馬三保 王 婷 丁加林

(黃河水利委員會綏德水土保持科學試驗站)

黃河中游多沙粗沙區(qū)面積7.86萬km2，占黃河流域總面積的11%，而多年平均輸沙量卻占全流域輸沙量的62.8%，其中粗泥沙量占72.5%。該區(qū)域是黃河流域水土流失最為嚴重的區(qū)域，是黃河下游主河道淤積泥沙的主要來源區(qū)，20世紀80年代以來，一直受到國家相關部門和當?shù)卣母叨汝P注。結合泥沙來源和區(qū)域地形地貌特點，多沙粗沙區(qū)地形大致可以劃分為梁峁坡和溝谷兩大類型，其坡、溝所占面積比例為6∶4，坡的面積大，所以坡面水土流失治理在該區(qū)域具有重要的作用。根據(jù)多年治理實踐，坡面水土保持治理總體上包括人工修筑梯田、栽植喬灌木林和種草三大類型措施。但針對某條流域，其各類措施配置的數(shù)量及其最佳比例應該如何進行評價，本文借助多沙粗沙區(qū)4條流域的長期治理實踐和觀測資料，采取綜合評分指標體系進行分析，以探討多沙粗沙區(qū)坡面措施的有效配置模式。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于黃河中游多沙粗沙區(qū)腹地無定河流域的韭園溝、王峁溝、辛店溝和裴家峁溝4條流域，流域面積分別為 70.1 km2、5.97 km2、1.77 km2和39.3 km2。除裴家峁溝為非治理溝流域外，其他3條流域均為黃土丘陵溝壑區(qū)第一副區(qū)水土保持綜合治理的典型代表流域。從1953年開始治理實踐，近60 a來經(jīng)過了峁坡林草、梯田到溝道淤地壩工程等單項措施到綜合治理的循序漸進過程，使小流域的水土流失在不同歷史時期得到不同程度的挾制。通過坡面措施將坡地改造為梯田和種樹、種草等方式，在一定程度上減少了流域坡面的侵蝕源，從而改變產(chǎn)流、侵蝕和產(chǎn)沙過程。本項研究將根據(jù)4條流域在50年代初治理期、80年代初治理顯著提高期和2010年措施完善期三個歷史時期，通過分析探討綜合治程度來綜合評價小流域的減沙效果。

2 4條小流域不同歷史時期坡面措施布局

2.1 小流域坡面治理前期水土流失情況

4條流域均為黃土丘陵溝壑區(qū)第一副區(qū)進行長期水土流失觀測的典型小流域，距離綏德縣城5－10 km。流域地形地貌基本相同，自分水嶺到溝底可分為梁峁坡、溝谷坡和溝底三部分，梁峁坡占總土地面積的50% －54%，溝谷坡占42% －45%，溝谷底占1% －8%。溝壑密度5－6 km/km2。梁峁坡位于峁邊線以上，坡面較完整，以面蝕和細溝侵蝕為主。梁峁頂部較平坦，寬度一般5－30 m，一般坡度在15°以下，侵蝕較輕。梁峁坡斜長50－150 m左右，坡度15°－30°，一般上部坡度較陡，侵蝕較重，靠近峁邊線部分坡度較緩，有淤有沖，整個坡面暴雨后沖成無數(shù)細溝和淺溝，甚至形成切溝。峁邊線以下急轉為陡坡，有明顯的波折，暴雨徑流趁此地形加大侵蝕，坡度多在25°以上，構成溝谷坡，是沖溝、崩塌、滑塌及多種重力侵蝕最活躍的地方，坡面非常破碎。根據(jù)當時小區(qū)觀測數(shù)據(jù)，土壤侵蝕模數(shù):峁坡15 000－19 000 t/km2，溝坡28 000－30 000 t/km2。4條流域1953年坡面措施詳見表1。

表1 1953年4條流域坡面治理措施情況表

2.2 研究區(qū)20世紀80年代坡面措施布局情況

4條流域，除裴家峁流域從1953－1981年期間未開展規(guī)模性小流域綜合治理措施外，其他3條流域都進行了綜合規(guī)劃和有效的坡面措施配置，從峁頂?shù)綔掀戮_展了梯林草防線式治理模式，坡面水土流失本期基本得到有效防治。具體各流域措施配置情況詳見表2。

表2 1981年4條流域坡面治理措施情況表

2.3 研究區(qū)2010年坡面措施布局情況

20世紀80年代以后，各治理小流域的水土流失得到有效控制，水土保持效果顯著提高。為此，水土保持實踐和理論得到進一步發(fā)展，各類措施配置從80年代之前注重經(jīng)濟效益的基礎上兼顧生態(tài)效益，小流域治理由經(jīng)濟型轉向生態(tài)環(huán)境建設類型，坡面治理在完善措施配置的基礎上，進一步提高措施的質量標準，同時加強了溝道泥沙攔截工程。2010年各流域坡面措施治理情況詳見表3。

表3 2010年4條流域坡面治理措施情況表

3 小流域不同坡面措施減沙效益綜合評價

根據(jù)綜合評分指標體系評價方法:

式中:Pi—坡面減沙措施;Xi—對應措施減沙指數(shù)。

根據(jù)不同措施多年減沙程度觀測研究成果，梯田減沙指數(shù)為1，其他措施依次減沙程度為:隔坡梯田0.7、造林0.9、草地0.6、農(nóng)坡溝道0。以此為依據(jù)，采用以上綜合指標體系評價方法分析計算4條流域在不同歷史時期坡面措施的減沙效益(詳見表4)。由表4可以看出，非治理溝裴家峁小流域20世紀50－80年代其坡面減沙綜合指標不足0.1，進入21世紀減沙綜合指標迅速提高到0.43，與其溝口水沙觀測站觀測出的暴雨泥沙急劇減少相吻合。兩個時期類似降雨量和雨強實測數(shù)據(jù)，1963年7月6日1次降雨54.8 mm，強度為4.2 mm/h，其流域輸沙量達1.29萬t;而2009年7月19日1次降雨44.9 mm，強度為5.2 mm/h，輸沙量只有83.32 t，即相同頻率次暴雨輸沙量顯著下降。其他3條流域20世紀50年代綜合減沙指標不足0.1，80年代為0.3－0.45，進入21世紀已經(jīng)達到0.55以上。根據(jù)各流域溝口水沙觀測站的觀測數(shù)據(jù)記載，50－60年代流域輸沙模數(shù)在6 000 t/km2·a以上;1981年以后，輸沙模數(shù)在800 t/km2·a以下;2000－2011年，3條流域溝口輸沙模數(shù)在300 t/km2·a以下。因此，坡面微地貌特征如坡度、植被等綜合評價指標提高，將顯著減少了流域土壤流失量。根據(jù)綜合評價指標結合實測數(shù)據(jù)顯示，流域坡面綜合評價指標達到0.3以上，流域輸沙模數(shù)可減少到1 000 t/km2·a以下，達到多沙粗沙地區(qū)容許土壤流失量的范圍;綜合評價指標達到0.55以上，流域水土流失基本得到控制。

表4 4條流域不同時期坡面措施減沙評價指標

4 結論

(1)根據(jù)粗泥沙集中來源區(qū)黃土丘陵溝壑區(qū)第一副區(qū)4條流域坡面水土保持措施綜合減沙指標評價，表明60 a來該區(qū)小流域坡面水土流失防治水平呈現(xiàn)出階段性，同時坡面措施綜合減沙指標必須達到一定程度才能對水土流失起到顯著的挾制作用。

(2)根據(jù)4條流域不同坡面措施減沙效益綜合評價結果，坡面綜合評價指標20世紀50年代與21世紀初相比提高5倍，其減沙效果提高100倍以上。同時表明，小流域坡面綜合評價指標達到0.3以上，流域輸沙可減少到1 000 t/km2·a以下，達到多沙粗沙地區(qū)容許土壤流失量的范圍;綜合評價指標達到0.55以上，流域水土流失得到有效控制，將基本不向下游河道輸送泥沙。因此，坡面措施治理需結合當?shù)氐匦蔚孛蔡卣?，進行綜合規(guī)劃，有效提高流域梯、林、草各類防治措施的綜合性和各指標權重值數(shù)量，才能有效挾制小流域泥沙輸出。