老灌河流域水資源可持續(xù)利用評價與水土保持調控

常全根

（南陽市水利綜合行政執(zhí)法支隊，河南 南陽 473000）

0 引言

丹江口水庫是南水北調中線工程渠首所在地，老灌河流域是其重要水源涵養(yǎng)區(qū)，其水資源可持續(xù)利用對南水北調工程穩(wěn)定運行作用巨大。此研究利用生態(tài)足跡法對老灌河流域的水資源可持續(xù)利用狀況進行定量評估，對具體影響因子進行剖析，并有針對性地提出水土保持調控措施，以期為研究區(qū)未來的水資源保護工作提供技術支撐。

1 研究概況

1.1 研究區(qū)概況

老灌河發(fā)源于洛陽市欒川縣，自西北向東南穿越西峽縣，至淅川縣金河鎮(zhèn)匯入丹江口水庫，全長261 km，總流域面積4 357 km2。老灌河中游河段主要位于河南省西峽縣，該縣境內(nèi)老灌河長約110.52 km，占老灌河總長的42.34%，落差298.50 m，流域面積2 582 km2。老灌河是西峽縣境內(nèi)最大的河流，同時也是丹江口水庫及上游水土保持重點治理河流之一。老灌河流域范圍及地形（DEM）如圖1所示。

圖1 老灌河流域范圍及地形（DEM）圖

1.2 研究方法

1.2.1 水資源生態(tài)足跡法

水資源生態(tài)足跡模型包含三個指標即水資源生態(tài)足跡、水資源生態(tài)承載力及水資源生態(tài)盈虧。

水資源生態(tài)足跡是將維持人類生存及生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定所需要的水資源量轉化為可在不同區(qū)域間進行比較的生物生產(chǎn)性水資源用地面積。水資源生態(tài)承載力是區(qū)域所能提供的最大水資源生物生產(chǎn)性土地面積。水資源生態(tài)盈虧是水資源生態(tài)足跡和水資源生態(tài)承載力的差值，以此指標來評價某一地區(qū)水資源可持續(xù)利用狀況。該評價模型的具體計算方法可參照文獻。

1.2.2 皮爾遜相關系數(shù)法

關于兩個變量X和Y之間的相關性度量，可以估計出其值介于-1與1之間。兩個變量之間的協(xié)方差和標準差之商被定義為兩個變量（總體）之間的皮爾遜相關系數(shù)，在此研究中主要應用該方法進行水資源可持續(xù)利用狀況的影響因子研究。

2 結果與分析

根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)和水資源生態(tài)足跡計算辦法，計算了2006—2020 年老灌河中游水資源可持續(xù)利用相關指標，繪制了表1和圖2。

表1 老灌河中游水資源可持續(xù)利用相關指標（2006-2020）單位：hm2

圖2 老灌河中游水資源可持續(xù)利用相關指標變化趨勢圖（2006—2020）

如表1 所示，人均水資源生態(tài)足跡在2018 年達到最高值0.637 2 hm2，最低值為2006年0.444 1 hm2；人均水資源生態(tài)承載能力2010 年最高，為4.106 6 hm2，2013 年最低，為0.531 6 hm2；人均水資源生態(tài)盈虧方面，在2010 年達到峰值3.579 3 hm2，2013 年低點僅為-0.098 4 hm2。2006—2020 年間，老灌河中游水資源呈現(xiàn)盈余狀態(tài)，占總年份的86.67%。運用線性回歸分析在origin2019 中繪制老灌河中游2006—2020 年間相關指標趨勢圖，如圖2所示。

從圖2 可知，2006—2020 年，老灌河中游人均水資源生態(tài)足跡多年來變化不大，總體呈逐年增長趨勢;人均水資源生態(tài)承載能力年際間波動較大，多年來整體呈現(xiàn)下降趨勢;人均水資源的生態(tài)盈虧每年都有較大的波動，而且隨著時間的推移總體呈下降趨勢。

在表1和圖2中可見，老灌河中游人均水資源生態(tài)承載力和生態(tài)盈余在2010年波動較大，對其合理性進行分析：2010年老灌河中游降水異常充沛，尤其是2010年7月23日21時左右，該區(qū)域遭受特大暴雨襲擊，3 個小時內(nèi)降雨量達288 mm。在人均水資源生態(tài)足跡變化不大的情況下，人均水資源生態(tài)承載力的劇烈波動又引起了水資源生態(tài)盈余的劇烈變化。經(jīng)綜合分析研判該異常波動現(xiàn)象符合實際情況。

在SPSS 中，對老灌河中游水資源可持續(xù)利用指標進行Pearson 相關分析可知：人均水資源生態(tài)盈虧與人均水資源生態(tài)承載力密切相關，相關系數(shù)為0.998。結合水資源生態(tài)足跡計算原理可知，老灌河中游人均水資源總量是水資源可持續(xù)利用的最主要影響因子。

3 討論與結論

3.1 研究區(qū)現(xiàn)狀分析

3.1.1 土地利用現(xiàn)狀分析

在調研中發(fā)現(xiàn)老灌河流域區(qū)域存在土地利用結構不合理，土地資源利用不充分，農(nóng)業(yè)用地比例偏大，廣種薄收等問題，尤其是居民集中區(qū)林木砍伐比較嚴重，部分原有林地已退變?yōu)槭枇?、荒山。部分居民為了增加收入進行陡坡開荒，導致水土流失嚴重，生態(tài)環(huán)境不斷惡化。

3.1.2 水土流失現(xiàn)狀分析

研究區(qū)內(nèi)水土流失主要是水力侵蝕，其表現(xiàn)形式為面蝕和溝蝕。面蝕分布較廣，荒山荒坡及坡耕地侵蝕尤為嚴重，使土層變薄，肥力下降。溝蝕主要分布在山腳及丘陵地帶，沖溝交錯，溝頭前進，溝底下切嚴重，溝岸擴張，研究區(qū)的水土流失是由自然因素與人為因素共同造成的。

針對老灌河流域水資源可持續(xù)利用主要影響因子，結合其實際情況，擬采取水土保持調控措施，提高植被涵養(yǎng)水源、調節(jié)徑流和控制泥沙能力，進而帶動大范圍的生態(tài)修復，攔蓄水資源，保證水質安全。

3.2 山地調控措施研究

在老灌河兩岸及匯水支流，重點開展山地調控措施，具體措施如下。

3.2.1 坡面工程防護措施

①按照因地制宜的治理方針，在不同坡度、不同土壤類型以及不同土層厚度的坡地，建設不同規(guī)格的梯田；②重點對水土流失嚴重的荒山荒坡進行整治，栽植火炬松，對疏林、幼林進行封育管護；③修建截（排）水溝、蓄水池、沉沙池等梯田配套工程。通過層層攔蓄，使坡面徑流逐層下滲，有序排泄，減少坡面土壤沖刷，攔蓄水土資源。

3.2.2 林草工程防護措施

①對荒山荒坡營造火炬松為主的水保林，恢復植被；②對道路兩側栽植塔柏、小葉女貞；③對現(xiàn)有的水土流失較嚴重的疏林、幼林等未成林地實行生態(tài)修復。

3.2.3 封禁治理

對現(xiàn)有的疏林地進行封山禁牧，通過自然修復，使其植被逐步得到恢復，達到林地標準。在通往封禁區(qū)域的入口處定點布設鐵絲網(wǎng)護攔，嚴禁不利封育的因素進入封禁區(qū)域，減少人為因素對封禁治理的干擾。

3.3 溝道調控措施研究

3.3.1 攔蓄工程整修

對項目區(qū)內(nèi)淤積嚴重，堤壩單薄滲漏的塘壩進行清淤加固，并夯實防滲護坡，整修梯級放水、植物護坡等配套設施，充分發(fā)揮其輸（蓄）水、灌溉及養(yǎng)殖等作用，改善和擴大農(nóng)田灌溉面積。

3.3.2 河道綜合治理

具體按照“水域岸線管護、水污染防治、水環(huán)境治理、水生態(tài)修復”等4個方面開展溝道治理工作。

①水域岸線管護。首先嚴格水域岸線等水生態(tài)空間管控，對河道進行確權劃界、岸線分區(qū)；其次根據(jù)確權劃界結果，通過禁止新設排污口、禁止侵占河道等措施，保障河道水域面積。②水污染防治。推進灌河流域內(nèi)各村垃圾收集、污水處理等基礎設施建設，結合各鄉(xiāng)鎮(zhèn)具體情況，開展廁所革命，清理整治環(huán)境，因地制宜做好水沖廁所、下水道管網(wǎng)建設和農(nóng)村污水處理相結合工作，加強水質保護。③水環(huán)境治理。一是在老灌河各支流沿河村鎮(zhèn)做好不隨意丟棄固體廢棄物、不隨意排放污水的宣傳教育；二是對各沿河村鎮(zhèn)固體廢棄物收集點的固廢進行及時清理；三是定期清理河道內(nèi)水面垃圾和衰敗的水生植物。④水生態(tài)修復。老灌河及其支流現(xiàn)階段整體水生態(tài)良好，僅部分河段需進行河道清淤，提升河道連通性。同時，老灌河及其支流易受山洪、暴雨影響，水土保持工程易受損毀，洪水過后要及時對流域內(nèi)水毀建筑物進行修復，保障灌河流域水生態(tài)健康持續(xù)發(fā)展。

4 結語

①2006—2020 年間，老灌河中游水資源可持續(xù)利用形勢較好，研究期內(nèi)多數(shù)年份呈水資源盈余狀態(tài)，其中水資源盈余狀態(tài)年份，約占研究期內(nèi)總年份的86.67%。②2006—2020年，老灌河中游人均水資源生態(tài)足跡總體呈逐年增長趨勢;人均水資源生態(tài)承載能力整體呈現(xiàn)下降趨勢;人均水資源的生態(tài)盈虧狀態(tài)隨著時間的推移整體呈盈余減少趨勢。③水資源總量是影響老灌河中游水資源可持續(xù)利用的最重要因素。通過山地調控措施和溝道調控措施相結合，加強老灌河流域水土流失治理，攔蓄水土資源是該地區(qū)水資源可持續(xù)發(fā)展的關鍵舉措。