黄河中游水蚀地区的水与水土保持，本文主要内容关键词为：水土保持论文,河中论文,地区论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
长期以来，在水土保持与水沙分析中，对沙研究较多，而对水重视不够。在水少沙多的黄河，减水对上中游地区减沙、增产效果十分明显，但对中下游却有负作用，因此，必须统筹兼顾，强调水在水土保持中的高效利用，把保水与用水相结合。这不仅有利于山丘区的农业生产和经济发展，而且能弥补水保减水对中下游河道的不利影响，更好地贯彻全河一盘棋的指导思想。
1 水与土壤侵蚀
在水土流失的水蚀地区，特别是黄河中游黄土高原地带，水是土壤侵蚀的直接动力，没有水就没有水蚀的条件，也就形不成水土流失。
根据水文实测资料统计，黄河河口镇至龙门区间，在1940～1990年的水沙系列中，前三个年代的年均水沙量变化不大，水量分别为77.8亿m[3]、77.1亿m[3]和69.4亿m[3]；沙量分别为9.00亿t、10.36亿t和9.53亿t。30年平均年水量74.8亿m[3]、年沙量9.63亿t。70、80年代，水沙量锐减，年均径流量仅分别占前30年平均值的72%和50%，年均输沙量分别占前30年的78%和38%，见表1。根据新中国建立后汛期水沙变化统计丰、平、枯各典型年的水文测验资料（见表2），若以汛期丰水丰沙的平均值为基数，则相应平水平沙和枯水枯沙的水、沙量比例关系分别为1:0.58:0.38和1:0.66:0.43。总之，通过对比不同年代的水沙情况和不同典型年的汛期水沙情况可见，沙量随水量的减少而减少的趋势是明显的。
表1 河口镇至龙门区间五个年代的水沙量变化
表2 河口镇至龙门区间丰、平、枯三种典型年汛期水沙变化
为避免表1、表2中水利工程对水沙变化的影响，现以典型小流域的观测资料为例进行分析。在小流域中，雨水从分水岭开始，自上向下流动，因沿程各部位的地形地貌不同，流量流速各异，故土壤侵蚀量各不相同。塬面和梁峁坡的顶部，地面平坦，集水面积相对较小，径流分散，侵蚀程度比较轻微。坡顶以下，随着集水面积增大，坡度变陡，径流相对集中，依次产生片状、细沟和浅沟侵蚀，在比较长的梁峁坡的下部，还可产生严重的切沟侵蚀。沟坡的侵蚀程度和侵蚀形态，既与有无较大的股流下泄有关，又与沟坡的坡度及长度有关。沟床的侵蚀，比降大时下切侵蚀比较明显，比降小时侧蚀比较突出，两种侵蚀的结果都会加剧两岸和沟头重力侵蚀的发展，从而使沟边不断扩张，沟头不断前进。西峰南小河沟、绥德韭园沟、天水吕二沟沟坡以上、沟坡和沟床长期观测的水沙侵蚀数据如表3。其中，黄土高原沟壑区的西峰南小河沟，沟边线上部与下部的面积比为3:1、径流量比为1:1、侵蚀量比为0.075:1，沟谷侵蚀远远大于沟边线以上部分。黄土丘陵沟壑区的绥德韭园沟沟边线以上部分的面积占1/2左右，径流与沙量，沟边线以上占1/3，沟边线以下部分占2/3，径流与侵蚀量是相适应的。一般来讲，在一个小流域范围内，降雨是均匀的，沟坡径流量的大小，主要决定于沟坡面积在流域面积中的比例，比例愈小，径流愈集中，南小河沟的情况就是这样；而黄土丘陵沟壑区沟坡面积在流域中的比例一般达到50%～60%，其径流的集中程度比较小，径流与土壤侵蚀，沟坡部分为其上部的1～2倍，沟床为沟坡的2～5倍，水沙同步增减的情况也很明显。统计三个小流域的平均数，在沟坡以上，沙与水的比例为1:5.5，而在沟坡以下（包括沟坡与沟床），沙与水的比例为1:3.5，这说明由于地形不同，土壤侵蚀量与径流量的比值是不同的。
表3 典型小流域不同地带的年水、沙模数
注：资料摘自黄委会水土保持科研攻关课题组报告。
2 水与水土保持措施
在一定的地形、地貌、地质、土壤条件下，地表径流是土壤侵蚀的直接动力和主要因素。因此，要减少土壤侵蚀必须降低地表径流，包括流量与流速，但不包括由地表渗入地下的径流和停滞不动的地表水，因为这些水对土壤不造成危害或危害甚小。流量对侵蚀的影响，不仅决定于本区域的降雨径流，而且还决定于上部来水；流速对侵蚀的影响，决定于地面坡度与糙率。可见，以控制流量和流速作为安排水土保持的基本根据，就可收到事半功倍之效。
在沟边线以上部分，土壤侵蚀量相对较少，水土保持的作用主要是拦截径流，防止水流集中下泄造成沟边线以下部分径流的大幅度增加。在布置措施时，对于面广地平的塬面，多以粮田为主，辅以林果、涝池、水窖、沟头防护等；对于沟边线以上的梁峁坡，多以梯田粮果为主，形成水平带状布局，既要种植护土作物和林草，进行深耕细作和土壤改良，防止雨水打击对土壤的破坏，又要采取滞蓄地表径流及导流措施，修建具有防冲作用的排泄工程。建设水平梯田是改造坡耕地的根本措施，对改变地面坡度，增加地表糙率，减少下泄水流速度具有十分显著的作用。另外，等高种植、间作套种、合理密植、沟垄耕作和免耕法等措施，对改变地表微地貌，增加地面糙率、滞蓄雨水、增加入渗、削减侵蚀强度、减少下泄径流也有一定效果。
沟坡治理以乔灌草生物措施为主，既增加地面糙率，削减水流能量，又滞蓄径流，增加入渗，减少下泄径流。林地的减水减沙主要取决于树木的郁闭度和枯枝落叶层，一次降雨的树冠截流率，乔木平均为15%左右，灌木平均可达20%以上。地面枯枝落叶层的减水作用与覆盖厚度关系密切，据山西水保所试验，每公顷枯枝落叶重量达10t时，其减水效益可达50%。坡面种草，草的茎叶能够保护地面，减轻雨水对土壤的直接打击，吸收水分，增加地面糙率，减少流量，减缓流速。草的根系能够固结土壤，增加土壤的抗冲能力，腐烂的茎叶和根系，又能增加土壤有机质，改良土壤结构，增加土壤入渗能力，其减水减沙作用也是十分显著的。
沟底的减水防冲应以谷坊坝库等工程措施为主，辅以植树造林等生物措施，目的在于防止过多的流量与过大的流速对沟底和沟壁的冲刷。黄河中游在沟床中大量修建的淤地坝，对于调整沟底坡度，拦蓄径流，效果显著。在沟底土壤湿润、水土条件适宜的地区，种植适宜树种也能取得较好成效。
3 水保减水对山丘区的作用
水保减水在改善生态环境方面，首先是通过截流滞蓄，调平洪水，削减洪峰，大大降低山丘区的洪水灾害。据辽宁省北镇县李屯小流域对比，当降雨量相等时，治理后流域内洪峰与洪量均减少80%；当治理后的降雨为治理前的1.8倍时，洪峰洪量仍可减少40%。其次，水保减水改变了山区的自然面貌，促进了林草覆盖率的大幅度提高，使原来干涸的山沟支流恢复了清水常流；过去高温、寸草不生的光山秃岭，地表温度明显下降，空气湿度提高，干涸山泉又重新出现了清水。另外，各种水土保持措施还把跑水、跑土、跑肥的三跑田改变为保水、保土、保肥的三保田。有的地区土壤持水量由930m[3]/ha提高到1605m[3]/ha，土壤有机肥含量由15600kg/ha提高到22500kg/ha，从而大大提高了土地生产率。不少小流域治理后，在耕地面积减少的情况下，粮食总产量比治理前有明显提高，人均占有粮食达到甚至超过了全国平均水平。
水保减水在发展大农业，促进当地生产，改变山区经济和自然面貌方面，起到了十分重要的作用。据统计，1979～1986年山西偏关英儿沟流域调整土地利用结构后，农业耕地面积减少60%，但通过精耕细作，合理利用水土资源，产量增加两倍；林牧面积增加10倍，通过大量发展林木、果品与畜牧业，产值增加100倍。陕西靖边县1979～1983年年拦截径流50%～60%，大农业产值从1000万元增加到5000万元。甘肃省定西县1983～1993年年均拦泥1200万t，拦水4700万m[3]，粮食总产从4500万kg增加到11600万kg，大农业总收入从1100万元提高到16700万元，增加14倍。黄河河口镇至龙门区间，80年代比70年代年均径流量减少17亿m[3]，年均粮食产量增加5亿t左右。没有当地径流的拦蓄，大农业不可能如此高速增长。
4 水土保持减水对中下游的影响
水对黄河是极为宝贵的资源，在一定程度上讲，水土保持减水对黄河中下游是一个损失。这主要表现在以下几个方面。
第一，根据黄河干流龙门以下（包括龙门）已建、在建和拟建大型水利枢纽的设计及运用情况估计，龙门以上每减少1m[3]水，其下游将损失电能0.7～0.9kW.h。
第二，黄河流域的水量，除去汛期洪水不能利用和必须保持黄河下游的冲沙、环境用水外，并无余存。目前黄河山东河段经常断流，对沿岸工农业供水已经形成很大威胁。因此，水土保持减水作用必将影响工农业供水。根据目前黄河下游工农业的供水效益测算，每立方米水用于灌溉可增产粮食0.5～1.5kg；用于工业，可增加产值20～40元，相应经济效益约1.0～2.0元。同时，根据华北平原的水资源规划，拟定冀鲁豫及京津三省二市的缺水由近期引黄和远期引江（长江）解决，黄河水的不足必须由江水来弥补，而引江水的成本，按1993年价格估算，可达0.3～0.5元/m[3]。以此估计，黄河中上游地区减水对中下游供水的影响也是一个难以忽略的数字。
第三，众所周知，黄河下游的泥沙要靠水流携带入海。水土保持的减水，大部分都在汛期，黄河下游汛期输送每吨泥沙入海约需水30m[3]（随着汛期总水量的减少，这一数字还将增加），减少1m[3]水将增加下游河道30～40kg的淤积量，因此，对于减水增淤的作用也不应忽视。此外，减水还对河口生态环境产生不利影响。
5 优化水保措施，高效利用水土
水在水土保持工作中的正负作用以及对拦泥增产的影响，关系比较复杂。不同的水保措施对山丘区与平原区所产生的经济、社会与生态效益影响的差异，构成一个庞大的系统工程，如何处理彼此之间的关系，对水土保持措施进行优化，将是今后水保工作者的一项重大课题。
表4列出了几种主要措施的技术经济指标。表5是在表4的基础上测算的单位减水量对减少侵蚀与增加产量的效果，同时按国家资金补助列出效益费用比（这一数值今后将随着地区和国家水保政策的变动会有很大调整）。由表可见，林草生物措施还是费小效宏的。当然，这只是从全国范围讲，如果具体到黄河中游黄土高原的气候与雨量，可能会有很大差别，这也许是长期以来工程措施与生物措施争论不休的问题。实质上，在水土保持措施中，一加一是大于二的，各项措施配合得当，其效益将大于单项措施的单纯叠加，所以必须考虑综合治理。同时，在绝大多数水土流失区，粮食自给是经济发展的基本条件。当前，这些地区，人均粮食只有300kg左右，甚至有些地方低于250kg。随着全国生活水平的提高，山丘区粮食产量必须逐步提高到人均400kg或更高的水平，所以梯田坝地等基本农田建设，仍应放在第一位。
表4 几种主要水保措施的单项技术经济指标
注：①摘自1992年全国水土保持规划纲要；②造林种草措施均按保存面积计，内容包括补植和工程整地；③费用及价格按1991年平均情况。
表5 每立方米水在不同水保措施中的作用与效益
措施名称梯田坝地水保林经济林人工草地
减少侵蚀量(t)
0.1 0.050.15 0.13
0.13
增产(kg)1.931.2515.0 7.733
增值（元） 1.541.002.25 7.74.0
国家补助（元） 1.250.500.50 1.00.33
效益费用比 1.242.004.50 7.70
12.00
黄河上中游水土保持减水，既然对中下游造成了一定程度的不利影响，就必须在上中游山丘区得到一定的补偿，所以我总是强调水土保持必须与水土资源的综合利用相结合。滞蓄或拦截下来的水，如何使其发挥最大效用，是一个十分重要的问题。例如梯田坝地拦水是有一定程度的，过多了对表层土壤不利，甚至造成局部地区的沼泽化，所以有时必须考虑排水措施，其他水保措施对水的影响也是这样。拦不是目的，关键在于更好地利用。无论是水保措施，还是水利措施，主要是要将拦下来的水发挥最大作用与最好效益。
研究表明，水土保持措施在不同坡地的拦水拦沙量是不一样的，其增产幅度也有很大差别。在陡坡上修建梯田，工程艰巨，费用大，水保作用最好，但是拦蓄每立方米水量的增产量则较低。一般干旱缺水地区的旱作农业，在自然状态下拦蓄每立方米雨水增产粮食0.1～0.5kg，但对于灌溉农业，最高每立方米可增产1.5kg，后者是前者的10倍。这就是说，在高效利用水土资源的目标下，我们还有许多工作可做。