濟(jì)源市硯瓦河流域壩系工程效益分析

吳歡歡，王玉娟

(1．濟(jì)源市水土保持科學(xué)研究所，河南 濟(jì)源459000;2．濟(jì)源市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)室，河南 濟(jì)源459000)

(責(zé)任編輯 徐素霞)

濟(jì)源市硯瓦河流域壩系工程是黃河上中游管理局于2003年批復(fù)修建的第一批示范壩系工程。為了研究壩系的攔泥減沙、增產(chǎn)增收、改善環(huán)境等效益，濟(jì)源市水保所受黃河上中游管理局委托，從2006年開始對(duì)硯瓦河流域壩系工程進(jìn)行了5年的效益監(jiān)測(cè)，現(xiàn)就監(jiān)測(cè)概況闡述如下。

1 壩系工程基本情況

1．1 自然概況

硯瓦河小流域隸屬于河南省濟(jì)源市，距離濟(jì)源市區(qū)約18．6 km，是黃河中游的一級(jí)支流，屬于黃河中上游典型的風(fēng)化砂頁巖水土流失類型區(qū)。流域面積89．39 km2，呈狹長(zhǎng)形，長(zhǎng)寬比為6 ∶1，海拔195—595 m，地勢(shì)北高南低，屬于土石山區(qū)，內(nèi)有主溝1 條、較大支溝3條、中小支溝及毛溝76 條，溝壑密度為3．1 km/km2。流域?qū)倥瘻貛Т箨懶约撅L(fēng)型氣候區(qū)，多年平均降水量696 mm。

1．2 流域綜合治理狀況

該流域在20 世紀(jì)六七十年代就開展了水土保持工作，進(jìn)入90年代后水保工作取得了較大進(jìn)展，至壩系工程建設(shè)前，共治理水土流失面積4 735 hm2，治理面積占總面積的52．97%，修建中小型淤地壩31 座、谷坊140 道，這些水保措施在控制水土流失、改善生態(tài)環(huán)境方面起到了積極作用。但是，由于治理標(biāo)準(zhǔn)較低，治溝骨干工程缺乏，加上絕大多數(shù)淤地壩已經(jīng)基本淤滿，因此攔沙減洪、蓄水保土效益微弱。

1．3 壩系工程規(guī)模

硯瓦河流域壩系工程共建設(shè)漿砌石淤地壩46 座，其中骨干壩6 座，中型淤地壩12 座，小型淤地壩28座，設(shè)計(jì)總攔泥庫容293．82 萬m3。壩系工程各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)見表1。

表1 硯瓦河流域壩系工程技術(shù)指標(biāo)

2 壩系監(jiān)測(cè)情況

硯瓦河流域壩系監(jiān)測(cè)工作從2006年10月開始，在硯瓦河出口修建了把口站，設(shè)立了量水槽、流速儀測(cè)流斷面，并在流域內(nèi)布設(shè)了兩個(gè)雨量站，采用定點(diǎn)監(jiān)測(cè)、巡視監(jiān)測(cè)和調(diào)查統(tǒng)計(jì)等方法進(jìn)行監(jiān)測(cè)［1］。

監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括輸水輸沙監(jiān)測(cè)、攔沙蓄水用水監(jiān)測(cè)、增產(chǎn)增收監(jiān)測(cè)和社會(huì)、生態(tài)效益監(jiān)測(cè)。

2．1 輸水輸沙監(jiān)測(cè)

輸水輸沙監(jiān)測(cè)主要是了解壩系修建對(duì)河道洪水和含沙量、輸沙率的影響。

監(jiān)測(cè)方法:在流域出口設(shè)把口監(jiān)測(cè)站一處，修建測(cè)流測(cè)沙斷面1 個(gè)，流域內(nèi)設(shè)雨量觀測(cè)點(diǎn)2 個(gè)，開展汛期降雨、徑流、泥沙觀測(cè)［2］。

2．2 攔沙蓄水用水監(jiān)測(cè)

攔沙監(jiān)測(cè)主要是量測(cè)淤地壩的攔沙情況。

蓄水用水監(jiān)測(cè)主要是監(jiān)測(cè)淤地壩的蓄水情況和生產(chǎn)生活用水情況。

攔沙監(jiān)測(cè)方法是在壩系所有壩內(nèi)布設(shè)多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，每年汛前汛后兩次對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位進(jìn)行量測(cè)，計(jì)算每條壩的年淤積量。

蓄水用水監(jiān)測(cè)是每年汛前汛后對(duì)壩系所有壩進(jìn)行蓄水量觀測(cè)，并調(diào)查各壩的生產(chǎn)生活用水情況。

2．3 增產(chǎn)增收監(jiān)測(cè)

增產(chǎn)增收監(jiān)測(cè)主要是監(jiān)測(cè)引用壩系蓄水灌溉增收情況和養(yǎng)殖效益情況。

灌溉增收監(jiān)測(cè)是對(duì)農(nóng)作物和經(jīng)濟(jì)林利用壩系蓄水的灌溉面積進(jìn)行調(diào)查，并對(duì)灌溉樣方和未灌溉樣方進(jìn)行稱重對(duì)比計(jì)算壩系的增產(chǎn)量和增產(chǎn)效益。農(nóng)作物1年進(jìn)行2 次，經(jīng)濟(jì)林1年1 次。

養(yǎng)殖監(jiān)測(cè)為每年1 次，對(duì)養(yǎng)殖壩進(jìn)行產(chǎn)量、產(chǎn)值和成本調(diào)查。

2．4 社會(huì)效益、生態(tài)效益監(jiān)測(cè)

社會(huì)效益監(jiān)測(cè)是對(duì)壩系工程建設(shè)后流域內(nèi)居民生活方式和生活質(zhì)量發(fā)生的改變及對(duì)改善生態(tài)環(huán)境認(rèn)識(shí)的提高進(jìn)行調(diào)查。

生態(tài)效益監(jiān)測(cè)是監(jiān)測(cè)壩系的修建對(duì)全流域和單壩局部生態(tài)環(huán)境的影響指標(biāo)。

社會(huì)效益和生態(tài)效益監(jiān)測(cè)每年7 ～8月進(jìn)行1 次。

3 監(jiān)測(cè)成果分析

3．1 輸水輸沙情況

硯瓦河流域把口站于壩系修建當(dāng)年開始監(jiān)測(cè)，共監(jiān)測(cè)到了2007、2008、2009、2010年4年的汛期降雨、徑流、泥沙資料。其中共測(cè)得洪水過程8 次，分別為2007年5 次、2010年3 次;2008、2009年干旱，未產(chǎn)生洪水。因2007年硯瓦河流域壩系工程建設(shè)剛開始，未有成壩可蓄水，故2007年的5 次洪水作為建壩前資料，與硯瓦河流域壩系全部蓄水的2010年3 次洪水做建壩前后的輸水輸沙對(duì)比分析，次洪水分析情況［3-4］見表2。

表2 硯瓦河把口站次洪水降雨量分析

從表2 中可看出，2007年7月19日與2010年7月24日降雨量相近，通過這兩次洪水特征的對(duì)比，可看出壩系對(duì)硯瓦河洪水的影響:①壩系對(duì)次洪水的徑流總量基本不產(chǎn)生影響，未影響流域的產(chǎn)流過程;②壩系修建對(duì)次洪水有較大的調(diào)節(jié)作用，可削減洪峰流量32%;③洪水懸移質(zhì)經(jīng)過壩系的滯留沉淀，最大含沙量減少47．9%，次洪水輸沙量可減少10%;④壩系對(duì)洪水的攔蓄推遲洪峰出現(xiàn)時(shí)間達(dá)13．1 h。

3．2 攔沙蓄水效益

3．2．1 攔沙效益

經(jīng)過5年的監(jiān)測(cè)，壩系建成后攔沙共計(jì)22 497．5 m3，其中:骨干壩攔沙9 499 m3，占?jí)蜗禂r沙量的42%;中型壩攔沙4 135．5 m3，占?jí)蜗禂r沙量的18%;小型壩攔沙8 863 m3，占?jí)蜗禂r沙量的40%。因2007、2010 和2008、2009年分別為平水年和干旱年，故4年攔沙量?jī)H占設(shè)計(jì)淤積庫容的1%。如果把出口站輸沙量和攔沙量加在一起作為流域總輸沙量的話，那么壩系攔沙量占到總輸沙量的98%，可以明顯看出經(jīng)過壩系對(duì)洪水的攔蓄調(diào)節(jié)，使大量的泥沙沉淀淤積，較大程度減少了洪水向下游的輸沙能力，具有較強(qiáng)的攔沙功能。

3．2．2 蓄水用水效益

蓄水為壩系所攔蓄的水量，用水主要是農(nóng)業(yè)灌溉用水和少量的人畜飲水。2006—2010年，壩系蓄水量總體呈逐年遞增趨勢(shì)。2010年，6 座骨干壩共蓄水84．7 萬m3，12 座中型壩蓄水3．06 萬m3，小型壩蓄水4．9 萬m3。壩系的蓄水為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)灌溉提供了水源，也解決了流域內(nèi)部分缺水地區(qū)的人畜飲水問題，并促進(jìn)了流域內(nèi)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展。

壩系蓄水主要用于農(nóng)業(yè)灌溉。硯瓦河流域處于風(fēng)化砂頁巖區(qū)，該區(qū)屬地下貧水區(qū)，流域內(nèi)除主河道兩側(cè)有部分川臺(tái)地可以從河道提水灌溉外，大部分為望天收農(nóng)田。灌溉方式為庫區(qū)提灌、自流管道灌溉和干旱時(shí)補(bǔ)充下游河道水量供下游提水灌溉3 種形式。壩內(nèi)蓄水特別是在干旱年份發(fā)揮了顯著的抗旱保收增產(chǎn)作用，使部分望天收耕地變?yōu)樗疂驳?。硯瓦河壩系共灌溉農(nóng)田96．26 hm2，其中:6 座骨干壩灌溉面積45．6 hm2，年平均用水量為10．94 萬m3;12 座中型壩灌溉面積13．56 hm2，年平均用水量為3．24 萬m3;小型壩灌溉面積37．1 hm2，年平均用水量為8．4 萬m3。

壩系建設(shè)增大了流域內(nèi)的水面面積，當(dāng)?shù)鼐用裨谝恍┧孑^大的骨干壩和中型壩內(nèi)開展了漁業(yè)養(yǎng)殖，養(yǎng)殖品種有鯉、鯽、鰱魚，養(yǎng)殖方式為網(wǎng)箱和混養(yǎng)，養(yǎng)殖面積達(dá)17．15 hm2，其中:骨干壩和中型壩水面養(yǎng)殖面積14．75 hm2，占?jí)螀^(qū)養(yǎng)殖面積的86%;小型壩水面養(yǎng)殖面積2．4 hm2，占?jí)螀^(qū)養(yǎng)殖面積的14%。

壩系蓄水解決了流域內(nèi)部分用水困難村的人畜吃水問題。據(jù)調(diào)查有3 個(gè)自然村在壩系骨干壩和中型壩內(nèi)修建引水工程，解決了流域內(nèi)310 人和100 余頭大牲畜的飲水問題。

3．3 增產(chǎn)增收效益

經(jīng)調(diào)查，未灌溉的農(nóng)田在干旱年份產(chǎn)量很低甚至出現(xiàn)絕收，風(fēng)調(diào)雨順年份年均公頃產(chǎn)8 925 kg，而灌溉農(nóng)田公頃產(chǎn)12 345 kg，公頃增產(chǎn)達(dá)3 420 kg。硯瓦河壩系共灌溉96．26 hm2，年增產(chǎn)糧食329 t，若按2元/kg計(jì)算，年增產(chǎn)效益達(dá)65．8 萬元。

灌溉薄皮核桃經(jīng)濟(jì)林21．6 hm2，未灌溉時(shí)年均公頃產(chǎn)4 500 kg，引壩系內(nèi)蓄水灌溉后公頃產(chǎn)5 175 kg，共增產(chǎn)14 580 kg。按20 元/kg 計(jì)算，年增產(chǎn)效益達(dá)29．16 萬元。

水面養(yǎng)殖大部分屬自然放養(yǎng)，小部分為網(wǎng)箱養(yǎng)殖。平均魚苗成本按8 000 元/hm2，人工、飼料按1 000元/hm2計(jì)算，養(yǎng)殖成本為9 000 元/hm2。水面養(yǎng)殖面積17．15 hm2，單產(chǎn)1 950 kg/hm2，漁業(yè)養(yǎng)殖產(chǎn)量達(dá)33．5 t，按市場(chǎng)價(jià)10 元/kg 計(jì)算，漁業(yè)養(yǎng)殖總產(chǎn)值約為33．5 萬元，去除成本后，凈產(chǎn)值約為18 萬元。

3．4 社會(huì)、生態(tài)效益

3．4．1 社會(huì)效益

硯瓦河壩系不僅攔截了泥沙，使流域內(nèi)水土流失得到有效治理，而且壩系蓄水用于人畜飲水、農(nóng)業(yè)灌溉和水產(chǎn)養(yǎng)殖，給當(dāng)?shù)厝罕妿砹溯^大的經(jīng)濟(jì)效益，也帶動(dòng)了當(dāng)?shù)厝罕娦藿ㄓ俚貕蔚姆e極性，流域內(nèi)群眾又自籌資金修建小型淤地壩13 座，周邊流域群眾也自籌資金新建中型壩5 座、小型壩11 座。

由于壩系建設(shè)給流域內(nèi)帶來了豐富的地表水，部分靠近淤地壩水源區(qū)的群眾對(duì)小塊望天收農(nóng)田和荒地進(jìn)行了土地連片整治。2009、2010年共連片整理土地63 hm2，并修建了引水設(shè)施，使望天收農(nóng)田和荒地變成了旱澇保收的基本農(nóng)田，增加了種植面積，提高了農(nóng)作物產(chǎn)量，減輕了農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度。

壩系修建也使流域內(nèi)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)得到了一定的調(diào)整，有9 戶農(nóng)民從事漁業(yè)養(yǎng)殖、16 戶農(nóng)民利用淤地壩蓄水辦起了生豬養(yǎng)殖場(chǎng)，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

3．4．2 生態(tài)效益

硯瓦河壩系建成后，不僅增加了流域的水面面積，涵養(yǎng)了地下水源，而且使干涸的溝道長(zhǎng)年基流不斷。良好的生態(tài)環(huán)境使流域內(nèi)的野兔、野雞等小動(dòng)物成倍增加，連多年未見的白鷺也時(shí)常出現(xiàn)。

4 結(jié) 語

硯瓦河壩系工程以小流域?yàn)閱卧?，通過淤地壩梯級(jí)建設(shè)，大、中、小結(jié)合，治溝骨干工程控制，層層攔蓄，起到了較強(qiáng)的削峰、滯洪和上攔下保作用，不僅減少了洪水災(zāi)害，而且封堵了向下游輸送泥沙的通道，抬高了侵蝕基準(zhǔn)面，穩(wěn)定了溝坡，有效制止了溝岸擴(kuò)張、溝底下切和溝頭前進(jìn)，減輕了溝道侵蝕及洪水泥沙對(duì)下游造成的危害。同時(shí)，壩系的修建還改變了流域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。因此，壩系建設(shè)是黃河流域溝道治理的有效措施，發(fā)展?jié)摿艽?，?yīng)加大投入力度，加快開發(fā)建設(shè)步伐。

［1］水利部黃河水利委員會(huì)．黃河流域水土保持小流域壩系監(jiān)測(cè)導(dǎo)則［Z］．2004．

［2］水利電力部水利司．水文測(cè)驗(yàn)手冊(cè):第一冊(cè) 野外工作［M］．北京:水利電力出版社，1983．

［3］水利電力部水利司．水文測(cè)驗(yàn)手冊(cè):第二冊(cè) 泥沙顆粒分析和水化學(xué)分析［M］．北京:水利電力出版社，1983．

［4］水利電力部水利司．水文測(cè)驗(yàn)手冊(cè):第三冊(cè) 資料整編和審查［M］．北京:水利電力出版社，1983．