天水市羅玉溝流域治理實踐與思考

安樂平，趙力毅，脫忠平

(1.黃河水土保持天水治理監督局，甘肅 天水 741000； 2.黃河水土保持西峰治理監督局，甘肅 慶陽 745000)

自20世紀50年代后期起，黃河水利委員會天水水土保持試驗站(以下簡稱“天水站”)就開始在甘肅省天水市羅玉溝流域開展水土保持試驗研究和水土保持示范推廣工作，先后經歷了“試驗研究+農村基點示范推廣”“試驗研究+流域治理示范輻射”“試驗研究+大示范區建設”等三個階段。通過不同時期的科學研究和流域治理，探索出了黃土丘陵溝壑區第三副區(以下簡稱“丘三區”)典型流域羅玉溝流域水土流失成因及其發生、發展規律，通過實施水土保持措施，流域水土流失得到治理，生態環境顯著改善，農村特色產業得到大力發展，人民群眾生活水平明顯提升。

1 流域基本情況

羅玉溝流域位于天水市北郊，是渭河支流藉河左岸的一級支溝，溝口左家場控制站以上流域面積72.79 km2。該流域屬丘三區，為典型的黃土梁狀丘陵地貌。流域多年(1986—2016年)平均降水量554.2 mm，汛期(5—10月)平均降水量429.6 mm。流域地面組成物質主要為黃土及黃土狀巖層，主要分布有山地褐色土、山地灰褐土和沖積土三個土壤類型。土壤侵蝕以水力侵蝕為主，滑坡、崩塌、瀉溜等重力侵蝕也很嚴重。流域內喬木有楊、榆、刺槐等，灌木有沙棘、狼牙刺等，草本以豆科、禾本科、菊科、薔薇科植物最多。流域內人口密度295人/km2，人均耕地0.13 hm2，土地利用率92.5%。

2 流域水土保持試驗研究與治理歷程

2.1 試驗研究+農村基點示范推廣(1956—1983年)

(1)試驗研究。1956年，黃河水利委員會根據蘇聯專家扎斯拉夫斯基等考察天水后的建議，在羅玉溝流域內的橋子東溝上游建立了羅玉溝試驗場，開展水土保持試驗研究。1957年在橋子東溝、橋子西溝布設觀測斷面開展治理與非治理小流域的對比觀測試驗(1958年停測)。為進一步系統開展水土保持試驗，1962年，天水站編制了《羅玉溝水土保持科學研究基地查勘報告》，提出了水土流失規律、重力侵蝕觀測及防治措施、水土保持治理措施對徑流泥沙的影響、水土保持治理措施等四個方面的研究課題及其內容，其中在羅玉溝流域開展了重力侵蝕試驗，取得了滑坡分布及其發育、滑坡成因、滑坡類型劃分、瀉溜面的分布數量和規模的量化數據等研究成果，對重力侵蝕觀測方法中的“方格網法”及“斷面法”進行了對比分析。坡面工程措施試驗研究方面，重點在水平梯田設計施工、新修梯田改土增產、梯田效益分析和地埂利用等方面進行試驗研究，起到了技術引路的作用并進行了示范推廣，奠定了該流域坡面治理的基礎。在植物措施試驗方面，進行了沙打旺早熟新品系“黃河1號”“黃河2號”的選育及小冠花引種試驗。

(2)農村基點示范推廣。羅玉溝流域有組織、較大規模的治理始于1963年，在前期勘察的基礎上，為使試驗成果有效示范推廣，天水站聯合天水市農業、林業部門，以自然村、小流域為基本單元，全面規劃，建立了以中梁鄉為中心的南家灣、徐家山、劉家河、席家寨村等9個自然村為農村基點的科學實驗大樣板區，以修梯田、培地埂、造林、種草、改革農業耕作制度等為突破口，合理利用土地，調整農業結構，開展多種經營，實施綜合治理，提高糧食產量，促進農林牧副業全面發展。

這一階段工作有兩個重要特點：一是堅持科研為“當前生產、當地實際”服務的方針，科研選題來自于生產實踐，使得研究成果具有很強的針對性；二是建立了實驗室、試驗場和農村基點相結合，政府、科研單位和農民群眾相結合，試驗、示范和推廣相結合的“三結合”工作機制。農村基點建設作為 “三結合”的載體，在當時的政治、經濟和社會環境下，有力推動了水土保持試驗研究和水土保持工作。

2.2 試驗研究+流域治理示范輻射(1984—1998年)

2.2.1 試驗研究

(1)建立水土流失觀測站網。1983年8月，黃河中游治理局和甘肅省水保局將羅玉溝流域列為黃河中游地區水土保持試點小流域，同年黃委批準該流域為水土保持科研試驗小流域；1984年，黃委批復在羅玉溝溝口左家場設置卡口站，在流域內布設雨量站，按照“前后對比，大流域套小流域、綜合套單項”的指導思想布設了降水、徑流、泥沙觀測站網，1985年開始觀測至今。其中橋子東溝、橋子西溝對比觀測小流域徑流站仍按照20世紀50年代“相似流域，平行對比”的指導思想，于1985年重新布設觀測至今。1987—1989年在羅玉溝試驗場坡耕地上布設了7個徑流小區，開展了多年生豆科牧草的水土保持效益觀測研究。

(2)開展小流域綜合治理規劃。1984—1985年，《羅玉溝流域水土保持綜合治理規劃》被列為黃委水土保持重點課題。通過調查流域自然地理要素與資源特征、社會經濟條件、水土流失及水土保持狀況，摸清了羅玉溝流域各類土地適宜性及其構成比例，在充分調研的基礎上，提出了流域“固溝、治坡、保梁”的治理思路。按照“因害設防，服務生產”原則，在措施布設上提出在主溝和支溝溝道、分水嶺、主要道路兩旁建設水保防護林體系；在坡面建設以修梯田、建設山地果園、人工種草相結合的坡面綜合防治體系；在溝道，自溝頭防護開始，沿溝床布設以“石門坎”、谷坊群為內容的水土流失綜合防治體系。

(3)開展流域土壤侵蝕特征研究。20世紀80年代后期，天水站有關科研人員開展了“羅玉溝流域土壤侵蝕特征研究”。通過系統研究，將羅玉溝流域分為土石強度侵蝕區、雜色土中度侵蝕區、黃土中度侵蝕區等三個侵蝕區，分別計算了坡面、溝道的年土壤侵蝕模數，提出了微度、輕度、中度、強度等4種侵蝕強度下9個侵蝕類型和6個侵蝕帶(即由高向低，依次是梁頂輕微侵蝕帶、梁坡中度侵蝕帶、谷坡強度侵蝕帶、溝坡強度侵蝕帶、階地輕微侵蝕帶、溝道強烈侵蝕帶)，得出了坡面是洪水及細泥沙的主要來源區、溝道是推移質和重力侵蝕集中產地的結論。與此同時，天水站還在重力侵蝕現場觀測方面進行了一些探索，如采用逐溝幾何形態測量、坡腳堆積體體積和缺失土體體積估算，“測扦法”和“徑流池法”等對重力侵蝕量進行了測算。

2.2.2 流域治理示范輻射

1985年，天水站和天水市水電局聯合成立了羅玉溝治理指揮部，依據天水站編制的《羅玉溝流域水土保持綜合治理規劃》，實施試點小流域治理。治理措施以興修水平梯田、“三荒”地造林種草、建立山地果園等為主。采取“一山一灣、集中治理、整體推進”的思路興修水平梯田；造林種草和果園建設抓好重點，以點帶面。在資金運作上實行群眾投勞，國家、地方政府補助的方式，按措施補助標準國家、地方政府各半。

這一階段科學試驗研究與治理工作的特點，除具備第一階段的共同特點外，羅玉溝流域首次被列為丘三區試點流域，并被確定為代表流域，為丘三區小流域水土流失規律試驗觀測、農林牧試驗研究和綜合治理同步進行樹立了典范。規劃先行、組織到位、分項分步實施的實踐經驗為以后的水土保持工作開展奠定了基礎。

2.3 試驗研究+示范區建設(1999年—)

2.3.1 科學研究

1999年，天水藉河水土保持示范區立項實施，羅玉溝流域作為藉河示范區38條重點治理小流域之一，在藉河水土保持示范區總體規劃下進行了規模治理、觀測試驗、典型示范、課題研究及監測評價。

(1)科學試驗研究。在藉河水土保持示范區項目一期建設中，為提高示范區建設科技水平，為項目提供科技支撐，在項目規劃階段，科研人員針對項目建設過程中的水資源短缺、水土保持植物種類單一、管理機制不健全等問題，選擇了“雨水集流及節水灌溉技術示范與推廣”“水土保持優良植物繁育與推廣”“藉河示范區水保工程建設模式及管理機制研究”三個課題開展研究，為項目建設提供了科技支撐。在藉河水土保持示范區項目二期建設中，進行了水土保持措施治理效益分析、水土保持監測體系研究，并結合項目建設和水土流失試驗項目布設分析，完善了羅玉溝試驗場坡面水土流失觀測場點。截至2019年底，羅玉溝試驗場已建有氣象園1座、坡面徑流小區38個、壩庫淤積觀測點2處、植被觀測點3處、樹冠截流觀測點1處、土壤墑情觀測點1處、人工模擬降雨設施1處，初步構建了一套相對完善的坡面水土流失觀測體系，與流域雨量站，橋子東溝、橋子西溝對比觀測小流域和溝口徑流控制站一起形成了羅玉溝流域水土保持野外試驗研究基地觀測站網。

2.3.2 流域水土流失治理

羅玉溝流域科學集成和系統組裝配套了天水站包括羅玉溝在內的多年來的小流域水土保持科學試驗研究成果和技術，天水站充分考慮了城市近郊地區人口壓力對土地利用的需求，以及城市近郊對生態農業、清潔小流域建設、特色產業發展的需要，從立項論證、規劃設計、治理示范、試驗研究、監測監理等方面，成功探索出了新時期從小流域到大示范區水土保持生態建設的新思路、新方法、新舉措，全面提升了水土流失綜合防治水平，為當地全面建設小康社會提供了水土資源和生態環境保護方面的支撐與保障，為黃土高原大規模區域治理與開發提供了科學依據、樹立了樣板，在黃河流域乃至全國水土保持生態建設中具有良好的示范輻射效應。

其主要特點：一是通過羅玉溝流域土地利用結構和產業結構調整，將經濟林果措施作為建設的主導產業和重點內容，加強了水土流失治理與產業開發、農民增收的銜接，形成了產業化精品示范基地，促進了流域經濟由單一的種糧模式向以林果業為主的多元化生態經濟開發模式轉變。流域內建成的以坡改梯為主的溫飽工程和以經濟林果為主的富民工程已成為羅玉溝流域的支柱產業，為農民持續增收奠定了基礎。二是天水站在示范區建設淤地壩工程的實踐中，總結出了適用于丘三區溝道工程建設的技術方法。根據丘三區溝道發育的成因及特點，按照小流域溝道自然條件，合理布設谷坊、微型溝整治工程和小型淤地壩工程，得出了丘三區淤地壩的主要功能應以固溝防沖，抑制溝岸擴張、溝頭前進和溝底下切為主的結論，是丘三區溝道治理中取得的重大突破。三是科技的支撐、引領和促進在羅玉溝流域治理中起到了至關重要的作用。實踐表明，項目前期工作、建設過程和后期管理運行的全過程都體現了科技的支撐、引領和促進作用。項目前期開展了科學規劃，為流域治理提供了工作指南；實施過程中將科學研究與治理同步進行,開展了優質苗木繁育推廣、雨水集流及節水灌溉技術、技術支撐體系研究等試驗示范課題攻關，以科研指導流域治理，科研成果的推廣有效地提高了治理成果的科技含量和治理水平。

3 流域治理成效分析

3.1 水土保持措施攔蓄作用明顯

在流域治理和生態恢復情況下對降雨徑流的攔蓄情況分析表明，單項措施在豐、平、枯三種水平下，梯田(或梯田果園)分別攔蓄90%、93%、100%，人工林地分別攔蓄10%、45%、50%，人工草地分別攔蓄13%、54%、67%，封坡育草分別攔蓄30%、38%、47%。特別是水平梯田效益更明顯。

對羅玉溝流域2001年“6·15”特大暴雨下降雨、洪水、泥沙特性的分析表明，在降雨差異很小的情況下，橋子東溝(治理度高)與橋子西溝(治理度低)水沙特性差異明顯，東溝洪峰流量模數較西溝減少66.9%，單位面積產洪量東溝較西溝小13 336 m3/km2，單位面積產沙量東溝較西溝減少8 534 t/km2；從東溝、西溝洪沙關系來看，東溝、西溝的流量和含沙量過程變化趨勢基本一致，但西溝含沙量過程線變率大于東溝，西溝流域侵蝕模數是東溝的3.5倍。橋子東溝流域各項水土保持措施發揮了顯著的蓄洪攔沙作用，減洪效益為59.9%，減沙效益為79.5%；橋子西溝水土保持措施數量少， 蓄洪攔沙作用有限，減洪效益僅為6.9%，減沙效益僅為8.4%。

3.2 水土保持試驗研究與水土流失治理的社會經濟效益顯著

一是形成了集治理與示范、試驗研究和監測評價于一體的丘三區水土保持示范小流域典型。截至2017年，羅玉溝水土保持徑流泥沙測驗資料(1985—2017年)共有851站(場)年，其中，有101站年的徑流泥沙資料、576站年的降水資料和174場年的徑流場資料。不同時期整編刊印的資料(1985—2010年)共3冊。試驗研究所積累的豐富基本資料和取得的科研成果，為水保科研、規劃和各行業的應用奠定了基礎，為規范行業技術標準提供了重要依據，促進了水土保持科技進步。

二是羅玉溝流域經過水土流失綜合治理，土地利用結構和產業結構趨于合理，農村經濟有較大發展。農地、林果地、人工草地、荒地、非生產用地比例由1983年的58.8%、9.4%、0.9%、8.3%、22.6%變化為2016年的25.09%、55.13%、12.28%、0、7.5%。2016年經濟林果業用地總面積1 950 hm2，較1983年大幅增加，大櫻桃、蘋果等經濟林果已成為流域內的特色支柱產業。

三是提高了農民的經濟收入，提升了消費水平和生活質量。大規模治理前人均年產糧245 kg，人均年收入106.13元，實施大規模治理后人均年產糧358 kg，人均年收入4 455.2元。特別是大櫻桃、蘋果等經濟林果產業使戶均收入增加10 000元以上，經濟林果收入約占總收入的80%。

3.3 流域生態環境顯著改善

羅玉溝流域水土流失治理度由1983年的21.00%提高到2016年的73.11%，提高了52.11百分點；植被覆蓋度由1983年的10.30% 提高到2016年的67.41%，提高了57.11百分點；土壤侵蝕模數由1983年的7 500 t/km2減少到2016年的4 170 t/km2，下降了44.4%；降水利用率提高，和坡地相比，新修梯田、5～10年梯田、20年以上梯田降水利用率分別提高5.5、14.0、16.5百分點。

4 結論與建議

4.1 結 論

(1)水土保持科學試驗研究必須遵循自然規律和社會經濟發展規律，緊密結合實際和群眾生產生活需要，以解決生產實踐中的問題為導向開展研究才具有指導意義。

(2)水土流失治理要充分尊重和順應自然，研究水土流失發生發展規律，堅持梁、坡、溝綜合治理，注重坡面治理。流域治理規劃應由政府牽頭，農、林、水、交通等多個部門參與，以多行業協同的方式進行，以不同尺度流域為單元，進行科學規劃、綜合治理，集中連片、持續治理是水土保持健康推進的有效方法。

(3)對城郊型流域的治理，在實施生態治理的同時，要充分考慮城鄉的景觀需求、近郊農民生活需求、服務城市的產業需求；根據流域自然和社會經濟狀況，因地制宜調整土地利用結構和產業結構，實行農林牧交通并舉，大力發展特色農林產業，開展退耕還林還草和生態自然修復。實踐證明，農林牧互相協調全面發展是羅玉溝治理取得顯著成效的關鍵。

(4)科學試驗研究在羅玉溝歷次治理規劃和實施中是重要的驅動因素。新時代水土保持規劃，應按照生態文明建設思想的要求，加強新技術、新成果的組裝和應用，這是促進新技術新成果轉化的重要途徑。

4.2 幾點建議

4.2.1 打造羅玉溝流域水土保持示范園區，創建小流域生態文明建設樣板

在國家生態文明建設、鄉村振興戰略、生態清潔小流域建設、城鎮化建設進程不斷推進中，羅玉溝流域的城郊型特點凸顯，主要表現在人口密度大、土地利用率高、經濟發展程度高、“一村一品”特色林果業建設和鄉村旅游等發展迅速。在黃河流域生態保護和高質量發展重大國家戰略實施的新形勢和新要求下，為了進一步鞏固、提升羅玉溝流域治理成果的質量、效能和水平，應強化創新引領,提升科技支撐，持續發揮典型示范作用，將羅玉溝流域列為國家級水土保持科技示范園區進行投資建設，以打造新時期黃河流域水土保持生態小流域治理樣板。

在治理措施上，要強化溝道的經濟生態化治理，利用攀援植物，灌、草結合，固結溝坡，綠化美化裸露陡坎，增加植被覆蓋率，減少瀉溜、滑塌、崩塌等重力侵蝕的發生。坡面治理上，持續提升經濟性措施質量，重點強化生態性措施。引進和更新經濟林果品種，示范推廣經濟林果草帶間作技術和地面覆蓋保墑技術、梯田埂坎植物防護利用技術，減少地面裸露，同時要加強面源污染防治，減少農藥、化肥施用量，增加土壤有機質和保墑能力，提升產品品質。在開展山、水、田、林、路綜合治理的同時，按照產業興旺、生態宜居、生活富裕的新要求，統籌推進山水林田湖草系統治理，構建符合新時代生態文明建設要求的水土流失防治體系。

在管理模式上，由天水站和天水市政府相關部門聯合組建設項目部，依托天水站的科研優勢，為項目建設提供業務指導和技術支持。

在項目投入上，采用國家投資、地方匹配、企業參投等方式，建立多渠道、多層次、多元化的投資機制，將羅玉溝流域建成集水土保持、美麗鄉村、生態清潔為一體的典型示范流域。

4.2.2 以監測與管理信息化建設為重點，推動水土保持管理上新臺階

以信息化建設為引領，夯實決策的科學支撐。綜合應用遙感、地面觀測、抽樣調查等方法和手段，加強監測網絡硬件和軟件建設，建設水土保持監測數據庫，將長序列、較完整的水土保持試驗觀測數據和生態建設數據入庫；積極引進自動化采集、傳輸等先進設備，全方位構建水土流失觀測設施，健全監測網絡運行體制，為落實最嚴格的水土流失管控制度提供支撐。加強無人機監測、移動采集系統、自動測試和數據傳輸設備等高科技手段在水土保持監測中的應用，切實提升監測能力。全面開展水土流失動態監測，圍繞水土流失影響因素持續開展水土流失監測，科學分析年度水土流失面積、強度的消長變化情況，從而推動區域水土流失動態監測全覆蓋，為決策部門提供宏觀依據，為當地政府提供服務，為生態文明建設與水土保持責任考核等制度的落實提供支撐。

4.2.3 建立開放合作、協同創新機制，提升研究創新能力

黃土高原水土流失研究、治理是一項長期復雜艱巨的任務，涉及諸多學科，需要總體考慮、深入推進、多方聯動。應建立開放合作、協同創新機制，搭建攻堅平臺，深入推動研究與治理實踐，推進黃土高原生態文明建設不斷取得新進展、新突破。

天水站一直堅守在黃土高原水土保持研究和治理實踐的第一線，是推動黃土高原水土保持事業發展、促進生態文明建設的一線力量和寶貴資源。今后一個時期，一是要繼續發揮天水站在黃河流域水保科學試驗中的支柱站作用，充分利用野外試驗研究原型基地、長系列資料和成果、黃河流域水土流失動態監測平臺等有利條件，緊盯流域土壤侵蝕和水沙模型建設需要，布設適應丘三區土壤侵蝕模型需求的野外觀測站網，完善水土流失觀測系統，增加觀測內容，創新觀測方法，提高觀測質量，并主動與黃河水沙變化機理與趨勢預測等國家重大科研項目對接。加大大型坡面徑流場或坡面自然集水區的布設力度，優化現有坡面徑流場的布設，增加溝道壩系、自然恢復植被徑流場、野外人工降雨試驗和重力侵蝕定位的觀測及布設力度。二是要加強對已有資料分析和研究成果的深化總結。天水站積累了極為寶貴的歷史基礎資料，已廣泛服務于各行各業建設，彰顯了其特有的價值，有必要對其長系列資料進行系統歸納和綜合分析，進而提煉出一套科學的試驗研究方法和治理技術，建立較為科學的區域水土流失評價體系。