小流域淤地壩建設(shè)的水土保持成果

李玉芳

( 延安市水土保持工作隊，陜西 延安716000)

1 小流域的概況

該小流域地處黃土高原水土流失現(xiàn)象比較嚴重的地區(qū)，該地區(qū)粗沙較多，屬于黃河流域中的一級支流，其總的流域面積大概有113．75 km2。該流域的氣候為溫帶大陸性季風氣候，最近幾年來該地區(qū)的平均降水量大概在462．3 mm。該地的地貌類型主要為丘陵和溝壑，其中山體較高、山坡較陡，山溝走向大多縱橫交錯，而且坡度＞5°的坡面占據(jù)總流域面積的90%以上。該地區(qū)土壤的性質(zhì)為灰褐土，植被較少，一般都在農(nóng)田的邊緣。

從上世紀80年代開始，進行了坡面的治理工作，人工植被得到了較大的發(fā)展，到目前為止，該流域總共被治理的面積達到了大約3956． 57 hm2，占據(jù)了整個水土流失總面積的40%左右，目前已經(jīng)建成的淤地壩共有135 座，建壩密度1．23 座/km2，形成了以骨干壩為主，合理配套中小型淤地壩，同時協(xié)調(diào)了河流的上游和下游，在最大程度上將整個壩系的預(yù)防洪水、攔截泥漿、整治淤地等多種功能發(fā)揮出來。

2 主要使用的研究方法

2.1 觀察和測量流域的產(chǎn)流及產(chǎn)沙情況

自2006年的7月，在該流域里面先后設(shè)置了4個雨量站，在距離出口處2 500 m 的位置上設(shè)置了寬頂堰，專門用來實時監(jiān)控和測量流域的洪水泥沙量，同時還安裝了用于測量水流速度的流速儀等先進設(shè)備。分別在63個壩地內(nèi)，布設(shè)了鋼筋混凝土樁柱，并且在樁柱的表面噴涂刻度以觀測壩地的淤積情況。泥沙沿程分布觀測是在每年的汛期結(jié)束后，選取典型溝道從下游到上游每隔100 m 采用GPS 儀定位采樣，用該定位儀來記錄該地區(qū)當年淤積的具體厚度以及經(jīng)度和緯度等。

2.2 動態(tài)觀測流域內(nèi)土地的利用狀況

在監(jiān)測的過程中主要使用了衛(wèi)星ALOS 來得到該地區(qū)的衛(wèi)星影像，然后將空間分辨率分別為2．5 M 和10 M 的全波段數(shù)據(jù)以及多光譜數(shù)據(jù)結(jié)合起來使用，在分類的過程中利用遙感數(shù)字圖像這一方法對該流域里所屬的土地種類進行辨別和解釋，最后在野外實地驗證辨別結(jié)果，確定出該流域內(nèi)土地的具體利用狀況以及整個土地的植被覆蓋狀況。

2.3 觀測淤地壩所在土地上的土壤成分及增加產(chǎn)量的效益

觀測指標是不同地類、不同種植模式下的增產(chǎn)效益。在觀測的過程中會使用到調(diào)查這一方式，對典型的地域進行單打和單收，并且進行實地驗證，對壩地、坡面上的耕地以及梯田3 種不同的典型地塊進行對比，最后分析對比結(jié)果，得出觀測結(jié)果。

3 研究得出的觀測結(jié)果

3．1 采取的水土保持方式發(fā)生的一些動態(tài)變化

通過使用上述技術(shù)分析，并且對流域的現(xiàn)狀進行跟蹤調(diào)查，此流域坡面措施中各單項措施的面積每年都有新增的壩地，植被的覆蓋面積每年也都有增加，而水土流失所占面積逐年減少，使得水土保持措施治理度逐年增加，治理情況不斷改善。

3．2 該流域減沙效益的具體分析

3．2．1 對流域內(nèi)各年降水量的分析

在1981—2011年20 a 間，該流域的平均降水量為462．34 mm;各年5—10月的平均降雨量達到369．84 mm，占據(jù)了整個年份降水量的4/5。通過對2006—2010年間汛期進行實際測量發(fā)現(xiàn)，其平均降雨量達到了378． 96 mm，高出2．47%，該期間的降雨量較為接近多年平均值。

該流域主要的降雨月份為5—10月之間，稱之為汛期，而且這一時期平均雨強也要比其他月份高出很多。在汛期中，7月和8月的降雨量最多，并且高出6月和9月很多，見圖1，而且雨強也要比6月和9月高出很多。

圖1 汛期多年5—10月平均降雨量的分布情況

3．2．2 淤地壩阻攔泥沙效益的具體分析

按照對淤地壩的淤積量進行測量這一原理，分別對布設(shè)的4個雨量站觀測出來的多年平均降雨量進行調(diào)查，再對63座淤地壩多年來的淤積狀況進行調(diào)查，又采用GPS 靜態(tài)測量模式建立GPS 控制網(wǎng)。最終發(fā)現(xiàn)，淤積狀況會受到降雨在時間和空間上的不均勻以及溝道條件的各不相同的影響，導(dǎo)致淤積情況有所不一，5 a 之間壩系攔截泥沙的量有著比較明顯的差別，主要趨勢為大幅減少之后又小幅上升。

通過觀測發(fā)現(xiàn)在2007—2011年之間，對于平均攔沙率來說，骨干壩達到了66%左右，中型壩達到了28%左右，小型壩達到了6%左右，通過計算發(fā)現(xiàn)骨干壩的平均攔沙率達到小型壩攔沙率的11 倍左右，達到了中型壩攔沙率的2．4 倍左右。在該流域中很容易發(fā)現(xiàn)，中型壩攔截泥沙的概率要比小型壩高出很多，而除去枯水年之外，骨干壩攔截泥沙的概率也要比中型壩高出很多。

3．2．3 對采取的坡面措施攔截泥沙情況的狀況分析

在進行水土保持的過程中，采取的減沙量措施主要包括淤地壩以及坡面治理兩種減沙量措施。按照該流域內(nèi)各年進行水土保持工作的具體情況可知，2008年采取坡面治理措施攔截泥沙量最高達到了11．78 萬t;2009年出現(xiàn)了最小攔截泥沙量，只有5．23 萬t，經(jīng)對比發(fā)現(xiàn)，2008年的攔沙量是2009年攔沙量的2．3 倍，這主要與2008年是豐水年有關(guān)，所以我們可以知道減沙量會受到當年降雨量的直接影響。通過對采取的水土保持措施產(chǎn)生的減少量以及產(chǎn)沙量進行分析和對比可知，在5 a 間二者的總體趨勢大概保持一致，在不考慮豐水年和枯水年的情況下，可知采取水土保持措施過程中產(chǎn)生的減沙效益是逐年上升的。所以，如果降雨條件保持在一定范圍內(nèi)，流域內(nèi)的減沙效益會逐漸上升。如果降雨量大，那么減沙效益較小，如果降雨量小，那么減少效益較明顯。

3．3 對壩地的利用情況及增加產(chǎn)量的效益分析

對各年的調(diào)查結(jié)果進行分析發(fā)現(xiàn)，該流域5 a 淤地壩的面積會發(fā)生較大的變化，增加產(chǎn)量的效益也會發(fā)生明顯的變化，壩地和坡地增加產(chǎn)量的效益相比于梯田要高出很多，而且5 a 區(qū)域里平均增加產(chǎn)量的效益梯田達到了36%左右，而坡地和耕地的效益達到了79%左右。

4 對檢測結(jié)果進行分析

由上述觀察、測量以及分析可知，該小流域采取的水土保持措施發(fā)生的一些列變化情況，并且對攔沙蓄水效益以及增產(chǎn)效益等進行了細致的分析，分析結(jié)果如下:5 a 內(nèi)淤地壩攔截泥沙的量會受到降雨的時間和空間分布以及溝道之間的條件影響，并且影響較大，總體趨勢為先大幅降低后小幅上升;在比較梯田的增產(chǎn)效益和坡地與耕地的增產(chǎn)效益時發(fā)現(xiàn)，淤地壩梯田的平均增產(chǎn)效益約為36%，而坡地和耕地的平均增產(chǎn)效益約為79%。

5 結(jié) 語

1) 在防止水土流失的過程中觀察和監(jiān)測是一項基礎(chǔ)工作，利用淤地壩進行觀察和監(jiān)測應(yīng)該具有一定的可持續(xù)性。如果監(jiān)測期較短，那么得到的數(shù)據(jù)總會存在一定的偶然性，所以一定要考慮到可持續(xù)性，與此同時還需要對觀測結(jié)果進行數(shù)據(jù)整合，編制、匯總所有有用信息。

2) 在布置觀測點時一定要確保其針對性。對于布設(shè)的各個觀測點，在擬定設(shè)置原則的過程中，一定要充分考慮觀測點的具體布置情況，例如布設(shè)范圍、位置等，并且結(jié)合現(xiàn)有觀測點、骨干壩、中型淤地壩、小型淤地壩等情況進行綜合考慮完成擬定。

3) 要保持淤地壩采取的主要觀測方法和觀測的內(nèi)容相互適應(yīng)。按照水土保持過程中所遵循的各項觀測技術(shù)規(guī)章和程序，在觀測的過程中主要使用的三大方法分別為地面實際觀測、遙感動態(tài)觀測以及調(diào)查統(tǒng)計等。進行淤地壩觀測時，會涉及到很多方面，所以采用的觀測方法要根據(jù)觀測內(nèi)容來確定，可以單選擇一種方法，也可以將幾種方法相互配合使用。

［1］黃河水利委員會西峰水土保持科學試驗站．黃土高原水土流失及其綜合治理研究［M］．鄭州:黃河水利出版社，2005．

［2］綦俊諭，蔡強國，方海燕，等． 岔巴溝流域水土保持減水減沙作用［J］．中國水土保持科學，2010，8(01) :28 －33．

［3］劉善靈，鄭世清．黃土高原燕溝流域生態(tài)環(huán)境建設(shè)模式及效益研究［J］．水土保持研究，2005，12(05) :88 －91．