水土保持措施对水文情况的影响分析

2023-02-25威海市水文中心徐艳会

区域治理 2023年3期

威海市水文中心徐艳会

为了全面综合治理国内水土流失问题，维护社会经济健康发展，我国出台了一系列水土保持措施。水土保持措施可以预防水土流失问题，维护国内生态平衡，加强农田抗旱能力，合理调节河流经流量，控制与预防河道内部淤泥淤积，减少点源污染提高土地高效利用。水土保持的植物措施和农耕措施还可以增加碳固定，减少空气中的碳含量，有利于“碳达峰”“碳中和”等，但是水土保持措施实施过程中，也会影响到水文情况，如径流量、河湖含沙量等。因此需要结合相关保护需求，科学合理应用水土保持措施，实现措施实施相关目标。

一、水文发展现状

全球工业化的不断发展,城市废气、废水等环境污染物资源日渐增多，对自然环境产生了巨大危害，并引发全球气候变暖[1]。而水文与自然资源在整个世界水资源循环系统中，有着巨大影响力与驱动功能，如果水资源系统改变，将会导致人类生活和世界气候环境都受到破坏，导致人类的生存品质进一步降低。水资源循环系统中，地下水、地表水和生态水资源都和人体生活环境密切相关，该系统有着高度系统化、整体性的特征。所以如果某个系统受到了破坏，其他系统也就会因此遭受相应危害，从而导致生态失调。但随着世界气候变暖现象日趋严重，地球表面的水文资源也在变化，雨水频增，造成部分地区水资源循环系统结构损害，阻碍当地经济发展。另外，在大部分干旱地区，降水量也随着全球变暖明显减少。而在山区地带，全球变暖不仅影响了降雨量，也影响了水电运行，使得当地水文情况受到严重影响，经济发展迟缓。一旦水资源与水环境受到破坏，基本较难恢复原状，例如水土流失，将会造成土壤结构失衡，植物生长区域逐渐减少，山体防护层损伤，出现泥石流等地质灾害。尽管国内工业化发展良好，但是水资源保护方面存在一定问题，严重影响了水文情况，使得农业耕地生产力不足，供水质量逐渐下降。

二、水土保持措施对水文情况的影响分析

（一）正向影响

首先，在适当的部位采取水土保持措施，可以提高农田或者经济作物的生长环境，增加粮食产量和收入，且水土保持措施的设施可以有效拦截降雨，增加土壤含水量，明显减少农作物干旱次数，增加农作物的产量。国内信息技术发展迅速，行业均走向科技发展道路。水资源对于提高农业生产水平具有重要作用。如若农田种植地土壤结构遭到破坏，则会严重影响土壤含水性能，降低土壤整体肥力水平，造成水土流失，农业经济发展受到阻碍。基于此，合理应用水土保持措施，不仅可以改善农田种植地土壤结构，提高土壤抗旱能力以及保湿能力，为农作物生长打造良好土壤条件，促进农作物健康生长，保证农作物增收，促进农业生产稳定发展，在我国西部区域沟道内合理修建水利工程比如淤地等，还可以拦截山上部流失的土壤资源，增加种植面积和周边农民的收入。

其次，河流流经区域采取水土保持措施，可以增加雨水的入渗，减少坡面径流。增加入渗的同时，可以有效控制泥沙的流失，减少径流中的含沙量。还可以延长径流量在坡面的径流时间，使河流的洪峰错峰。所以适当的水土保持措施可以有效减少汇入河流的径流量和泥沙含量，还可以调节洪峰，针对洪峰流量进行系统性调整，加强河流抗洪能力以及抗蓄能力，降低地质灾害发生概率[2]，减少河流的淤积，保证汛期河流的行洪能；力。工程不同，其所采用的水土保持措施也会存在一定差异性，相应的河流抗洪能力以及抗蓄能力均会有所不同。在管理河流水资源期间，可以结合实际情况，针对河流水资源面临的问题，选择最合适最实用的水土保持措施，将各类资源进行再整合（如植物资源、林资源等），改善现有土壤条件。通过有效调节河流经流，增加河流区域拦蓄数量，防止水土流失现象发生。除此之外，在使用水土保持措施时，也应根据河流经流流量以及含沙量情况，对其进行有效控制，以此来完善河流区域河道容量，削减河流洪峰量，强化河流下游区域抗冲刷能力。

接着采取合适的水土保持措施，入河的径流变小，减少径流对河流岸边的冲刷。径流对河流的冲刷可以增加河流的含沙量，对沿河造成次生灾害。对于某些常遭受暴雨侵蚀的河流地段，该问题相对易于出现。通过采取合适的水土保持措施，可以减少入河的径流量和含沙量，延长径流的入河时间，对洪峰进行错峰，则可以减少对两岸的冲刷，同时也可以减少河流泥沙的淤积，泥沙淤积减少，径流量减少且洪峰错峰，可以增加河流的行洪能力。径流的减少提高河流耐冲刷能力，有效减少沿岸次生灾害的发生和防止水土流失事件和土壤侵蚀的现象。

最后，采取合适且有效的水土保持措施，比如林草措施，可以通过林草截留，防止滴溅的侵蚀和坡面的侵蚀，从源头减少水土流失和土壤侵蚀的发生。再减少土壤流失和土壤侵蚀的同时，可以对坡面的径流进行拦蓄，增加径流入渗，减少坡面径流。入渗的径流可以增加土壤的含水量，通过强化土壤结构渗水能力，从而优化周边水环境系统，促进河道土壤侵蚀能力得到显著提升[3]。同时，在实施林草维护类措施时，可以通过预防土壤免受雨水冲刷，有效避免侵蚀现象发生。加强土壤抗冲刷能力的同时，可以增加地下水的含量，使地下水的水位增高，增加水库和河流的补给水源，增加农田的灌溉能力，提高地方抗旱的能力，同时补给水源的增加，可以完善河流水环境，增加河流周边人类的亲水区域和休闲旅游区，提高河流周边的生活质量。河流水库补给水源的增加，可以增加河流及水库的生态流量，维持河流及水库自身的生态系统，对维护或增加生态系统的生物多样性具有较好的影响。

（二）不良影响

水土保持措施包含有工程措施、林草措施、临时措施和农耕措施。通过实施不同的水土保持措施，对其下垫面进行影响和改变，如果采取不合适水土保持措施，对下垫面进行扰动过于剧烈，不仅增加本区域的水土流失和土壤侵蚀，还会增加该区域的径流量与径流中的含沙量，缩短径流的汇流时间，对河流产流机制产生不利影响，径流量的增加和汇流的时间缩短，造成洪峰急且流量大，河道含沙量大且洪峰大起大落，也会影响水循环状态，使其发生变化。尽管水土保持措施可以促进河流抗洪能力和抗蓄能力加强，使得水资源以及土壤结构受到良好保护，但是与此同时，地表径流量也会随之减少[4]。例如，在增加人工造林面积时，河流蒸腾量会受其影响，不断增长，导致该地域土壤缺乏水分，使得土壤逐渐干燥。由于地下水补给较少，地下水径流量大大降低，在应用水土保持措施时，拦蓄梯田等地的地表径流需要为农业生产以及人们的日常生活提供水资源，也会造成河流区域内部径流量降低，影响下流区域，导致断流现象发生。另外，在应用水土保持措施时，因人类日常生活以及农业生产等会影响自然系统，使得流域内部生态环境受到破坏，如排放污水等，严重时会造成局部发生水资源短缺现象。对于上述问题，相关部门应引起重视，合理应用水土保持措施，避免其产生负面影响，造成水资源以及水环境受到破坏。

三、预防水土保持措施对水文产生不良影响的相关措施

为有效防止水土保持措施对水资源以及水环境产生不良影响，在布设水土保持措施前应结合实际情况，选择适合区域的合理的水土保持措施，解决因人为修建或者布设水土保持措施而产生水土流失事件和土壤侵蚀等问题，保障河流的生态流量，维护生态系统多样性，保障人民生活质量，推动社会经济良好发展。针对目前水土保持措施对水文系统的相关影响，提出以下措施。

（一）结合水资源情况，合理应用水土保持措施

在应用水土保持措施时，应调查区域的实际情况，结合当地的水资源实际情况，遵循适应性原则，合理布设水土保持措施，改善因人为布设的水土保持措施对水文与水资源造成不利影响。为避免这样的问题：首先，在必须布设水土保持措施的区域，可以通过适当的布设水土保持措施的工程措施、林草措施或农耕措施等，对下垫面或者微地形进行改善，减少地表径流，并延长径流的汇流时间，增加径流汇流过程中土壤的入渗能力，提高土壤渗水能力以促进农作物生长环境水平，避免土壤遭到侵蚀，影响作物生长[5]。具体实施如下：可以在山丘区布设水平梯田，将“三跑田”改为“三保田”，提高农业生产环境质量，增加周边农民收入，且将顺坡耕作布设水土保持措施后改为沿等高线耕作，改变耕作习惯，降低水土流失和土壤侵蚀。其次，在布设水土保持措施时，应对农田受到水流冲刷相关问题引起高度重视，合利布设农田周边的排水措施和沉沙措施，使水出田而沙不出田，确保农田下游河道不受淤积，从而对河道行洪造成影响。同时防止土壤养分流失等。如若该地区耕地条件差，则宜采取退耕还林还草措施，使该区域进行生态修复，以此来提高土壤的抗蚀性和内部有机物含量，有效改善土壤内部结构，强化土壤渗水性能。最后，可以通过采取生物措施，维护周边生态环境。在水土流失周边区域，大面积种植草地以及林地，强化土壤结构以及性能，保证土壤在雨季时也可避免受到侵蚀，有效预防水土流失以及被雨水冲刷等现象发生，保证农业生产顺利进行，促进社会经济长效发展。

（二）针对水土保持措施影响作用，做好相关预防工作

通过采用工程措施、农业措施以及生物措施，可以有效预防水土保持措施对水环境以及水资源产生的不良影响。首先，在应用工程措施和农业措施过程中，应减少环境污染因素，促进农业生产不断发展，实现高效高产目标。在河流区域周边，可以建设淤地坝以及小水塘基础设施，利用这两项设施净化水环境中的污染物质等，预防下游区域出现环境污染问题，帮助周边居民提高生活质量，提升农作物生长环境水平[6]。其次，采用少耕方法，降低对土壤产生的相关影响力，控制与调节地表径流，预防土壤发生侵蚀。如若发现非点污染，则应及时采用高耕作方法，有效截断水流，降低污染。最后，在使用生物措施时，可以通过种植林地，强化水土保持能力，将水环境中的污染物进行拦截，保证水资源和水环境质量有所保障，有效避免水土保持措施产生的不良影响。

（三）优化水资源以及水环境保护方案

在布设合适的水土保持措施期间，优化水资源以及水环境保护方案至关重要，可以有效保证相关工作顺利开展。首先，针对实际情况，建立护岸工程项目。可以通过组织开展河流岸坡相关防护工作，科学合理进行防洪，确保流域安全，依照安全原则，维护周边生态环境，充分发挥护岸作用。其次，在河道区域开展清淤疏浚工作。河流抗洪能力差的主要原因在于河道内垃圾多，或者积留大量淤泥和杂草，如何促进河流流动顺畅是重要研究问题。可以根据该区域水质情况，利用清淤疏浚方法，将河流内淤泥部分挖除，提高岸坡安全稳定性以及河流行洪安全性[7]。采取开挖断面方式，实现河道清淤目标，加快工作进度，促进河流抗洪能力加强。需要注意的是在开展此项工作时，应避免随意加深河道深度，避免产生其他问题影响河流水体水质。最后，应该加强水土检测力度，对水土保持状态进行实时监测，对水土流失主要原因有所了解，例如，气候、地质等。在具体监测时，应全面了解和掌握水土流失、植物覆盖面积以及土壤条件等情况，明确发生水土流失后周边居民生活是否受到影响、水环境是否受到危害。针对监测结果，制定与实际贴合的治理方案，降低水土保持措施对水文产生的影响力。

（四）加大保护水资源以及水环境宣传力度

尽管在应用水土保持措施期间，对于水资源以及水环境保护意识逐渐加强，但是大部分地区人员意识仍然有待提升，因此宣传工作或不可缺。首先，相关部门应加大保护水资源以及水环境宣传力度，使人人参与宣传，提高全民的保护意识，人人参与水资源及水环境的保护，确保各层面人员具备良好的保护意识，主动承担保护生态环境相关责任，缓解国内水文面临的严峻问题，改善水文情况，促进相关生产顺利、社会经济发展向好。其次，开展水土保持措施项目时，相关部门应要求施工单位明确水资源保护措施，制定完善的保护方案，充分考虑周边居民生活情况，避免水资源以及水环境受到人为的破坏，维护和改善水资源及水环境向好发展。最后，相关部门可以总结和归纳水资源以及水环境保护实施要点，不断完善保护措施要求，保证宣传可行性以及针对性，从根源解决问题，维护国内水文情况，保持生态平衡。

（五）水土保持措施研究重点

1.水文分析

水土保持措施中的基础部分为水文分析。在进行水文分析时，需要搜集水文泥沙观测资料，建立治理前流域产流产沙模型，代入治理之后的降雨条件，将治理前的产流产沙量计算出来，再将其与治理后的水沙量进行比较，得出水土保持措施对水沙的影响量。该分析法可以通过不同计算方法，分析降雨产流产沙量以及径流系数，如双累积曲线等，且这些方法计算过程较为简单，具有效率高、模型直观的特点。

2.成因分析

该分析方法依据不同水土保持措施，实现减水减沙。同时通过考虑产沙在河道中的输移变化、冲淤变化以及新增水土流失量等，将水土减水减沙效益计算出来。该分析方法主要统计措施数量、确定蓄水保土定额，可以有效降低土壤侵蚀发生概率，检测水文分析法计算结果是否合理，根据计算结果，分析蓄水拦沙效益，预测水沙变化，预防水土流失等现象。

3.非点源污染计算

非点源污染负荷计算，主要包含以下部分：第一，溶解态物质，指的是降雨径流中产生的污染物，其在水中溶解后随地表径流进入河流之中；第二，吸附态物质，指的是对土壤产生侵蚀作用的固态污染源，与被侵蚀土壤共同输送至水中。非点源污染产生的主要原因为土壤受到侵蚀，在运移基础上产生该污染源。其中流域下游水环境造成污染，就是因为降雨产沙形成污染物。通过分析流域地表径流以及地下水水质，可以有效研究水保水环境效应，但是由于非点源污染复杂多变，具备不确定性因素，给相关模型建立、监测工作开展等造成一定影响。