馬安利
(黃河水利委員會(huì)黃河上中游管理局,陜西西安710021)
硯瓦河小流域隸屬河南省濟(jì)源市,距離濟(jì)源市區(qū)約18.6 km,是黃河一級(jí)支流,流域面積89.39 km2。該小流域?qū)偻潦絽^(qū),海拔190—595 m,區(qū)內(nèi)崗巒起伏、溝壑縱橫,地勢(shì)北高南低,地貌由梁、坡、溝組成,其中坡面面積較大,占流域面積的81%。流域內(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。該小流域位于暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū),四季交替比較明顯,年平均氣溫14.3 ℃,最高氣溫43.4 ℃,最低氣溫-20℃,年均降水量696 mm,降水年內(nèi)分配不均,6—9月份降水量占全年降水量的74.0%,且多以暴雨形式出現(xiàn),歷時(shí)短、強(qiáng)度大是造成流域水土流失的主要外部條件,同時(shí)降水的地域分布也不均勻,虎嶺一帶多年降水量較大,向南降水量遞減。流域內(nèi)主溝和較大支溝有基流,年均徑流量0.14 億m3,徑流主要來(lái)源于汛期暴雨產(chǎn)生的洪水。2005年3月至2008年8月,硯瓦河小流域壩系工程累計(jì)建成淤地壩46 座,其中骨干壩6 座、中型壩12 座、小型壩28 座。
硯瓦河小流域壩系監(jiān)測(cè)工作從2006年10月開(kāi)始,截至2010年10月已監(jiān)測(cè)骨干壩6 座、中型淤地壩12 座、小型淤地壩28 座。
骨干壩和中型淤地壩有原始庫(kù)容曲線(xiàn),故蓄水量監(jiān)測(cè)多采用庫(kù)容曲線(xiàn)法[1],即根據(jù)壩前水尺上的水位值和水位—面積—庫(kù)容曲線(xiàn),推算淤地壩蓄水量。小型淤地壩沒(méi)有原始庫(kù)容曲線(xiàn),其蓄水量監(jiān)測(cè)采用下式估算:
式中:W 為蓄水量,m3;B 為壩址處上游平均水面寬,m;h 為壩址處上游平均水深,m;L 為壩址以上回水長(zhǎng)度,m;K 為壩區(qū)溝道斷面形狀系數(shù),其中V 形溝道K=0.17,U 形溝道K=0.25。
(1)灌溉用水量。有條件的在取水口附近設(shè)置量水堰(槽)或渠道斷面,在灌溉用水期間進(jìn)行流量觀(guān)測(cè),其計(jì)算公式為
式中:Wg為灌溉用水量,m3;Qg為流量,m3/s;T 為歷時(shí),s。
對(duì)無(wú)法實(shí)測(cè)用水量的淤地壩,可在實(shí)地調(diào)查的基礎(chǔ)上采用下式計(jì)算:
式中:n 為年灌水次數(shù),次;q 為灌水定額,m3/(次·hm2);m 為灌溉面積,hm2;其余符號(hào)意義同上。
(2)人畜用水量。人畜用水量通過(guò)調(diào)查受益區(qū)用水人、畜數(shù)量及年平均用水定額等進(jìn)行估算。
灌溉增產(chǎn)效益監(jiān)測(cè)主要采取調(diào)查的方法,可選取典型地塊作為調(diào)查點(diǎn)[2-3]。典型地塊應(yīng)選在流域內(nèi)有代表性的壩地上,主要種植作物每塊面積不小于0.5 hm2,壩地上各類(lèi)農(nóng)作物應(yīng)單打單收,分別統(tǒng)計(jì)其單位面積的產(chǎn)量,考慮復(fù)種指數(shù),按種植面積求得加權(quán)平均單產(chǎn)。根據(jù)典型地塊單產(chǎn)監(jiān)測(cè)結(jié)果和壩地各類(lèi)農(nóng)作物種植面積,推算小流域壩地總產(chǎn)量。養(yǎng)殖效益監(jiān)測(cè)主要采用調(diào)查的方法。
蓄水量每年汛前、汛后各監(jiān)測(cè)一次,用水量按灌溉次數(shù)監(jiān)測(cè)。
硯瓦河小流域壩系蓄水用水監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)為骨干壩6 個(gè)、中型淤地壩12 個(gè)、小型淤地壩28 個(gè)。
設(shè)施(備)配置包括水尺、皮尺、測(cè)繩、橡皮船、救生衣、流速儀、流速流量計(jì)、電子經(jīng)緯儀等。
監(jiān)測(cè)期(2007—2010年)連續(xù)4年降雨量都小于多年平均降水量,其中2007年降水量比平水年少12%,2010年比平水年少18%,屬平水偏干旱年;2008年降水量比平水年少31%,2009年比平水年少41%,屬大干旱年。
監(jiān)測(cè)期(2006—2010年)骨干壩蓄水量183.79 萬(wàn)m3,中型壩蓄水量27.68 萬(wàn)m3,小型壩蓄水量62.30 萬(wàn)m3,即蓄水量為骨干壩>小型壩>中型壩,見(jiàn)表1。
表1 壩系工程蓄水量
壩系蓄水主要用于農(nóng)作物灌溉,采取庫(kù)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,干旱年份灌溉用水多為壩系攔截的河道基流。監(jiān)測(cè)期(2007—2010年)骨干壩灌溉用水為41.00 萬(wàn)m3、中型壩為8.24 萬(wàn)m3、小型壩為19.46 萬(wàn)m3,用水量是骨干壩>小型壩>中型壩,見(jiàn)表2。
表2 壩系工程用水量萬(wàn)m3
用水量變化率計(jì)算公式為
式中:ηs為用水量變化率,%;Wy為年用水量,包括灌溉用水量和人畜用水量,m3;Wm為年末蓄水量,m3。
表3—6 為骨干壩、中型壩、小型壩及壩系用水量變化,可以看出,相比2007、2010年,2008、2009年大干旱年骨干壩用水量變化率分別為76.56%和76.61%,中型壩和小型壩用水量變化率為50% 以上,壩系用水量變化率分別為78.40% 和74.87%,說(shuō)明壩系水資源利用率增加,對(duì)抗旱保收及水面養(yǎng)殖發(fā)揮了重要作用。
表3 骨干壩用水量變化率
表4 中型壩用水量變化率
表5 小型壩用水量變化
表6 壩系用水量變化
監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明,壩系建成后流域內(nèi)水面面積明顯增加,主要用于灌溉農(nóng)作物及在水面較大的骨干壩、中型壩內(nèi)發(fā)展?jié)O業(yè)養(yǎng)殖。
硯瓦河小流域壩系建成后在干旱年份發(fā)揮了較好的抗旱保收增產(chǎn)作用,使部分望天收旱地變?yōu)樗疂驳?,其中佛堂溝、王溝、劉溝、蔣莊北溝骨干壩灌溉面積45.6 hm2;西溝、趙老莊4#、楸樹(shù)溝3 個(gè)中型壩灌溉面積13.56 hm2;楊莊1#、楊莊2#、陳胡莊1#、陳胡莊3#、后段溝等10 個(gè)小型壩灌溉面積37.1 hm2。
2010年佛堂溝、王溝、劉溝、蔣莊北溝、棗樹(shù)莊5 個(gè)骨干壩和韭菜坡中型壩水面養(yǎng)殖面積共計(jì)15.75 hm2,采取鯉、鰱、鯽魚(yú)混養(yǎng)。西溝、趙老莊2 個(gè)中型壩和2 個(gè)小型壩水面養(yǎng)殖面積共計(jì)1.40 hm2,主要養(yǎng)殖鯉魚(yú)。經(jīng)調(diào)查,小流域養(yǎng)殖業(yè)年產(chǎn)量為1 950 kg/hm2,年總產(chǎn)量達(dá)33.5 t。
硯瓦河小流域壩系蓄水用水監(jiān)測(cè)結(jié)果表明,壩系建設(shè)尤其是在干旱年份發(fā)揮了抗旱保收增產(chǎn)的重要作用,使部分望天收旱地變?yōu)樗疂驳?,產(chǎn)生了明顯的生態(tài)效益。壩系建成后增加了流域內(nèi)的水面面積,利用其發(fā)展?jié)O業(yè)養(yǎng)殖,增加了當(dāng)?shù)剞r(nóng)民收入,改變了農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。壩系建設(shè)在產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)也帶動(dòng)了流域周邊群眾建壩的積極性,當(dāng)?shù)厝罕娪衷谠摿饔騼?nèi)自籌資金新建小型淤地壩13 座,周邊流域群眾也自籌資金新建5座中型壩、11 座小型壩。
[1]胥世斌,茍忠明.聶家河小流域壩系效益監(jiān)測(cè)及建議[J].中國(guó)水土保持,2012(8):34-36.
[2]李曉霞.甘肅省黃土高原地區(qū)淤地壩安全運(yùn)用對(duì)策探討[J].中國(guó)水土保持,2012(6):23-24.
[3]李曉堅(jiān).山西省淤地壩運(yùn)行管理現(xiàn)狀分析[J].中國(guó)水土保持,2011(6):44-45.