大凌河流域水土保持成效与水沙变化研究

马 原

(朝阳市龙城区水利工程项目办公室，辽宁 朝阳 122000)

0 引 言

大凌河流经火山岩、碎屑岩和黄土地区，属于辽宁省西部的多沙河流，水土流失严重。虽然流域内坡面上土壤侵蚀较轻，但坡面农田被沟头前进吞蚀，沟壑泻溜、陷穴、滑塌、崩塌等重力侵蚀问题突出[1-2]。从20世纪80年代开始，当地政府就积极开展水土保持工作，立项实施了退牧还草、退耕还林、种树种草、封山育林等一系列工程，尤其是1992年实施的水土保持项目涉及多个乡镇，覆盖牤牛河、老虎山河、细河等支流，截至2002年一期项目结束累计完成苗圃、淤地坝、梯田、人工种草、造林等工程措施。鉴于此，文章探讨了大凌河流域1992年前后各水文站的水沙变化特征以及水土保持成效，旨在研究流域水土保持工作成效及其对生态环境的影响。

1 研究区概况

大凌河流域呈西东向，地处辽宁西部，上游分南北两支，两支于喀左县汇合后流经朝阳、北漂、义县、凌海等市县，注入渤海。河流全长453km，流域面积23235km2，其中山地丘陵区20992km2，占全流域89%；自凌海市石窗子以下进入平原区，平地区占全流域11%。大凌河在辽宁省境内面积19989km2，占全流域的86%，主要有大凌河西支、第二牤牛河、老虎山河、牤牛河及细河等支流，且大多数集中于左侧。

大凌河宫山咀水库以上基本为山区，地势陡峭，河道坡度大多超过5‰；白石水库以下地势平缓，河道坡度约1‰。干流上共有宫山咀、阎王鼻子和白石三座控制性水库，依据不同河段的河流特点，可以把大凌河划分成河源段、上游段、中游段和下游段，见图1。①河源段：位于宫山咀水库以上，地势较陡，河长45km，平均河宽约400m，流域面积为656km2，主要支流有魏家岭河、新开岭河、贺杖子河等。该河段社会经济水平较低，受管理滞后、发展方式粗放等因素限制，河源段植被较差，生态破坏严重。②上游段：宫山咀至阎王鼻子水库段，河长156.8km，河道比降平缓且山区型河流特征显著，汇入有渗津河、大凌河西支、第二牤牛河、老虎山河等支流。③中游段：阎王鼻子水库坝下至细河入汇口段，该段仍为山区性河流，河长150.8km，河宽500-3200m，汇入有顾洞河、十家子河、牤牛河、凉水河、细河等支流。④下游段：细河入汇口以下至河口段，河流逐渐从山区性转变为平原性，河道比降1‰，河长94.3km，平均河宽2-3km，汇入的主要支流有大定河、大业河等。

图1 大凌河流域水系图

大凌河流域属温带季风气候，流域内年降水量400-600mm，降水量年际变化较大，年内分配极不均匀，主要集中在7、8月份，年径流量为16.33亿m3，其中7-9月径流量占全年的70%。流域内多石山及风化沙土，植被较差，洪峰涨跌迅速，水土流失严重，主要地点流域特性见表1。

表1 各主要站流域特性表

2 水沙特征分析

2.1 分析时段

大凌河流域共有18处水文站，其中建凌、上窝堡、朝阳、大凌河(义县)和凌海等12处的资料观测年限较长；水位站7处，观测年限不长；雨量站近100处(包括汛期站)。大凌河水文站在白石水库坝址下游370m处，白石水库初设时主要采用大凌河水文站、周家屯站、义县站等测流资料，各主要站资料年限见表2。

表2 各测站泥沙资料系列表

2.2 降水特征

采用各水文站点实测数据分析大凌河流域降水变化趋势，见图2。由图2可知，大凌河流域历年降水量总体围绕平均值波动，旱涝连续最长时间为3年。各水文站设站-1991年、1992-2020年、设站-2020年3个时段的降水特征值分析，见表3。

从表2可以看出，设站-1991年、1992-2020年与设站-2020年历年降水量平均值之比为0.97、1.01，说明1992年前后大凌河流域年降水量相差不大。

图2 大凌河流域历年降水量变化图

2.3 径流特征

依据各水文站点实测数据分析历年径流量变化趋势，以代表大凌河流域径流特征的把口控制站-朝阳站为例，其历年径流量变化见图2。朝阳站设站-2020年径流量平均值为4.320亿m3，在1994-1999年、2010-2017年和1958-1961年、1969-1964年连续出现<或>历年径流量平均值的情况，这表明大凌河流域年际径流量波动明显。

表3 不同时间段的降水特征值 mm

图3 朝阳站历年降水量变化图

大凌河流域各水文站设站-1991年、1992-2020年、设站-2020年3个时段的径流特征值分析，见表4。从表4可以看出，朝阳站设站-1991年、1992-2020年与设站-2020年历年径流量平均值之比为1.074、0.728，说明1992年后大凌河流域径流量在降雨量变化不大的情况下明显减少。

2.4 输沙特征

1)最大含沙量：依据各水文站点实测数据，大凌河多年平均含沙量为14.17kg/m3，从上至下干流上窝堡站、朝阳站、义县站的最大含沙量依次为8.14kg/m3、12.07kg/m3、9.80kg/m3，支流叶柏寿、德力吉、凉水河子、六合子、迷力营子、复兴堡站最大含沙量为46.04kg/m3、29.99kg/m3、15.31kg/m3、37.32kg/m3、35.08kg/m3、8.52kg/m3，大凌河含沙量较高属于典型的多沙河流。

2)输沙量：采用各水文站点实测数据分析历年输沙量变化趋势，以代表大凌河流域输沙量特征的把口控制站-朝阳站为例，其历年输沙量量变化如图2。朝阳站年际输沙量变化较大，历年输沙量平均值为856.09万t，出现连续多个>或<历年输沙量平均值的时段，说明大凌河流域输沙量受人为活动影响显著，不同时段的输沙量存在明显差异。

表4 不同时间段的径流量特征值 亿m3

图3 朝阳站历年输沙量变化图

大凌河流域各水文站设站-1991年、1992-2020年、设站-2020年3个时段的输沙特征值分析，见表5。从表5可以看出，朝阳站设站-1991年、1992-2020年与设站-2020年历年输沙量平均值之比为1.100、0.742，说明大凌河流域年际年输沙量变化明显，尤其是1992年以后在降水量变化不大的情况下输沙量明显减少。3)输沙模数。采用各水文站点实测数据分析设站-1991年、1992-2020年和设站-2020年的输沙模数，见表6。从表6可以看出，大凌河干流及其支流的水土流失程度存在明显差异，其中义县站输沙模数最大，该站以上存在严重土壤侵蚀；复兴堡站输沙模数最小，该支流土壤侵蚀较轻；此外，大凌河站、朝阳站、建凌站区间或以上的土壤也较严重。

表5 不同时间段的输沙量特征值 万m3

表5 不同时间段的输沙量特征值 万m3

表6 不同时间段的输沙模数 t/(km2·a)

3 水土保持成效

通过分析水沙特征变化趋势可知，在1992年一系列水土保持项目实施后，大凌河流域输沙量和径流量，在降雨量变化不大的情况下明显减少，并且径流量减少幅度低于输沙量，表明大凌河流域水土保持项目的减水减沙效益显著。

近年来，大凌河流域水土流失治理逐渐得到当地政府和流域机构的高度重视，相继立项实施了一大批水土保持工程，逐渐实现从分散型单项措施治理到以小流域为单元的分类型规模化综合整治，从单纯的人工治理到与自然修复有机结合的生态治理，从单一行政手段到法律、行政并重的有效防治，从防护性到开发治理性的结合[3]。遵循强化治理、保护优先、防治结合的原则，先后实施了大凌河流域农业综合开发水土保持项目、辽西低山丘陵区淤地坝试点工程和水土保持重点防护工程等，有效遏制了人为引起的局部范围水土流失发展[4-5]。经过长期实践，大凌河流域取得了显著的水土保持成效，入海泥沙量明显减少，有效改善了流域内群众生活、农业生产和生态环境，为推进区域经济发展和水生态文明建设奠定了坚实基础。

4 结 论

尽管大凌河流域取得了显著的治理成效，但仍未从根本上解决土壤侵蚀问题，主要体现在以下方面：水土保持措施不配套，资金投入不足；水资源保护与开发矛盾突出，流域监督工作之后；水土保持监测不足以支撑水土流失防治工作，监测能力较低。根据流域实际情况和以上研究成果，提出大凌河流域水土保持工作重点：突出以沟养塬、保塬固沟的原则合理配置水保措施，在沟底、沟坡、沟头、坡面科学布设谷坊与沟道淤地坝、沟坡林草、沟头防护、水土保持农田等措施，加快构筑“四道”防线；针对大凌河干流及其支流不同水土流失程度的实际情况，除复兴堡、哈巴气站土壤侵蚀较轻外，其他均应作为优先治理区；考虑到当前水土流失监测投入不足，监测数据对水土流失预测、防治、公告的利用率较低，有效实施监测难度大，尚未形成覆盖全流域的监测网络体系等问题，应充分利用现有技术手段加快建立系统完善的监测体系，为流域水土保持和环境保护提供数据支持。