楊雲(yún)舒, 劉文兆,, 寧婷婷, 劉春芬

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 陜西 楊凌 712100;2.中國科學(xué)院 水利部 水土保持研究所, 陜西 楊陵 712100)

長武塬區(qū)澇池演變特征分析

楊雲(yún)舒1, 劉文兆1,2, 寧婷婷2, 劉春芬1

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 陜西 楊凌 712100;2.中國科學(xué)院 水利部 水土保持研究所, 陜西 楊陵 712100)

[目的] 基于黃土高原長武塬區(qū)澇池多年變化的調(diào)查數(shù)據(jù)，分析長武塬區(qū)澇池演變過程、特征與影響因素，以闡明其作為地表水體在補(bǔ)給地下水方面的可能作用。[方法] 采用野外實(shí)地調(diào)查獲取澇池?cái)?shù)據(jù)。[結(jié)果] (1) 研究區(qū)域澇池?cái)?shù)量和面積在調(diào)查時(shí)段內(nèi)總體呈現(xiàn)縮小態(tài)勢，其中20世紀(jì)80年代前變化相對平緩，其后縮小速率加快，2010—2014年澇池?cái)?shù)量和面積年縮小速率均達(dá)到最大，分別為-5.71%和-4.80%。(2) 隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，澇池在農(nóng)村中的地位愈來愈低，村落布局及管理上對澇池的忽視，導(dǎo)致大量澇池消失，而且現(xiàn)存澇池蓄水時(shí)段縮短，多為季節(jié)性蓄水。(3) 研究區(qū)域澇池面積的縮小與地下水位下降有同樣趨勢，表現(xiàn)出一定的因果關(guān)系，這可以解釋為澇池對地下水的補(bǔ)給量減少，可能影響到地下水位變化。[結(jié)論] 在人類活動的影響下，長武塬區(qū)澇池減少嚴(yán)重，今后應(yīng)予以一定程度的恢復(fù)與重建。

長武塬區(qū); 澇池; 演變特征; 地下水位

澇池是水資源虧缺地區(qū)農(nóng)村為了攔蓄道路、場院流淌出來的雨水而在村莊附近修筑的一種池塘[1-2]，南方丘陵區(qū)稱之為陂塘[3]。秦漢時(shí)期已有修建澇池?cái)r蓄雨水進(jìn)行灌溉的歷史記載[4]。澇池不僅可以攔蓄地面徑流，防止土壤沖刷，減少水患，舊時(shí)澇池中的存水可供家畜飲水、村婦洗衣、拉水灌溉，還能形成所在區(qū)域獨(dú)特的濕地景觀。但隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，新農(nóng)村建設(shè)的全面深入，這種濕地景觀正逐漸消失。自20世紀(jì)80年代后期以來集雨庭院經(jīng)濟(jì)和集雨補(bǔ)灌試驗(yàn)與示范工程不斷發(fā)展，包括甘肅省的“121雨水集流工程”，寧夏南部山區(qū)的“窯窖農(nóng)業(yè)”等試驗(yàn)示范[4-5]，集水式窯窖大量涌現(xiàn)，但這不同于傳統(tǒng)意義上的澇池。本文籍由調(diào)查統(tǒng)計(jì)，分析澇池的發(fā)展過程，說明其演變特征與影響因素，有助于闡明其作為地表水體在水土保持與補(bǔ)給地下水方面的可能作用，同時(shí)對于在新農(nóng)村建設(shè)過程中人們留戀澇池這一農(nóng)村濕地景觀，期望其能回歸重建的思想與實(shí)踐具有重要意義。

1 研究區(qū)概況

選取陜西省長武縣為研究區(qū)域。長武縣地處黃土高塬溝壑區(qū)，塬面海拔在1 200 m左右。受涇河、黑河、南河的分隔，長武縣的塬地有長武塬、巨路塬和棗園塬3大部分[6]。屬西北內(nèi)陸暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，冬季長而干冷，夏季短而清涼。年平均日照時(shí)間2 226.5 h，年平均氣溫為9.1 ℃，無霜期171 d，多年平均降水量580 mm，主要集中在7—9月。雨季大量泄洪，旱季普遍缺水，使得該區(qū)洪水、干旱與水土流失等災(zāi)害頻繁發(fā)生，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居民生活造成很大危害。為了攔蓄道路、場院流淌的雨水，居民在村頭低洼地開挖澇池，以方便蓄水和日常用水。研究區(qū)包括9鎮(zhèn)，轄160個(gè)行政村。總?cè)丝?8萬人，總面積567 km2。調(diào)查點(diǎn)位于洪家鎮(zhèn)、地掌鎮(zhèn)、彭公鎮(zhèn)和巨家鎮(zhèn)。

2 材料與方法

(1) 澇池?cái)?shù)據(jù)。以研究區(qū)水利局4個(gè)代表性的地下水埋深監(jiān)測井所在行政村及附近村莊為調(diào)查對象，通過野外實(shí)地考察和走訪記錄相結(jié)合的方式對4鎮(zhèn)17個(gè)行政村的澇池情況進(jìn)行了調(diào)查。其中涉及洪家鎮(zhèn)的王東村、丈六村、下柳村、上柳村、丁村和鳳口村；地掌鎮(zhèn)的地掌村、淺水村和代家?guī)X村；彭公鎮(zhèn)的方莊村、孝席村、曹胡村和豐頭村；巨家鎮(zhèn)的西王村、車圈村、新家坡村和韓黨村。

調(diào)查內(nèi)容包括現(xiàn)存澇池調(diào)查和歷史澇池調(diào)查，現(xiàn)存澇池調(diào)查內(nèi)容包括地理坐標(biāo)、形成時(shí)間、面積及面積發(fā)生變化情況(面積變化時(shí)間、原因、變化程度)、蓄水狀況及蓄水時(shí)段發(fā)生變化情況(蓄水變化時(shí)間、原因、變化程度)等；歷史澇池調(diào)查的指標(biāo)涉及地理坐標(biāo)、形成時(shí)間、面積、消失時(shí)間、消失原因等。

為了提高所獲得數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，每個(gè)澇池調(diào)查訪問選擇3位村民。受訪者為年齡在60歲以上的常住人口。整理澇池?cái)?shù)據(jù)時(shí)注意3份信息的查漏補(bǔ)缺，同時(shí)剔除差異較大的數(shù)據(jù)，最終將獲得的信息整合為1份數(shù)據(jù)。由于調(diào)查歷史時(shí)段較長，調(diào)查難以準(zhǔn)確到具體年份，因此在整理、分析澇池?cái)?shù)量及面積的過程中，時(shí)間尺度選取為年代(10 a)。

(2) 地下水?dāng)?shù)據(jù)。選取長武縣水利局4個(gè)代表性地下水埋深監(jiān)測井的長期觀測數(shù)據(jù)。其中551#監(jiān)測井位于長武塬西段的洪家鎮(zhèn)鳳口村，地下水埋深數(shù)據(jù)從1976年1月持續(xù)到1993年9月；552#監(jiān)測井位于長武塬中段的地掌鎮(zhèn)代家?guī)X村，地下水埋深數(shù)據(jù)從1976年1月持續(xù)到2010年7月；555#監(jiān)測井位于長武塬東段的彭公鎮(zhèn)豐頭村，地下水埋深數(shù)據(jù)從1977年5月持續(xù)到2005年11月；554#監(jiān)測井位于巨路塬的巨家鎮(zhèn)韓黨村，地下水埋深數(shù)據(jù)從1980年1月持續(xù)到2003年7月。

3 結(jié)果與分析

3.1 澇池演變特征

澇池作為水資源虧缺地區(qū)的一種蓄水工程，它的演變不僅包括其自身的數(shù)量變化、面積變化，還包括蓄水情況變化。通過研究發(fā)現(xiàn)，長武縣調(diào)查區(qū)域澇池演變情況復(fù)雜，針對澇池變遷過程中的實(shí)際情況，以下從澇池?cái)?shù)量及面積總變化、現(xiàn)存澇池面積及蓄水變化和澇池消失情況3個(gè)方面進(jìn)行分析。

3.1.1 長武縣調(diào)查區(qū)域澇池?cái)?shù)量及面積總變化 20世紀(jì)60年代調(diào)查區(qū)域澇池變化較小，但就整個(gè)研究時(shí)段而言，澇池?cái)?shù)量及面積總體上表現(xiàn)出減少趨勢(表1)。50 a余間，澇池的數(shù)量和面積的年減少速率逐漸加大，到2010—2014年達(dá)到最大，分別為-5.71%及-4.80%。

自20世紀(jì)80年代始澇池?cái)?shù)量基本呈現(xiàn)出直線下降趨勢。澇池的減小時(shí)段主要集中在20世紀(jì)80年代和21世紀(jì)初，截止2014年澇池?cái)?shù)量下降到5個(gè)/10 km2，澇池面積僅占到20世紀(jì)60年代澇池面積的34.0%。從表1還可以看出，研究區(qū)域單個(gè)澇池的平均面積由20世紀(jì)60年代初期的252 m2，不斷增大至2014年的342 m2，主要原因在于同一時(shí)期的澇池?cái)?shù)量下降速率大于面積下降速率。20世紀(jì)60年代調(diào)查區(qū)域澇池?cái)?shù)量呈現(xiàn)動態(tài)平衡，面積有些許增加。

表1 長武縣調(diào)查區(qū)域澇池?cái)?shù)量及面積變化

注：時(shí)間數(shù)據(jù)中除2014表示2014年實(shí)地調(diào)查時(shí)的澇池情況外，其余均表示該年代初期的澇池情況，如1960表示20世紀(jì)60年代初期的澇池情況； 年變化速率中的數(shù)值為正表示增加，為負(fù)表示減少； 面積百分?jǐn)?shù)中的值是指計(jì)算年度占起始年度面積的百分?jǐn)?shù)。

3.1.2 現(xiàn)存澇池面積及蓄水情況 澇池通過攔截、蓄集田地、道路、場院流淌的雨水，一方面達(dá)到蓄水的作用，另一方面澇池旁綠樹成蔭，形成獨(dú)特的澇池濕地景觀。通過調(diào)查、訪問發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)域現(xiàn)存澇池總面積為171 m2/km2，單個(gè)澇池的平均面積為342 m2?，F(xiàn)存澇池僅存在兩種蓄水情況——臨時(shí)蓄水和季節(jié)性蓄水。其中臨時(shí)蓄水澇池?cái)?shù)量占現(xiàn)存澇池總量的20.0%，季節(jié)性蓄水澇池?cái)?shù)量占到現(xiàn)存澇池總量的80.0%，季節(jié)性蓄水澇池中有75.0%的澇池由常年蓄水澇池退化而來。目前塬區(qū)澇池的主要存水時(shí)間集中在每年的7—9月。

近年來隨著經(jīng)濟(jì)社會的不斷發(fā)展，村民對澇池的依賴進(jìn)一步減弱，保護(hù)澇池的意識更加薄弱，在村莊美化和水泥道路建設(shè)過程中忽視澇池的存在，導(dǎo)致澇池來水進(jìn)一步減少，針對這一現(xiàn)象如不及時(shí)采取有效措施，澇池的蓄水功能將進(jìn)一步退化。調(diào)查中我們還發(fā)現(xiàn)現(xiàn)存澇池中垃圾堆放現(xiàn)象嚴(yán)重，雨后澇池變成了污水池。

3.1.3 澇池消失情況 調(diào)查區(qū)域澇池消失嚴(yán)重，消失澇池?cái)?shù)量占澇池總量的75.0%。20世紀(jì)60年代澇池即已存在微弱的消失現(xiàn)象，但同時(shí)期的新建澇池掩蓋了這一現(xiàn)象，所以澇池?cái)?shù)量趨于穩(wěn)定。20世紀(jì)70年代后的各時(shí)期雖然也有新建澇池，但數(shù)量較少，同時(shí)已存在的澇池在各種因素的影響下消失嚴(yán)重，其中以20世紀(jì)80年代和21世紀(jì)初最為突出，澇池消失數(shù)量分別占總消失數(shù)量的26.7%和40.0%。

3.2 澇池變遷的影響因素

根據(jù)調(diào)查分析，主要有以下三方面的原因。

(1) 人畜用水來源的改變，削弱了澇池的存在價(jià)值。長武境內(nèi)水源分布不均，多數(shù)地方人畜用水困難，村民飲用水主要依靠為數(shù)不多的機(jī)井，洗衣和牲畜飲用則依賴澇池。自20世紀(jì)70年代始，研究區(qū)興建了多項(xiàng)人畜用水工程。1989年，全縣在鄉(xiāng)村就已建成199個(gè)小型飲水工程，供水正常的有131個(gè)，基本保證9.44萬人和1.64萬頭大型牲畜用水[6]。至2011年全縣正常運(yùn)行的供水工程增至218處，自來水入戶19 757戶79 864人，集中供水點(diǎn)供水11 735戶46 583人[7]，澇池的存在價(jià)值被大大削弱。

(2) 經(jīng)營管理的不善，減弱了澇池的蓄水功能。澇池修建過程中一般要求采用膠泥與灰土夯實(shí)、牲口蹂踏等方法對其進(jìn)行基礎(chǔ)處理，并配以沉沙池以防淤積[8]。但是調(diào)查發(fā)現(xiàn)，長武塬區(qū)澇池均未配套沉沙池，淤積嚴(yán)重。隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化的快速發(fā)展，用以耕作的大型牲畜數(shù)量急劇減少，加之專用牲畜飲水工程的建設(shè)，牲畜對澇池底部的踩踏、夯實(shí)作用消失。因此縮短了澇池的蓄水時(shí)間，使得現(xiàn)有澇池多成季節(jié)性蓄水，有的存水時(shí)間僅有幾天。

(3) 政策的改變和實(shí)施，加劇了對澇池的侵占。1981年該區(qū)開始實(shí)行家庭聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制，長武塬區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)關(guān)系發(fā)生變革，原來由集體統(tǒng)一經(jīng)營管理的土地分給農(nóng)戶分散經(jīng)營，但絕大部分澇池仍為集體所有，從而導(dǎo)致澇池的經(jīng)營管理權(quán)落空。同時(shí)在鄉(xiāng)村規(guī)劃建設(shè)中忽視澇池，致使其被村莊、道路占用。

澇池位于村頭的低洼地，是排水的接受地。如果新農(nóng)村建設(shè)中建有新的蓄排水措施，農(nóng)村澇池的使命就會逐漸消失，但作為一種濕地資源有其特殊價(jià)值所在，應(yīng)該引起人們的重視。

3.3 澇池對地下水補(bǔ)給的可能影響

研究區(qū)地下水位下降嚴(yán)重(圖1—4)，這與人為開采量增加[9]及降水的補(bǔ)給減少有關(guān)。一方面降水通過形成土壤水緩慢補(bǔ)充地下水[10]，但已有研究表明，黃土塬區(qū)的多年生人工林草能夠引起深層土壤干燥化，且隨著林草年限增加而加深變強(qiáng)，干層分布深度增加[11]，進(jìn)而改變水分循環(huán)的方式，阻止水分下滲補(bǔ)給地下水[12]；另一方面降水通過形成徑流匯集于負(fù)地貌集中補(bǔ)給地下水[10]。澇池作為長武塬區(qū)的一種人工負(fù)地貌形式，它的減少在一定程度上影響著地下水的補(bǔ)給。

圖1 長武塬區(qū)洪家鎮(zhèn)觀測井(551#) 地下水埋深與澇池面積變化

圖2 長武塬區(qū)地掌鎮(zhèn)觀測井(552#) 地下水埋深與澇池面積變化

圖3 長武塬區(qū)彭公鎮(zhèn)觀測井(555#) 地下水埋深與澇池面積變化

圖4 長武塬區(qū)巨家鎮(zhèn)觀測井(554#) 地下水埋深與澇池面積變化

在整個(gè)研究時(shí)段內(nèi)調(diào)查區(qū)域澇池面積總體呈現(xiàn)減小態(tài)勢。從圖1可以看出，551#監(jiān)測井地下水埋深于1986年開始降低，地下水位平均每年下降0.19 m，直至1993年551#監(jiān)測井干涸；552#監(jiān)測井1980—1989年地下水位相對平穩(wěn)，1989—2010年地下水位下降趨勢顯著，年均下降0.28 m(圖2)；555#監(jiān)測井的地下水位變化可以分為兩個(gè)階段(圖3)：1992年前的階梯上升階段和1992年后的穩(wěn)步下降階段，已有研究表明，555#監(jiān)測井地下水位1992年前的階梯上升與1990年以前降水量呈增加趨勢有關(guān)，同時(shí)還可能與塬中部地下水向塬邊流動，比較穩(wěn)定地補(bǔ)給此處地下水有關(guān)[13]。從圖1—3可得知，長武塬區(qū)澇池面積縮小與地下水埋深下降表現(xiàn)出相同的趨勢，具有一定的因果關(guān)系，可以解釋為隨著澇池面積的縮小，降水在塬面形成的地表徑流更多地直接流入溝道，從塬面入滲補(bǔ)給地下水的量減少，可能導(dǎo)致地下水位下降。與其他3個(gè)地下水埋深監(jiān)測井不同，554#監(jiān)測井地下水位從1981年即表現(xiàn)出顯著下降趨勢，至1986年這種顯著下降態(tài)勢得到緩解，隨后的1987—1992年地下水位緩慢下降，1992年后趨于平穩(wěn)。這可能與554#監(jiān)測井位于研究區(qū)南部的巨路塬有關(guān)，該區(qū)塬面狹窄，溝壑縱橫，溝深在150 m以上，地下水埋藏較深(圖4)，降水補(bǔ)給有其特殊性。

4 結(jié) 論

(1) 調(diào)查區(qū)域澇池的數(shù)量及面積在整個(gè)研究時(shí)段內(nèi)總體呈現(xiàn)出減少態(tài)勢。澇池減小時(shí)段主要集中在20世紀(jì)80年代和21世紀(jì)初，到2010—2014年期間，澇池?cái)?shù)量和面積的年減少速率達(dá)到最大，分別為-5.71%和-4.80%。

(2) 通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)域75.0%的澇池已經(jīng)消失，現(xiàn)存澇池總面積為171 m2/km2，單個(gè)澇池平均面積為342 m2?，F(xiàn)存澇池僅存在季節(jié)性蓄水和臨時(shí)蓄水兩種情況，其中季節(jié)性蓄水澇池?cái)?shù)量占總量的80.0%。目前塬區(qū)澇池的主要存水時(shí)間集中在每年的7—9月。

(3) 人類活動的影響在澇池變遷中占主導(dǎo)作用，主要表現(xiàn)為人畜用水來源的改變，削弱了澇池的存在價(jià)值；經(jīng)營和管理的不善，減弱了澇池的蓄水功能；新的村鎮(zhèn)規(guī)劃，較少考慮澇池在村落布局中的位置。

(4) 研究區(qū)地下水位下降嚴(yán)重。地下水的補(bǔ)給，主要來源于降水的入滲。澇池通過匯集雨水徑流在一定程度上能夠補(bǔ)給地下水。長武塬區(qū)澇池面積縮小與地下水埋深下降表現(xiàn)出相同的趨勢，具有一定的因果關(guān)系，可以解釋為隨著澇池面積的縮小，降水在塬面形成的地表徑流更多地直接流入溝道，從塬面入滲補(bǔ)給地下水的量減少，是地下水位下降的原因之一。

[1] 賈勸寶.隴東的“滲坑”與“澇池”[J].水利天地,2010(2):28-29.

[2] 劉照生,劉志榮.舊式澇池的改造與利用[J].小城鎮(zhèn)建設(shè),1992(3):19.

[3] 楊光,丁國棟,屈志強(qiáng).中國水土保持發(fā)展綜述[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào):社會科學(xué)版,2006,5(S1):72-77.

[4] 黃占斌,程積民,趙世偉,等.半干旱地區(qū)集雨利用模式及其評價(jià)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2004,20(2):301-304.

[5] 陳愛俠,于法穩(wěn).黃土高原半干旱區(qū)雨水集蓄利用研究[J].生態(tài)經(jīng)濟(jì),2002(12):47-49.

[6] 長武縣志編纂委員會.長武縣志[M].西安:陜西人民出版社,2000.

[7] 周玉娟.長武縣農(nóng)村安全飲水的現(xiàn)狀與對策[J].吉林農(nóng)業(yè),2011(7):18-19.

[8] 楊三君.防止水窖澇池滲漏和淤積的有效辦法[J].陜西農(nóng)業(yè)科學(xué),1960(7):315.

[9] 張盼,劉文兆.應(yīng)用時(shí)間序列模型分析長武塬區(qū)地下水水位的變化特征[J].水土保持研究,2010,17(3):22-27.

[10] 王銳.基于環(huán)境同位素的黃土塬區(qū)降水—土壤水—地下水轉(zhuǎn)換關(guān)系研究[D].陜西 楊凌：中國科學(xué)院、教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心,2007.

[11] 程立平,劉文兆.黃土塬區(qū)土壤水分分布特征及其對不同土地利用方式的響應(yīng)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2011,27(9):203-207.

[12] 李玉山.黃土區(qū)土壤水分循環(huán)特征及其對陸地水分循環(huán)的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào),1983,3(2):91-101.

[13] 王銳,劉文兆,趙小鵬.長武塬區(qū)地下水位動態(tài)特征分析[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2010,28(3):48-52.

Variation Characterics of Water Storage Pond in Changwu Tableland

YANG Yunshu1, LIU Wenzhao1,2, NING Tingting2, LIU Chunfen1

(1.StateKeyLaboratoryofSoilErosionandDrylandFarmingontheLoessPlateau,NorthwestAgricultureandForestryUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China; 2.InstituteofSoilandWaterConservation,ChineseAcademyofSciencesandMinistryofWaterResources,Yangling,Shaanxi712100,China)

[Objective] The paper aims to study the evolution processes, variation characteristics, influence factors of the water storage ponds in Changwu tableland according to the survey data in recent years, in order to illuminate the possible role of the water storage pond as a surface water body to recharge of the groundwater. [Methods] Data of water storage ponds was collected by field surveys. [Results] (1) The number and area of water storage pond generally showed a decreasing trend in the study period. In the early 1980s, the changes were relatively slow. However, it shrank faster in the later years. From the year 2010 to 2014, the number and area of water storage pond reduced at a maximum rate per year of -5.71% and -4.80%, respectively. (2) With the economic and social development, the role of water storage pond played in the countryside becomes smaller. With the village layout changes and the ignorance of pond management, lots of ponds are disappearing. Moreover, the storage time of extant ponds becomes shorter, and many of them changed into seasonal storage ponds. (3) As the pond area decreased, the groundwater level also declined, indicating a possible relationships between them. The loss of ponds’ replenishment may somehow cause changes in the groundwater level. [Conclusion] Under the influence of human activities, the water storage pond in the Changwu tableland was seriously reduced, and some actions should be taken to recover and construct the water storage ponds in future.

Changwu tableland; water storage pond; variation characteristics; groundwater level

2015-01-26

2015-04-02

國家“十一五”科技支撐計(jì)劃課題“高塬溝壑區(qū)農(nóng)果林多元綜合治理模式研究與示范”(2006BAD09 B09)

楊雲(yún)舒(1990—),女(漢族),重慶開縣人,碩士研究生,主要從事流域管理方面研究。 E-mail:yunshuY1224@163.com。

劉文兆(1960—),男(漢族),陜西省乾縣人,博士，研究員,從事水文生態(tài)與流域管理研究。 E-mail:wzliu@ms.iswc.ac.cn。

A

1000-288X(2015)05-0315-04

X144