錢昆侖，張漢辰，張維江

（1. 寧夏大學(xué)土木與水利工程學(xué)院，寧夏 銀川 750021； 2. 寧夏大學(xué)地理科學(xué)與規(guī)劃學(xué)院，寧夏 銀川 750021）

1 研究背景

淤地壩是經(jīng)多年治理實(shí)踐證明適合黃土高原的重要的水土保持措施［1］。在攔泥保土、減少入黃泥沙、防洪減災(zāi)、淤地造田、鞏固退耕還林、保障生態(tài)安全、促進(jìn)糧食生產(chǎn)和水資源合理利用及經(jīng)濟(jì)社會(huì)穩(wěn)定發(fā)展等方面發(fā)揮了重要作用［2］。但是，目前淤地壩存在幾個(gè)問(wèn)題：①黃土高原現(xiàn)存淤地壩大多建于20世紀(jì)60、70 年代，由于技術(shù)原因，大多淤地壩建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不高，配套設(shè)施不完善，存在極大的安全隱患［3，4］。②根據(jù)數(shù)量統(tǒng)計(jì)，黃土高原地區(qū)淤地壩已淤滿41 008 座，占總數(shù)58 776 座的69.77%［5］，其中相當(dāng)一部分淤地壩已經(jīng)削弱甚至喪失繼續(xù)攔泥和滯洪能力。③已經(jīng)建成的淤地壩缺乏必要的維護(hù)和保養(yǎng)，致使存在垮塌致災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)［6］。因此，面對(duì)這些問(wèn)題，有必要探索淤地壩新的發(fā)展方向，繼續(xù)實(shí)現(xiàn)涵養(yǎng)水源、保持水土、恢復(fù)生態(tài)、維護(hù)流域生命共同體的目標(biāo)，從源頭上為維護(hù)黃河生命安全量身定制理論和技術(shù)措施。

駱駝林流域位于寧夏南部山區(qū)，該區(qū)域水土流失嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境脆弱，水力侵蝕強(qiáng)度高，屬于半干旱半濕潤(rùn)地區(qū)。不僅如此，當(dāng)?shù)厮Y源時(shí)間分布極不均衡，當(dāng)?shù)刂餮雌诮邓空既杲邓康?9%～66%。流域內(nèi)水資源工程和水保工程布局不盡合理，導(dǎo)致流域內(nèi)降雨徑流一般以洪水形式出現(xiàn)，河道基流量少，部分河道呈現(xiàn)季節(jié)性干涸形態(tài)，洪水資源無(wú)法利用。為了改善這種狀況，在當(dāng)?shù)匦藿艘幌盗薪亓骶忈屔鷳B(tài)壩，生態(tài)壩結(jié)合生物措施以及工程措施，植物和壩體可以在較寬的時(shí)空尺度上協(xié)同演化，一來(lái)可以減小溝壑侵蝕，減輕對(duì)下游河道沖刷，并可以起到削峰滯洪的作用，二來(lái)生物措施可以進(jìn)一步加固壩體，可使工程免于人工維護(hù)。同時(shí)，河水被生態(tài)壩攔截后通過(guò)壩體滲透作用，形成穩(wěn)定的滲流，保證河道常流水。

CASC2D-SED 模型是一個(gè)結(jié)合地理信息系統(tǒng)、遙感以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，基于物理基礎(chǔ)的分布式水文模型。李致家等［7］將模型產(chǎn)流模塊應(yīng)用于無(wú)資料地區(qū)徑流模擬，發(fā)現(xiàn)在無(wú)資料地區(qū)模型具有適用性。張漢辰等［8］將模型應(yīng)用于半干旱半濕潤(rùn)地區(qū)，發(fā)現(xiàn)模型在該地區(qū)具有良好的模擬結(jié)果。晁麗君等［9］通過(guò)模型應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，模型在超滲產(chǎn)流流域與混合產(chǎn)流流域均有不錯(cuò)的模擬精度。上述均為模型在一些地區(qū)的適用性研究，本文將截流緩釋生態(tài)工程建成后流域水文條件變化與模型徑流計(jì)算模塊耦合，耦合模型能更精確的表達(dá)出工程對(duì)流域徑流過(guò)程的影響。

本文以駱駝林流域?yàn)檠芯繀^(qū)域研究截流緩釋生態(tài)工程對(duì)流域水文的影響，通過(guò)工程未建時(shí)流域降雨-徑流資料構(gòu)建流域CASC2D-SED 模型，在此模型基礎(chǔ)上，利用截流緩釋生態(tài)工程建設(shè)后土地利用參數(shù)、土壤參數(shù)以及水流動(dòng)力參數(shù)的變化將工程與模型耦合，得到工程CASC2D-SED 模型，通過(guò)兩種模型對(duì)工程前后流域徑流的模擬分析，流域徑流系數(shù)和日均徑流量的計(jì)算分析，揭示截流緩釋生態(tài)工程對(duì)流域徑流的影響。最終可以驗(yàn)證改良后的水土保持措施對(duì)小流域徑流的影響，為淤地壩新的發(fā)展提供借鑒。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源及研究方法

2.1 研究區(qū)概況

駱駝林流域作為全國(guó)18個(gè)集中連片的特殊貧困地區(qū)之一，處于涇河水系的頡河流域，位于寧夏涇源縣北28 km 處的六盤山鎮(zhèn)，東經(jīng)106°14'24″，北緯35°36'31″，處于六盤山段東麓，為六盤山土石山林區(qū)，屬于黃土丘陵溝壑區(qū)的第二副區(qū)。流域的地形較為復(fù)雜，以黃土梁峁侵蝕地貌為主，溝壑縱橫，水土流失嚴(yán)重，多年侵蝕模數(shù)3 500 t∕km2，生態(tài)環(huán)境脆弱，立地條件較差，地勢(shì)西北高，東南低，海拔高度1 921～2 122 m。該流域所在六盤山地區(qū)多年平均降水量為504.0～537.4 mm，從五年平均滑動(dòng)曲線來(lái)看，整個(gè)研究區(qū)年降水量呈波動(dòng)式變化，約12～15 a 為一個(gè)大的波動(dòng)周期。

2.2 截流緩釋生態(tài)工程

截流緩釋工程是對(duì)小型淤地壩的改良。其結(jié)合生物措施以及工程措施，工程部分是以土工織物作為充填袋，將級(jí)配砂石作為填充壘砌而成具有過(guò)濾透水作用的工程體；生物部分是選取適宜的草本植物以及木本植物構(gòu)建植被帶，待植物長(zhǎng)成后壩頂?shù)哪颈局参锖蜕舷掠蔚牟荼局参飳?huì)組成巨大的生物體［10］。生物措施和工程措施能夠在較寬的時(shí)空尺度協(xié)同演化，改變周邊水環(huán)境以及水力條件。由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其施工方便，因此建造速度快，具有一定的可推廣性。

2.2.1 截流緩釋生態(tài)工程布置情況

流域內(nèi)共新建有39 座截流緩釋生態(tài)壩，壩高0.8～1.5 m，均于2018 年年初枯水季節(jié)全部建造完成，其中上海子（1、4 號(hào)水系，為流域干流）建有24 座，下海子（3、5 號(hào)水系，為流域支流）建有11座，刺槐溝（2號(hào)水系）建有4座。流域總面積5.7 km2，流域出口設(shè)置流量觀測(cè)站，流量站控制面積3.3 km2。具體布置情況如圖1。

圖1 工程布置情況Fig.1 Engineering layout

2.2.2 截流緩釋工程斷面特征概化

將截流緩釋工程假定為截流層、物理緩釋層和生物緩釋層3 個(gè)部分，其中截流層由河道斷面底部土或砂等顆粒較小的材料組成，緩釋層的下部是在河道斷面中上部分由砂或石等顆粒較大的材料組成的透水層，緩釋層的上部是在河道斷面頂部及河漫灘部分由喬木或灌木組成的植被層。其特征如圖2。

圖2 工程結(jié)構(gòu)斷面特征Fig.2 Characteristics of Engineering Structural Sections

2.3 數(shù)據(jù)來(lái)源

研究中建立CASC2D-SED 水文模型對(duì)截流緩釋生態(tài)工程建設(shè)前后水沙情況進(jìn)行模擬，模型輸入需要包括流域內(nèi)降雨資料、流域DEM 數(shù)據(jù)、流域內(nèi)土地利用類型、土壤類型、河道水系特征、河道網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)等資料。其中降雨資料以及流量資料采用2017-2019年的觀測(cè)資料。

（1）降雨資料。研究區(qū)域面積小，降雨可視為均勻分布，流域設(shè)置一臺(tái)型號(hào)為Vantage Pro2 的便攜式氣象站記錄降雨過(guò)程。

（2）DEM 數(shù)據(jù)。使用GPS 對(duì)駱駝林流域進(jìn)行野外地形數(shù)據(jù)采集，獲得了1∶2 000 的流域地形圖，實(shí)測(cè)流域高程1 866～2 142 m，平均高程2 012 m，平均坡度10.6°。將其轉(zhuǎn)換為20 m精度的流域DEM圖，共生成14 267 個(gè)網(wǎng)格。

（3）土地利用和土壤類型。通過(guò)地理信息系統(tǒng)、遙感并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研獲得，其中土壤類型為黑壚土（湘黃土），主要土地利用類型為荒地、草地、林地。

（4）河道網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、流域水系圖。通過(guò)ArcGIS 處理得到流域的DEM，并進(jìn)行填洼、匯流等操作，生成水系圖、河道網(wǎng)絡(luò)圖；之后數(shù)據(jù)采用實(shí)地勘測(cè)進(jìn)行對(duì)比修正。

（5）流量觀測(cè)。流域匯流出口處使用H-Flume 地表徑流觀測(cè)系統(tǒng)對(duì)徑流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

（6）土壤缺水度。烘干法測(cè)定土壤含水率，土壤缺水度為土壤有效孔隙度減土壤含水率。

2.4 研究方法

2.4.1 CASC2D-SED模型簡(jiǎn)介

CASC2D 模型結(jié)構(gòu)最初源于Julien 教授對(duì)二維地面徑流計(jì)算方法的發(fā)展，采用APL 語(yǔ)言編寫計(jì)算程序［7］，后來(lái)加入Green-Ampt 下滲計(jì)算、一維顯示擴(kuò)散波河道計(jì)算、二位土壤侵蝕算法和地下徑流模擬等，模型得以更加完善、系統(tǒng)，模型名稱也變更為CASC2D-SED。

模型水流演算部分包括［11］：①降雨計(jì)算，采用距離平方倒數(shù)法描述降雨分布。②截流計(jì)算，降雨等扣除截流等初始損失后開(kāi)始入滲。③產(chǎn)流計(jì)算，采用Green-Ampt產(chǎn)流模式計(jì)算柵格瞬時(shí)下滲率和累積下滲量。④坡面匯流計(jì)算，采用擴(kuò)散波的二維顯式有限差分格式計(jì)算。⑤河道匯流計(jì)算，采用一維顯式有限差分?jǐn)U散波方法計(jì)算。

CASC2D-SED 模型通過(guò)土地利用參數(shù)（如：降雨截留系數(shù)）反映降雨的截留過(guò)程，通過(guò)土壤參數(shù)（如：飽和毛管水頭、飽和水力傳導(dǎo)度、初始土壤缺水量等）反映降雨的產(chǎn)流過(guò)程，通過(guò)水流運(yùn)動(dòng)參數(shù)（如：曼寧系數(shù)、糙率等）反映匯流過(guò)程。

2.4.2 工程對(duì)流域徑流影響分析方法

流域匯流出口設(shè)有徑流觀測(cè)系統(tǒng)，可以測(cè)定流域出口斷面流量，進(jìn)行逐月的降雨徑流分析、徑流系數(shù)計(jì)算、徑流量以及徑流系數(shù)變化趨勢(shì)分析，闡明截流緩釋生態(tài)工程對(duì)流域徑流的影響。

根據(jù)17 年工程未建時(shí)的流域降雨徑流實(shí)測(cè)資料建立駱駝林流域CASC2D-SED 模型（以下簡(jiǎn)稱流域模型），可通過(guò)此模型推求流域未受工程影響時(shí)的降雨徑流過(guò)程。根據(jù)18 年后實(shí)測(cè)資料，將建成的工程與模型耦合，耦合過(guò)程中是在已建成的流域CASC2D-SED 模型基礎(chǔ)上，保持其他模型輸入不變，將變化的土地利用參數(shù)、土壤參數(shù)、水流運(yùn)動(dòng)參數(shù)以及DEM 數(shù)據(jù)代替原有數(shù)據(jù)，作為新的模型輸入。土地利用參數(shù)、DEM 根據(jù)實(shí)測(cè)資料獲?。挥捎诹饔蛲寥李愋筒蛔?，土壤參數(shù)中變化要素主要為缺水度，采用烘干法測(cè)定土壤含水量，后根據(jù)模型中土壤含水量與缺水度的關(guān)系計(jì)算模型輸入缺水度；采用水準(zhǔn)儀測(cè)量工程建設(shè)前后溝道坡降變化值；水流運(yùn)動(dòng)參數(shù)結(jié)合參數(shù)率定得到結(jié)果。耦合過(guò)程中模型的截流、產(chǎn)流、匯流過(guò)程發(fā)生變化，最終得到與工程耦合的CASC2D-SED 模型（以下簡(jiǎn)稱工程模型）可以模擬流域受截流緩釋生態(tài)工程影響下的徑流過(guò)程。

研究通過(guò)截流緩釋生態(tài)工程建成前后流域徑流量、徑流系數(shù)對(duì)比分析，結(jié)合CASC2D-SED 模型對(duì)工程建成前后流域徑流模擬對(duì)比分析，得到截流緩釋生態(tài)工程對(duì)流域徑流的影響結(jié)果。

2.4.3 精度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)現(xiàn)行《水文情報(bào)預(yù)報(bào)規(guī)范》研究采用確定性系數(shù)、洪峰相對(duì)誤差來(lái)評(píng)定徑流模擬結(jié)果［12］。

（1）確定性系數(shù)Dc。模擬流量與實(shí)測(cè)流量之間的吻合程度用確定性系數(shù)作為指標(biāo)，該系數(shù)越接近1，說(shuō)明模擬與實(shí)測(cè)流量之間擬合程度越好，計(jì)算公式為：

式中：n為模擬時(shí)間段數(shù)；Qc為模擬流量，m3∕s；Q0為實(shí)測(cè)流量，m3∕s；為實(shí)測(cè)流量平均值，m3∕s。

（2）相對(duì)誤差Df，%。模擬誤差除以實(shí)測(cè)值為相對(duì)誤差，以百分?jǐn)?shù)表示。文中用來(lái)衡量模擬洪峰與實(shí)測(cè)洪峰之間的偏差程度，計(jì)算公式為：

式中：Q0為實(shí)測(cè)洪峰流量，m3∕s；Qc為模擬洪峰流量，m3∕s。

3 結(jié)果與分析

3.1 參數(shù)率定

選用駱駝林流域2017 年水文觀測(cè)數(shù)據(jù)，建立流域CASC2D-SED 模型。使用人工試錯(cuò)法進(jìn)行參數(shù)率定，用確定性系數(shù)，相對(duì)誤差衡量模擬結(jié)果的精度，在參數(shù)率定中，發(fā)現(xiàn)截流深度、飽和水力傳導(dǎo)度、飽和毛管水頭、初始土壤缺水量均為高敏感參數(shù)，糙率為極高敏感度參數(shù)。土地利用類型參數(shù)和土壤類型參數(shù)率定結(jié)果見(jiàn)表1、2。

表1 土地利用類型參數(shù)表Fig.1 Engineering layout

表2 土壤類型參數(shù)表Fig.2 Characteristics of Engineering Structural Sections

流域匯流出口處進(jìn)行徑流觀測(cè)，設(shè)有H-Flume 地表徑流觀測(cè)系統(tǒng)。測(cè)量時(shí)通過(guò)時(shí)間間隔超聲波液位傳感器捕捉水槽水位，水位與水槽定義截面積乘積可以計(jì)算出出口處流量。流量根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置五分鐘測(cè)量一次。根據(jù)地表徑流觀測(cè)系統(tǒng)對(duì)流域徑流的觀測(cè)結(jié)果，擇了其中的5 場(chǎng)進(jìn)行模擬。其中前3 場(chǎng)對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行率定，后2場(chǎng)對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證，產(chǎn)流模擬相關(guān)值見(jiàn)表，模擬值及實(shí)測(cè)值對(duì)比圖如圖3。

表3為率定期和驗(yàn)證期相對(duì)誤差以及確定性系數(shù)值。由表3可知，洪峰相對(duì)誤差絕對(duì)值在20%以內(nèi)，說(shuō)明模擬洪峰接近于實(shí)測(cè)洪峰；確定性系數(shù)均在0.7 以上，說(shuō)明模擬流量與實(shí)測(cè)流量之間吻合度高。總體說(shuō)明CASC2D模型在研究區(qū)具有適用性。

表3 參數(shù)率定及驗(yàn)證Tab.3 Comparison of simulation effects in Luotuolin watershed

3.2 結(jié)果與分析

3.2.1 逐月降雨-徑流過(guò)程分析

對(duì)駱駝林流域2017-2019 年間具有明顯降雨徑流過(guò)程的12個(gè)月經(jīng)行降雨-徑流過(guò)程分析，對(duì)流域凈降雨量變化趨勢(shì)、徑流量變化趨勢(shì)進(jìn)行分析，對(duì)單位降雨量、單位徑流量、徑流系數(shù)進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算結(jié)果如表4。

表4 駱駝林流域降雨-徑流特征表Tab.4 Rainfall-Runoff characteristic table in Luotuolin Watershed

對(duì)流域內(nèi)2017-2019 年12 個(gè)月的日均降雨量和日均流量進(jìn)行了計(jì)算，流域平均降雨量為0.116 mm∕d，從2017 年的0.144 mm∕d 下降為2019 年的0.100 mm∕d。日均徑流量有明顯增加的趨勢(shì)，2017 年徑流相對(duì)較小僅為33.71 m3∕h，2018 和2019 年徑流量相對(duì)較大，分別為47.29 m3∕h 和28.28 m3∕h。2017、2018、2019 年平均徑流系數(shù)分別為11.83%、13.55%、15.26%，具有逐年增大的趨勢(shì)，如圖4。對(duì)于月均徑流系數(shù)，通過(guò)徑流系數(shù)與時(shí)間的線性擬合可發(fā)現(xiàn)，當(dāng)去掉偏差較大的兩個(gè)點(diǎn)后R2幾乎達(dá)到0.8，相關(guān)系數(shù)為0.892，如圖5，說(shuō)明徑流系數(shù)與工程建設(shè)時(shí)間長(zhǎng)短的相關(guān)程度高，月均徑流呈現(xiàn)顯著的增加趨勢(shì)。

圖4 日均降雨徑流量趨勢(shì)圖Fig.4 Trend chart of daily average rainfall runoff

圖5 去除偏差較大點(diǎn)后徑流系數(shù)圖Fig.5 Runoff coefficient diagram after removing points with large deviation

3.2.2 典型洪水降雨-徑流過(guò)程分析

對(duì)2017 和2018、2019 年各選取一場(chǎng)典型降雨徑流過(guò)程，采用流域模型和工程模型分別進(jìn)行模擬，對(duì)比分析截流緩釋生態(tài)工程對(duì)洪水的調(diào)控過(guò)程。首先對(duì)2018 和2019 年的降雨-徑流過(guò)程進(jìn)行工程CASC2D-SED 模型模擬，后與流域CASC2D-SED模型對(duì)相同年份模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比；2017年的洪水過(guò)程進(jìn)一步與構(gòu)建的工程CASC2D-SED 模型對(duì)同一年洪水模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，其結(jié)果如表5。

表5 工程對(duì)典型洪水過(guò)程影響結(jié)果Tab.5 Impact results of closure and slow-release ecological system on typical flood process

201707050000 次洪水實(shí)測(cè)最大流量為0.023 m3∕s，流域CASC2D-SED 模型模擬最大流量為0.025 m3∕s，通過(guò)工程CASC2D-SED 模型模擬該次洪水過(guò)程受截流緩釋生態(tài)工程影響后的徑流過(guò)程，模擬最大流量為0.015 m3∕s。截流緩釋生態(tài)工程影響下最大流量減少了34.78%。實(shí)測(cè)值與模擬值如圖6。

201808100000 次洪水實(shí)測(cè)最大流量為0.012 m3∕s，工程CASC2D-SED 模型模擬最大流量為0.012 m3∕s，通過(guò)流域CASC2D-SED 模型模擬該次洪水過(guò)程不受截流緩釋生態(tài)工程影響前的徑流過(guò)程，模擬最大流量為0.019 m3∕s。截流緩釋生態(tài)工程影響下最大流量減少了36.84%。實(shí)測(cè)值與模擬值如圖7。

圖7 201808010000 次洪水降雨-徑流過(guò)程實(shí)測(cè)模擬對(duì)比Fig.7 Comparison of measured and simulated flood rainfall-runoff process （201808010000）

201908020100 次洪水實(shí)測(cè)最大流量為0.008 m3∕s，工程CASC2D-SED 模型模擬最大流量為0.008 m3∕s，通過(guò)流域CASC2D-SED 模型模擬該次洪水過(guò)程不受截流緩釋生態(tài)工程影響前的徑流過(guò)程，模擬最大流量為0.011 m3∕s。截流緩釋生態(tài)工程影響下最大流量減少了27.27%。實(shí)測(cè)值與模擬值如圖8。

圖8 201908020100 次洪水降雨-徑流過(guò)程實(shí)測(cè)模擬對(duì)比Fig.8 Comparison of measured and simulated flood rainfall-runoff process （201908020100）

4 結(jié) 論

在構(gòu)建的流域CASC2D-SED 模型基礎(chǔ)上，利用截流緩釋生態(tài)工程建設(shè)后土地利用參數(shù)、土壤參數(shù)以及水流動(dòng)力參數(shù)的變化將工程與模型耦合，得到工程CASC2D-SED 模型，通過(guò)兩種模型對(duì)工程前后流域徑流的模擬分析，流域徑流系數(shù)和日均徑流量的計(jì)算分析，得到以下結(jié)論。

（1）在3 年的觀測(cè)期內(nèi)，在截流緩釋生態(tài)工程的影響下，流域日均徑流量顯著增加；去除偏差較大值后，徑流系數(shù)與工程建設(shè)時(shí)間長(zhǎng)短呈顯著相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.892，從2017年到2019 年，年平均徑流系數(shù)從11.83%增加到15.26%。截流緩釋生態(tài)工程建設(shè)后流域水資源時(shí)間分布更加合理，溝道基流量顯著增加。

（2）通過(guò)截流緩釋生態(tài)工程建設(shè)前后洪峰流量模擬對(duì)比分析，結(jié)合流量實(shí)測(cè)資料，發(fā)現(xiàn)受截流緩釋生態(tài)工程影響的流域洪峰流量相較于未受截流緩釋生態(tài)工程影響的流域洪峰流量有較為顯著的削減，且能夠減少洪峰流量的30%左右。

5 展 望

流域下墊面是復(fù)雜的，工程建設(shè)對(duì)流域下墊面影響也是復(fù)雜的，在工程與模型耦合過(guò)程中所考慮的土地利用參數(shù)、土壤參數(shù)以及水動(dòng)力參數(shù)等不足以概括流域下墊面的全部變化，因此模擬精度會(huì)受到一定的影響。從峰現(xiàn)時(shí)間來(lái)看，工程建設(shè)前后峰現(xiàn)時(shí)間并無(wú)顯著差別，若是減小模型輸出步長(zhǎng)，峰現(xiàn)時(shí)間之差可能會(huì)更加顯著。由于截流緩釋生態(tài)工程建設(shè)完成時(shí)間較短，所得到的實(shí)測(cè)資料較少，因此數(shù)據(jù)的代表性上可能會(huì)有欠缺。

國(guó)內(nèi)外眾多研究結(jié)果表明，淤地壩可以明顯削減洪峰流量，減少洪水總量［13，14］。而淤地壩削減洪峰主要通過(guò)壩前水庫(kù)以及擴(kuò)大河道過(guò)水?dāng)嗝娼档秃樗魉?，削減洪水［15］。截流緩釋生態(tài)工程同樣可以顯著的減小洪水總量、洪洪峰流量，其原因主要在于：在無(wú)降雨發(fā)生或降雨量較小時(shí)，截流緩釋工程的截流層和物理緩釋層起主導(dǎo)作用，水流通常不會(huì)超出河道，截流層的材料顆粒較小，水流僅可能通過(guò)滲透的方式通過(guò)過(guò)；物理緩釋層的材料顆粒較大，能夠讓水流通過(guò)，減緩水流流速。在降雨較大時(shí)，由于徑流量變大，河道水流在河道底部攔截的作用下會(huì)漫上河漫灘，這種情況下截流緩釋工程的生物緩釋層也發(fā)揮重要作用，匯流斷面由原本的河道斷面變成了由河道和河漫灘組成的混合斷面，同時(shí)由于植被的作用，斷面形態(tài)特征和水力條件均發(fā)生變化，匯流糙率明顯增加，在相同流量的條件下，截流緩釋工程的匯流斷面面積更大，必然會(huì)減緩水流流速，削減洪峰流量。 由于駱駝林流域面積較小，流域?qū)樗{(diào)蓄能力較弱，對(duì)降雨的響應(yīng)較為敏感，產(chǎn)匯流速度較快，因此截流緩釋工程對(duì)該流域峰現(xiàn)時(shí)間的影響不夠明顯。

淤地壩建壩初期以攔蓄水資源為主，一些研究結(jié)果表明，淤地壩的存在顯著減少了流域徑流量［16，17］，降低流域徑流系數(shù)［18，19］。但是截流緩釋工程存在一定的差異，主要因?yàn)榻亓骶忈屔鷳B(tài)工程不截?cái)嗨?，因此?huì)降低水資源因?yàn)閿r蓄所帶來(lái)?yè)p失，另一方面，由于工程作用，一部分地表水以入滲的方式轉(zhuǎn)換為壤中水和地下水，非雨期流量隨之增加，即增加了溝道基流量，影響水資源再分配。地下水比例增加也可以減少蒸發(fā)損失，因此在截流緩釋生態(tài)工程作用下流域徑流量和徑流系數(shù)均有增加趨勢(shì)。因此在截流緩釋生態(tài)工程的作用下，流域由原來(lái)的季節(jié)性斷流，改變?yōu)槿缃竦某Ａ魉?/p>

綜合上述研究成果，截流緩釋生態(tài)工程一方面可以削減洪峰，另一方面可以增加溝道基流量，這對(duì)于類似于寧南山區(qū)這種缺水地區(qū)的水資源利用有著重要的意義。工程結(jié)合工程措施和生物措施，得到人工干預(yù)下的降雨-徑流響應(yīng)機(jī)制，將雨洪資源區(qū)域性攔蓄，使溝道由原來(lái)的季節(jié)性斷流變?yōu)殚L(zhǎng)流水，增加水資源的利用效率，挖掘水資源潛力。同時(shí)截流緩釋生態(tài)壩結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于施工，且筑壩材料易于就地取材。因此，該工程可應(yīng)用于降雨集中，降雨強(qiáng)度大的水資源匱乏區(qū)域，由于成本低廉、施工簡(jiǎn)單、材料易得，因此該工程具有可推廣性。本文所涉及的僅僅為淤地壩改良的一種思路，期待有更優(yōu)秀的工程型式可以挖掘出缺水地區(qū)的水資源潛力，實(shí)現(xiàn)人水和諧。