承德市潮河流域泥沙特性分析

张伍民

（河北省承德水文勘测研究中心，河北 承德 600700）

1 概况

1.1 自然地理

潮河流域地处燕山沉降带北缘，在内蒙古高原与燕山地槽的地质过渡带内，北接内蒙古高原坝上，南邻华北平原，燕山和阴山山脉横贯流域南北。

潮河干流发源于丰宁县上黄旗哈拉海沟，经过丰宁县城、滦平部分乡镇与潮白河水系的另一条支流安达木河汇合入密云水库，全长253 km，在承德市境内185.8 km，流域面积4 787 km2，占潮河流域总面积的78.4%，河道平均纵坡5.7‰。

1.2 水文气象

流域属寒温带向暖温带过度、半干旱向半湿润过渡的大陆性季风气候区，具有四季分明、干湿显著、雨热同季的特点。多年平均气温7.3~10.3 ℃，年日照时数2 703~2 847 h，无霜期120~153 d，年大风日数由北部高原的120~130 d向南部逐渐递减至100 d左右，多年平均降雨量470~731 mm，主要集中在主汛期6—9月，降水量约300~650 mm，占全年降水量的64%~89%。5—10月为暴雨洪水多发季节，并伴有泥石流的发生。

流域内径流随降水量条件而变，多年平均径流深自北向南逐渐递增，最大径流量主要集中在7—8月，占全年总径流量的70%左右。洪水特性暴涨暴落，洪峰流量大。

1.3 土壤植被

流域内共有7 个土类，13 个亚类，50 个土属，近130种土壤。土类中以棕壤和褐土分布最为广泛，占土壤总面积的80%以上，其次为潮土、草甸土和风沙土。风沙主要分布在海拔较高的的山地，褐土主要是淋溶褐土和褐土性土，多分布在山麓和坡脚，草甸土主要分布在海拔1 700 m以上的山梁上，风沙土分布在河流两岸的谷地，地形地貌的多样化导致土层厚度悬殊，瘠薄层仅几厘米，约占流域总面积的10%。流域内为华北针阔叶混交林为主的乔灌草植被带，可分为4 个植被带：①山地草甸植被，分布在海拔1 700 m 左右的高原区和山顶部，覆盖率80%；②针阔叶混交林、灌木和草本植被带，自北向南分布在海拔600~1 000 m以上山地；③旱生阔叶林、灌木和草本植被带，分布在海拔600 m 以下的低山丘陵区；④草甸植被带，分布在河谷地带。流域内大部分为深山区，植被较好，生长植物有各种树木和杂草，树种以10~20 a生松树幼林为主，阴坡比阳坡植被好。灌木林占流域总面积的30%以上，1990年以前平均植被率为24.9%，截至2020年平均植被率为60.0%以上。

1.4 水利工程情况

古北口水文站上游没有大型水利工程，主要有3个小型水利灌溉工程，即凌营水库，位于河北省丰宁满族自治县石人沟乡凌营村，总库容144.0×104m3；曹营水库，位于河北省滦平县安纯沟门满族乡曹营子村，总库容127.0×104m3；龙潭庙水库，位于河北省滦平县五道营子满族乡石坡子村，总库容286.0×104m3。其余多为小型塘坝。

1.5 水土流失状况

根据1989 年全国第一次土壤侵蚀遥感普查成果，并结合实地调查，流域内原有水土流失面积1 496 km2，占总面积的68.6%，其中轻度侵蚀面积1 470 km2、中度侵蚀面积16.32 km2、强度侵蚀面积10 km2；年均侵蚀总量1 418 万t，截至2009 年底水土流失面积达3 302 km2。流域内保存的水土保持措施面积894 km2，占原有水土流失面积的21.3%，其中造林734 km2、种草0.5 km2、修筑梯田46.5 km2、修建沟坝地40.0 km2和兴建谷坊9 035道、淤地坝11座、沟头防护工程106.5 km。

1.6 生态建设

（1）深化山水林田湖草系统治理，强力实施退耕还林、退耕还草、退耕还渔、水田改旱田、京津风沙源治理等生态修复工程，森林覆盖率由1990 年的24.9%提高到60.0%。

（2）推行水土保持小流域综合治理，实施丰宁满族自治县县城大阁镇周边、胡麻营镇、黑山嘴、滦平县三岔口等水土保持工程。

（3）2019年5月，国务院正式批复同意承德市以城市群水源涵养功能区可持续发展为主题，建设国家可持续发展议程创新示范区。2 a来，承德围绕解决“水源涵养功能不稳固”的问题,大力实施水源涵养能力提升、精准扶贫脱贫、绿色产业培育和创新能力提升“四大行动”，坚持用可持续发展理念统筹推进整个区域生态环境建设、产业转型升级和人民群众物质文化生活水平提高，创新示范区建设已从开局起步转入全面铺开、纵深推进的新阶段。

2 泥沙特性分析

选取大阁水文站、古北口水文站建站以来水流沙资料，对潮河的泥沙特性进行分析。

大阁水文站位于潮河中上游丰宁县境内，集水面积1 850 km2。该站以上潮河测区形状呈三角形，支流发育较好，断面以上有两大支流和数条小旱沟布满全流域，河网密度约为0.162 km/km2，流域形状系数为0.601。潮河主河道长55.5 km，河道纵坡12.5‰，流域平均宽度33.3 km。该站位于潮河上游，多年平均降水量480.8 mm，多年平均径流量0.900 6×108m3，多年平均输沙量76.0×104t。

古北口水文站位于承德市与北京市交界处，为承德市潮河出境控制站，集水面积4 701 km2。该站以上潮河测区形状近似长方形，除主流以外共有较大支流16 条，河长在20 km 以上者9 条，其余都为10~20 km，河网密度约为0.12 km/km2，流域形状系数为0.161。潮河主河道长185.5 km，流域平均宽度25.3 km。该站位于潮河中游，建站以来多年平均降水量514.5 mm，多年平均径流量0.887 5×108m3，多年平均输沙量183×104t。潮河古北口水文站以上流域及水文站网分布，如图1 所示。

图1 潮河古北口水文站以上流域及水文站网分布

笔者分析了大阁水文站及古北口水文站的年输沙量、侵蚀模数特性，并绘制了古北口水文站年输沙量、年径流量变化曲线如图2 所示，大阁水文站、古北口水文站侵蚀模数对照情况如图3所示。

图2 潮河古北口水文站年输沙量、年径流量多年变化过程

图3 潮河古北口水文站、大阁水文站侵蚀模数对照

由图2—3 可知，大阁水文站最大年输沙量为1 030×104t（1961年），最大侵蚀模数为5 568×104t/km2（1961年），最大年径流量为3.407 0×108m3（1959年）；最小年输沙量为4.16×104t（2002年），最小侵蚀模数为22.5×104t/km2（2009年），最小年径流量为0.273 8×108m3（1959 年）。古北口水文站最大年输沙量为659×104t（1974年），最大侵蚀模数为1 540×104t/km2（1974 年），最大年径流量为9.065 0×108m3（1959年）；最小年输沙量为0.273×104t（2009 年），最小侵蚀模数为0.581×104t/km2（2009年），最小年径流量为0.5045×108m3（2009年）。

3 结论

通过以上分析，得到如下结论。

（1）流域内水土流失类型主要为水力侵蚀。泥沙伴随暴雨洪水产生，平水期和枯水期泥沙很小，甚至为0，而随着洪水的产生逐渐增大。

（2）输沙量年内变化较大。输沙量主要集中在汛期即6—9 月，尤其是7 月下旬—8 月上旬占到全年输沙量的90%以上。

（3）输沙量与洪峰、年径流量同步。最大输沙量与最大洪峰流量一一对应，单次洪峰流量大，伴随输沙量也随之增大，年输沙量随着年径流量的增大而增大，随着年径流量的减小而减小。

（4）年输沙量呈逐年减少趋势，年侵蚀模数也相应地逐年减小。随着国家可持续发展议程创新示范区建设、承德市水土保持生态环境建设总体规划、21 世纪初期（2001—2005 年）首都水资源可持续利用规划、河北省承德市潮白河流域生态农业建设、河北省四荒治理开发总体规划等项目的逐步实施落实，潮河年输沙量从20 世纪50 年代初期至90 年代末期的（14.3~641）×104t 下降到2000—2020 年的（0.273~102）×104t。流域内由上至下也逐年减少。20 世纪90 年代中期至2009 年，流域持续干旱，造成洪水减少，也是导致年输沙量减少的主要原因。与此同时，年侵蚀模数相应地也呈逐年减小趋势。

（5）流域侵蚀由上游至下游逐步递减。大阁水文站以上的中上游坝上地区植被稀少，水土保持能力较低，加之中上游坡降大，侵蚀严重，而下游植被较好，地势逐渐变得平坦，导致侵蚀模数明显高于古北口水文站。

潮河流域作为首都北京的水源地涵养区，随着生态发展理念的普及和京津冀一体化快速发展，其生态、经济、人文地位越来越受到党和国家以及各级人民政府和当地人民的重视。科学规划流域城镇绿化、潮河沿岸水源涵养林带、坝上防风固沙林带等生态治理，大力实施生态修复工程，不仅可以涵养潮河水源、降低流域水土流失、优化水质、极大提升生态环境质量和水源涵养能力，而且可以提高当地的经济效益、社会效益，同时为首都功能区提供有力的水资源保障。