林桂芳

(定西市水土保持科學(xué)研究所，甘肅 定西 743000)

安家溝流域侵蝕溝道現(xiàn)狀利用模式及效益分析

林桂芳

(定西市水土保持科學(xué)研究所，甘肅 定西 743000)

侵蝕溝道；利用模式；效益分析；安家溝流域

對(duì)安家溝流域內(nèi)9條500 m以上溝道進(jìn)行分級(jí)，其中：一級(jí)溝道3條、二級(jí)溝道3條、三級(jí)溝道2條、四級(jí)溝道1條。水保措施現(xiàn)狀總體布局是：建立工程措施與植物措施對(duì)位配置，溝坡與溝底層層攔截、上下游立體攔蓄的水沙利用體系。調(diào)查了安家溝流域不同分級(jí)侵蝕溝道對(duì)位配置的治理模式，并對(duì)綜合利用產(chǎn)生的攔蓄、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益進(jìn)行了分析。

黃土高原溝道系統(tǒng)既是區(qū)域侵蝕產(chǎn)沙的主要源地，又是控制水土流失、恢復(fù)與重建生態(tài)環(huán)境的基本治理單元，對(duì)其侵蝕現(xiàn)象與規(guī)律的探究，作為黃土高原生態(tài)環(huán)境治理中重要的研究課題，得到了科研和管理部門的關(guān)注[1-2]。針對(duì)不同的溝道形態(tài)和類型布設(shè)不同的水土流失防治措施，對(duì)于治理流域水土流失、調(diào)整土地利用結(jié)構(gòu)、發(fā)展經(jīng)濟(jì)及保護(hù)生態(tài)環(huán)境具有普遍的理論意義和實(shí)用價(jià)值。本研究以甘肅省定西市安家溝流域?yàn)槔?，調(diào)查不同類型侵蝕溝道利用現(xiàn)狀，分析不同類型侵蝕溝道在不同的利用模式下產(chǎn)生的效益。

1 研究區(qū)概況

安家溝流域?yàn)槎ㄎ魇兴帘３挚茖W(xué)研究所的科學(xué)試驗(yàn)基地，地處定西市安定區(qū)鳳翔鎮(zhèn)，位于104°38′13″～104°40′25″E、35°33′02″～35°35′29″N。安家溝是黃河流域祖厲河水系關(guān)川河的一條小支溝，屬黃土丘陵溝壑區(qū)第Ⅴ副區(qū)，流域面積8.56 km2，海拔1 900～2 250 m，相對(duì)高差350 m，平均坡降86‰。屬中溫帶半干旱氣候區(qū)，年均氣溫6.3 ℃，年均降水量427 mm，降水量少且年際年內(nèi)分布不均，7—9月份降水量占全年的60%以上，且多以暴雨形式出現(xiàn)，植被以干旱草原植被類型為主。

2 溝道特征調(diào)查

對(duì)安家溝流域內(nèi)9條500 m以上的溝道進(jìn)行分級(jí)，其中：一級(jí)溝道3條、二級(jí)溝道3條、三級(jí)溝道2條、四級(jí)溝道1條[1,3]。一、二級(jí)溝道主支溝系數(shù)介于0.02～0.04之間，均屬半主溝型溝道，開析度在0.47～0.71之間，屬于開析、半開析型溝道，割裂度指標(biāo)介于0.38%～1.06%之間，均屬中度割裂型，溝道呈U形，以水力侵蝕為主，兼有重力侵蝕，水土流失較嚴(yán)重。三、四級(jí)溝道主支溝系數(shù)介于0.11～0.30之間，均屬主溝型溝道，開析度在0.28～0.58之間，均為半開析型，其中：三級(jí)溝道介于中度割裂向強(qiáng)度割裂的過渡階段，溝道呈U形，以水力侵蝕為主，兼有重力侵蝕，水土流失嚴(yán)重；四級(jí)溝道割裂度指標(biāo)介于4.24%～6.56%之間，屬強(qiáng)度割裂型，溝道呈V形，以水力侵蝕為主，兼有重力侵蝕，水土流失非常嚴(yán)重。從上述量化分析可以看出，安家溝流域一、二級(jí)溝道在形態(tài)上極為相似，三、四級(jí)溝道主溝的形態(tài)基本接近，因此在開發(fā)利用模式選擇上也要考慮這一點(diǎn)。

3 侵蝕溝道水保措施現(xiàn)狀調(diào)查

安家溝流域侵蝕溝道水保措施現(xiàn)狀總體布局是：建立工程措施與植物措施對(duì)位配置，溝坡與溝底層層攔截、上下游立體攔蓄的水沙利用體系。

安家溝流域溝道總面積1.72 km2，溝道利用面積1.34 km2，現(xiàn)有的工程措施主要有骨干壩、中型淤地壩和谷坊，其中：骨干壩2座，分別位于馬家岔溝和安家溝流域出口；中型淤地壩3座，包括馬家岔支溝1座、安家溝上游2座。5座壩壩址以上控制面積5.42 km2，總庫容261.80萬m3，滯洪庫容180.15萬m3，攔泥庫容81.65萬m3，淤地面積44.05 hm2。查閱歷史資料，谷坊約有35座，分別位于流域上游的支毛溝內(nèi)，現(xiàn)已基本淤平，僅有殘存的痕跡?，F(xiàn)有的植物措施樹種主要有沙棘、檸條、楊、柳、榆等喬灌木，其中：溝道鹽堿壩地主要營造紅柳林；陰坡以沙棘為主，陽坡以檸條為主，溝道底部以紅柳、楊樹、柳樹為主；溝坡以水平階、水平溝整地為主，溝底為穴狀整地。截至目前，安家溝流域共營造水保林80.73 hm2，種草9.59 hm2，水平階及水平溝整地4.53 km。安家溝流域侵蝕溝道水保措施現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)果見表1。

表1 安家溝流域侵蝕溝道水保措施現(xiàn)狀

4 侵蝕溝道綜合利用模式

安家溝流域溝道利用包括溝坡和溝底。溝坡包括溝坡線以下至溝底區(qū)域，是流域內(nèi)攔蓄坡面水下溝的最后一道“防線”，治理中主要是通過實(shí)施坡面整地進(jìn)行造林種草，著力建設(shè)坡面徑流攔蓄下滲措施，遏制產(chǎn)流，固土護(hù)坡。溝底是指從溝頭開始至流域出口的溝道底部區(qū)域，比降較大的一級(jí)支溝溝底治理以谷坊、溝頭防護(hù)措施為主來控制溝底下切、溝頭前進(jìn)，遏制溯源侵蝕；二級(jí)支溝溝底主要以中型淤地壩為主攔泥淤地；三級(jí)支溝在主溝道修建骨干壩，攔截溝道自產(chǎn)徑流泥沙和流域上游防護(hù)系統(tǒng)沒有攔截完的徑流泥沙，同時(shí)在溝口配套紅柳林、沙棘等植物措施[3-4]，抬高侵蝕基準(zhǔn)面，控制水土流失。依據(jù)安家溝流域侵蝕溝道特征，對(duì)不同類型溝道采取不同的利用模式?，F(xiàn)狀綜合利用模式見表2。

表2 安家溝流域侵蝕溝道現(xiàn)狀綜合利用模式

5 侵蝕溝道綜合利用效益分析

(1)攔蓄效益。1970年以前，受社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件的制約，在安家溝流域治理中坡耕地主要采用水土保持耕作法，減沙作用主要體現(xiàn)在坡面水平階等水土保持工程措施和溝道中淤地壩的攔泥蓄水作用，但是水平階、淤地壩會(huì)很快淤滿而失去攔蓄能力，水土流失問題并沒有得到根本解決。1957—1971年平均土壤侵蝕模數(shù)比治理前1956年的11 038 t/(km2·a)減少了35.63%，但仍高達(dá)7 105 t/(km2·a)，徑流模數(shù)為17 315 m3/(km2·a)。1982年之后大規(guī)模開展梯田建設(shè)，以反坡梯田為主體的造林整地工程的大面積應(yīng)用，使水土保持工程攔蓄標(biāo)準(zhǔn)大幅度提高，水土保持措施效益明顯提高，流域治理程度明顯加快：1983—2001年平均土壤侵蝕模數(shù)降低到1 685 t/(km2·a)，比1956年減少了84.73%，比治理初期(1957—1971年)的7 105 t/(km2·a)減少了76.28%；徑流模數(shù)由治理初期的17 315 m3/(km2·a)減少到1982—2001年平均的9 177 m3/(km2·a)，減少了47.00%，2002—2007年平均值更是減少到3 125 m3/(km2·a)，比治理初期減少了81.95%。

(2)經(jīng)濟(jì)效益。安家溝流域侵蝕溝道利用的經(jīng)濟(jì)效益主要是測算淤地壩等產(chǎn)生的間接經(jīng)濟(jì)效益。一是攔泥保土效益，主要是計(jì)算淤地壩建設(shè)對(duì)下游產(chǎn)生的效益。安家溝流域5座淤地壩攔泥效果按85%計(jì)算，清淤費(fèi)按10元/m3計(jì)算，則可節(jié)約下游溝道清淤費(fèi)694.03萬元。二是人畜飲水效益。淤地壩工程的建設(shè)可以解決當(dāng)?shù)厝诵笥?飲)水難問題。安家溝流域淤地壩蓄水量達(dá)21.65萬m3，按大牲口平均每日用水0.04 m3測算，10年內(nèi)可滿足1 482頭大牲口的飲水需求；安家溝流域共有387戶，按保守測算每戶每年取水節(jié)約60個(gè)勞動(dòng)日、每個(gè)勞動(dòng)日工價(jià)60元，年人畜飲水效益約為139.3萬元，僅人畜用(飲)水一項(xiàng)每年每戶可節(jié)約資金3 600元。

(3)社會(huì)效益。淤地壩工程解決了安家溝流域內(nèi)人畜飲水困難，使當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶在農(nóng)閑時(shí)可以外出務(wù)工，提高副業(yè)收入；以壩代路，改善了交通，節(jié)約了運(yùn)輸費(fèi)用，降低了生產(chǎn)成本，極大地縮短了當(dāng)?shù)睾⒆由蠈W(xué)的路程；利用壩地種植農(nóng)作物，增加了農(nóng)民收入，加快了當(dāng)?shù)厝罕娒撠氈赂槐夹】档牟椒?；溝道中的林草為畜牧業(yè)的發(fā)展提供了充足的飼料來源；農(nóng)、林、果業(yè)的共同發(fā)展催生了眾多的經(jīng)商戶，使山里人走出了山門，奔向了市場，獲取了可觀的收益。

(4)生態(tài)效益。隨著水土流失得到有效控制，流域內(nèi)環(huán)境資源得到充分利用，生物容量顯著增加，氣候環(huán)境得到明顯改善，植被覆蓋率大幅提高，超過了75%。

[1] 王麗潔，孛永明，陳瑾.定西市黃土丘陵溝壑區(qū)第Ⅴ副區(qū)侵蝕溝道分級(jí)分類研究[J].中國水土保持，2015(3):43-45.

[2] 李廣,黃高寶.雨強(qiáng)和土地利用方式對(duì)黃土丘陵區(qū)水土流失的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2009,25(11):85-90.

[3] 劉林,王小平,孫瑞卿.半干旱黃土丘陵溝壑區(qū)溝道侵蝕特征研究[J].水土保持研究,2015,22(1):38-43.

[4] 伍飛舟,楊卓,牛健植,等.黃土高原丘陵溝壑區(qū)土地利用與水土保持措施的變化特征[J].水土保持研究,2010,17(2):11-19.

林桂芳(1979—)，女，甘肅通渭縣人，工程師，從事水土保持科學(xué)研究工作。

2017-06-01

(責(zé)任編輯 李楊楊)

S157.2

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黃土寬梁緩坡丘陵區(qū)生態(tài)格局化與特色糧草產(chǎn)業(yè)技術(shù)及示范項(xiàng)目(2016YFC0501701)