水站和天水市政府相关部门联合组建设项目部，依托天水站的科研优势，为项目建设提供业务指导和技术支持。

在项目投入上，采用国家投资、地方匹配、企业参投等方式，建立多渠道、多层次、多元化的投资机制，将罗玉沟流域建成集水土保持、美丽乡村、生态清洁为一体的典型示范流域。

4.2.2 以监测与管理信息化建设为重点，推动水土保持管理上新台阶

以信息化建设为引领，夯实决策的科学支撑。综合应用遥感、地面观测、抽样调查等方法和手段，加强监测网络硬件和软件建设，建设水土保持监测数据库，将长序列、较完整的水土保持试验观测数据和生态建设数据入库；积极引进自动化采集、传输等先进设备，全方位构建水土流失观测设施，健全监测网络运行体制，为落实最严格的水土流失管控制度提供支撑。加强无人机监测、移动采集系统、自动测试和数据传输设备等高科技手段在水土保持监测中的应用，切实提升监测能力。全面开展水土流失动态监测，围绕水土流失影响因素持续开展水土流失监测，科学分析年度水土流失面积、强度的消长变化情况，从而推动区域水土流失动态监测全覆盖，为决策部门提供宏观依据，为当地政府提供服务，为生态文明建设与水土保持责任考核等制度的落实提供支撑。

4.2.3 建立开放合作、协同创新机制，提升研究创新能力

黄土高原水土流失研究、治理是一项长期复杂艰巨的任务，涉及诸多学科，需要总体考虑、深入推进、多方联动。应建立开放合作、协同创新机制，搭建攻坚平台，深入推动研究与治理实践，推进黄土高原生态文明建设不断取得新进展、新突破。

天水站一直坚守在黄土高原水土保持研究和治理实践的第一线，是推动黄土高原水土保持事业发展、促进生态文明建设的一线力量和宝贵资源。今后一个时期，一是要继续发挥天水站在黄河流域水保科学试验中的支柱站作用，充分利用野外试验研究原型基地、长系列资料和成果、黄河流域水土流失动态监测平台等有利条件，紧盯流域土壤侵蚀和水沙模型建设需要，布设适应丘三区土壤侵蚀模型需求的野外观测站网，完善水土流失观测系统，增加观测内容，创新观测方法，提高观测质量，并主动与黄河水沙变化机理与趋势预测等国家重大科研项目对接。加大大型坡面径流场或坡面自然集水区的布设力度，优化现有坡面径流场的布设，增加沟道坝系、自然恢复植被径流场、野外人工降雨试验和重力侵蚀定位的观测及布设力度。二是要加强对已有资料分析和研究成果的深化总结。天水站积累了极为宝贵的历史基础资料，已广泛服务于各行各业建设，彰显了其特有的价值，有必要对其长系列资料进行系统归纳和综合分析，进而提炼出一套科学的试验研究方法和治理技术，建立较为科学的区域水土流失评价体系。