西峰水保站黃土高塬溝壑區(qū)水土流失規(guī)律試驗觀測

王鴻斌

(黃河水利委員會 西峰水土保持科學試驗站，甘肅 慶陽 745000)

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西峰水保站黃土高塬溝壑區(qū)水土流失規(guī)律試驗觀測

王鴻斌

(黃河水利委員會 西峰水土保持科學試驗站，甘肅 慶陽 745000)

水土流失規(guī)律；試驗觀測；黃土高塬溝壑區(qū)；西峰站

西峰站的黃土高塬溝壑區(qū)水土流失規(guī)律試驗觀測工作已開展了60余年，初步摸清了黃土高塬溝壑區(qū)水土流失基本規(guī)律，提出了黃土高塬溝壑區(qū)水土流失綜合治理模式，對推動黃土高原地區(qū)乃至全國的水土流失治理、發(fā)展當?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)、減少入黃泥沙做出了重要貢獻。未來，西峰站黃土高塬溝壑區(qū)水土流失觀測將以數(shù)字化、信息化發(fā)展為目標，努力提高觀測成果的科學性和準確性，為黃土高塬溝壑區(qū)乃至整個黃土高原的水土流失治理和黃河治理提供決策支持。

西峰水土保持科學試驗站成立于1951年，是黃河水利委員會在黃土高塬溝壑區(qū)設(shè)立的集水土保持科學研究、監(jiān)督監(jiān)測、治理示范、管理服務(wù)于一體的綜合性基層事業(yè)單位。為探索黃土高塬溝壑區(qū)水土流失規(guī)律、分析水土保持效益，西峰站在新中國成立初期相繼建立了黃土高塬溝壑區(qū)南小河溝、趙家川、王家灣、硯瓦川，子午嶺次生林區(qū)王家河、石橋、堡子溝、柳溝、魏家溝、石橋溝、黨家川，殘塬溝壑區(qū)鋪溝、野雞溝、小羊溝、丁家嘴溝等一批監(jiān)測流域，形成了中流域套小流域、小流域套支毛溝、支毛溝套小區(qū)的觀測站網(wǎng)體系，先后共建成徑流站24個、徑流小區(qū)68個。

1 試驗觀測站網(wǎng)布設(shè)

60多年來，西峰站緊緊圍繞黃土高塬溝壑區(qū)水土流失治理需求，按照“縱向?qū)Ρ?，平行對比，以及大流域套小流域，綜合套單項”的指導思想，在水土保持試驗研究、綜合治理、示范與推廣、生態(tài)工程建設(shè)等方面，開展了大量極具價值的基礎(chǔ)性工作。通過觀測研究，初步摸清了高塬溝壑區(qū)水沙變化規(guī)律，取得了一系列單項水土保持措施及小流域綜合治理效益變化監(jiān)測成果，為中小流域綜合治理模式的確定、農(nóng)林牧生態(tài)經(jīng)濟結(jié)構(gòu)優(yōu)化、徑流高效利用及節(jié)水灌溉技術(shù)體系的形成與發(fā)展提供了技術(shù)支撐，對推動黃土高原地區(qū)乃至全國的水土流失治理、發(fā)展當?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)、減少入黃泥沙發(fā)揮了重要作用，為中國水土保持學科體系創(chuàng)立做出了貢獻。

目前西峰站正在對南小河溝和硯瓦川兩個流域?qū)嵤┍O(jiān)測。南小河溝小流域地處甘肅省慶陽市西峰區(qū)境內(nèi)，系涇河的二級支流，流域總面積38.93 km2。從1954年開始分別在南小河溝流域出口、治理溝(楊家溝)和非治理溝(董莊溝)支毛溝出口設(shè)立把口站，并配套布設(shè)了氣象、徑流小區(qū)觀測。現(xiàn)實施觀測的有4個徑流泥沙測站、14個自動化雨量站、1個標準氣象園、14個坡度因子徑流小區(qū)、2個全坡面徑流小區(qū)、2個荒坡標準小區(qū)、6個水土保持措施因子小區(qū)。流域內(nèi)雨量站網(wǎng)密度為2.8站/km2。硯瓦川流域地處甘肅省慶陽市西峰區(qū)、寧縣境內(nèi)，系涇河二級支流，流域總面積376.69 km2，涉及西峰區(qū)、寧縣的8個鄉(xiāng)鎮(zhèn)。為探索中尺度流域的水土流失綜合治理效益，并為小區(qū)及小流域觀測資料移用于大面積水土流失治理效益分析提供依據(jù)，從1976年開始，西峰站在硯瓦川流域布設(shè)了1個徑流泥沙測站。目前，該流域內(nèi)共布設(shè)了24個雨量站，雨量站網(wǎng)密度為15.7站/km2。

2 試驗觀測內(nèi)容及指標體系

西峰站水土流失規(guī)律觀測的內(nèi)容與指標體系主要包括：①河道徑流泥沙監(jiān)測。通過建立測站，觀測水位(水頭)、流量、含沙量、降水量和蒸發(fā)量等，掌握中小流域水沙變化規(guī)律。②單項治理措施效益觀測。通過建立徑流小區(qū)，主要觀測徑流量、侵蝕量、降水量、土壤含水率等，測定洪水深、徑流量、含沙量、侵蝕模數(shù)。③徑流泥沙變化的降雨因子監(jiān)測。采用人工雨量筒、虹吸式自記雨量計、遙測雨量計觀測全年次降雨量、降雨歷時、降雨總量。④溝道治理工程淤積變化。對壩庫淤積采用斷面法測量，一年一次計算年淤積量，對特大暴雨增加測次，以觀測次暴雨淤積情況。⑤氣象要素觀測，主要觀測風力、風向、溫度、濕度、蒸發(fā)、降雨等氣象要素。⑥典型暴雨調(diào)查。監(jiān)測較大范圍暴雨強度、歷時、危害程度、坡面侵蝕、溝道重力侵蝕等，要做到調(diào)查及時、全面、準確。⑦調(diào)查董莊溝溝道上中下游斷面年度沖淤變化。采用投影法進行喬木林、灌木林樣方郁閉度觀測，采用網(wǎng)格法進行荒坡樣方覆蓋度觀測。

3 試驗觀測取得的成果資料

1964年,整編刊印了1954—1963年《黃河中游水土保持徑流測驗資料西峰小流域部分》《黃河中游水土保持徑流測驗資料西峰徑流小區(qū)部分》。1982年，整編刊印了《1954—1980年黃河中游水土保持徑流泥沙測驗資料西峰部分》。

1981年以后，每年按照以下五部分內(nèi)容連續(xù)編印觀測成果資料：第一部分降水資料，包括降水量觀測記載表、降水量摘錄表、逐日降水量表、各時段最大降水量；第二部分徑流資料，包括洪水水文要素摘錄表、逐次洪水測驗成果表、逐日平均流量表、逐次洪水降水量觀測成果表；第三部分徑流小區(qū)資料，包括徑流小區(qū)觀測記載表、徑流小區(qū)逐次徑流測驗成果表；第四部分泥沙觀測資料，包括水位流量單沙測驗記載表、懸移質(zhì)水樣處理記載表、逐日平均輸沙率表、逐日平均含沙量表；第五部分其他資料，包括蒸發(fā)量觀測記載表、逐日蒸發(fā)量表、土壤濕度測定計算表、土壤含水率實測成果表等。

4 試驗觀測成果及其應用

一是摸清了黃土高塬溝壑區(qū)水土流失基本規(guī)律。以南小河溝流域1954—1980年水土流失試驗觀測數(shù)據(jù)為樣本，分析研究得出黃土高塬溝壑區(qū)“徑流主要來自塬面，泥沙主要來自溝谷，塬水下溝對流域泥沙量影響最大”。塬面徑流量占總量的67.4%，溝谷泥沙量占總量的86.3%，塬水下溝后流域泥沙總量增加76.8%～77.9%。

二是提出了黃土高塬溝壑區(qū)水土流失綜合治理模式。以南小河溝流域水土流失規(guī)律觀測數(shù)據(jù)成果為依據(jù)，提出了黃土高塬溝壑區(qū)水土保持“三道防線”綜合治理模式?；痉铰詾椋汗虦媳＼?，塬、坡、溝綜合治理，按照因地制宜、因害設(shè)防的原則，建立“塬面徑流控調(diào)，坡面林草治理，溝道水沙集蓄”三道防線。

三是取得了觀測流域水土保持措施效益監(jiān)測的定量化成果。比如，據(jù)同期對比資料，楊家溝經(jīng)過綜合治理，與非治理溝董莊溝相比，1954—1997年洪水輸沙量減少了76.1%，2007—2011年平均洪水輸沙量為3 710 t，平均輸沙模數(shù)為3 229.5 t/km2，比董莊溝洪水輸沙量減少了84.9%。此外，每年還為全國水土保持公報的發(fā)布提供翔實的水土保持措施監(jiān)測數(shù)據(jù)。

5 試驗觀測的特點

西峰站黃土高塬溝壑區(qū)水土流失規(guī)律試驗觀測體現(xiàn)了五大特點：一是觀測歷史悠“久”。從1954年開始，西峰站在黃土高塬溝壑區(qū)布設(shè)水土流失試驗觀測站網(wǎng)，開展了降雨徑流泥沙觀測、下墊面調(diào)查、水土保持效益分析等工作，開創(chuàng)了黃土高塬溝壑區(qū)水土流失試驗觀測的先河。二是資料系列“長”。截至2014年底，取得了徑流泥沙資料755站年，雨量資料2 969站年，地形因子徑流小區(qū)、植被因子徑流小區(qū)、耕作措施因子徑流小區(qū)、水土保持措施因子徑流小區(qū)、泥沙徑流小區(qū)徑流泥沙資料358區(qū)年。三是試驗觀測規(guī)?！按蟆?。按照“中尺度流域、小流域、支毛溝、徑流小區(qū)”的布設(shè)原則，開展了不同尺度的水土流失規(guī)律試驗研究，現(xiàn)有南小河溝國有試驗觀測基地4.8 km2，是目前國內(nèi)最大的水土流失試驗觀測基地。四是試驗觀測成果應用“廣”。西峰站在實踐中總結(jié)提出了固溝保塬的治理方針、“三道防線”和“四個生態(tài)經(jīng)濟帶”的綜合治理模式，在慶陽地區(qū)37條大塬綜合治理中得到采用。五是試驗觀測手段“新”。為提高水土流失試驗觀測精度，西峰站從2008年開始，建成了南小河溝水土流失自動化測報系統(tǒng)，實現(xiàn)了降雨、水位、蒸發(fā)、氣溫等要素的自動化觀測和實時傳輸；2015年又建成了推移質(zhì)集沙槽，首次將推移質(zhì)納入全國水土流失動態(tài)監(jiān)測與公告項目之中。

6 結(jié) 語

在生態(tài)環(huán)境受到高度重視的今天，及時、準確的水土保持監(jiān)測數(shù)據(jù)對經(jīng)濟社會持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。西峰水保站將一如既往，按照國家及部、委關(guān)于生態(tài)環(huán)境監(jiān)測工作的要求，進一步優(yōu)化水土保持監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，依靠科技創(chuàng)新和技術(shù)進步，提高水土保持監(jiān)測的立體化、自動化和智能化水平，為黃土高塬溝壑區(qū)乃至整個黃土高原的水土流失治理和黃河治理提供決策支持，為國家生態(tài)建設(shè)管理和規(guī)劃提供依據(jù)。

(責任編輯 李楊楊)

S157

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王鴻斌(1968—)，男，甘肅慶陽市人，學士，高級工程師，長期從事水土流失規(guī)律觀測及水土保持監(jiān)測工作。

2016-08-02