大凌河流域水土保持成效與水沙變化研究

馬 原

(朝陽市龍城區水利工程項目辦公室，遼寧 朝陽 122000)

0 引 言

大凌河流經火山巖、碎屑巖和黃土地區，屬于遼寧省西部的多沙河流，水土流失嚴重。雖然流域內坡面上土壤侵蝕較輕，但坡面農田被溝頭前進吞蝕，溝壑瀉溜、陷穴、滑塌、崩塌等重力侵蝕問題突出[1-2]。從20世紀80年代開始，當地政府就積極開展水土保持工作，立項實施了退牧還草、退耕還林、種樹種草、封山育林等一系列工程，尤其是1992年實施的水土保持項目涉及多個鄉鎮，覆蓋牤牛河、老虎山河、細河等支流，截至2002年一期項目結束累計完成苗圃、淤地壩、梯田、人工種草、造林等工程措施。鑒于此，文章探討了大凌河流域1992年前后各水文站的水沙變化特征以及水土保持成效，旨在研究流域水土保持工作成效及其對生態環境的影響。

1 研究區概況

大凌河流域呈西東向，地處遼寧西部，上游分南北兩支，兩支于喀左縣匯合后流經朝陽、北漂、義縣、凌海等市縣，注入渤海。河流全長453km，流域面積23235km2，其中山地丘陵區20992km2，占全流域89%；自凌海市石窗子以下進入平原區，平地區占全流域11%。大凌河在遼寧省境內面積19989km2，占全流域的86%，主要有大凌河西支、第二牤牛河、老虎山河、牤牛河及細河等支流，且大多數集中于左側。

大凌河宮山咀水庫以上基本為山區，地勢陡峭，河道坡度大多超過5‰；白石水庫以下地勢平緩，河道坡度約1‰。干流上共有宮山咀、閻王鼻子和白石三座控制性水庫，依據不同河段的河流特點，可以把大凌河劃分成河源段、上游段、中游段和下游段，見圖1。①河源段：位于宮山咀水庫以上，地勢較陡，河長45km，平均河寬約400m，流域面積為656km2，主要支流有魏家嶺河、新開嶺河、賀杖子河等。該河段社會經濟水平較低，受管理滯后、發展方式粗放等因素限制，河源段植被較差，生態破壞嚴重。②上游段：宮山咀至閻王鼻子水庫段，河長156.8km，河道比降平緩且山區型河流特征顯著，匯入有滲津河、大凌河西支、第二牤牛河、老虎山河等支流。③中游段：閻王鼻子水庫壩下至細河入匯口段，該段仍為山區性河流，河長150.8km，河寬500-3200m，匯入有顧洞河、十家子河、牤牛河、涼水河、細河等支流。④下游段：細河入匯口以下至河口段，河流逐漸從山區性轉變為平原性，河道比降1‰，河長94.3km，平均河寬2-3km，匯入的主要支流有大定河、大業河等。

圖1 大凌河流域水系圖

大凌河流域屬溫帶季風氣候，流域內年降水量400-600mm，降水量年際變化較大，年內分配極不均勻，主要集中在7、8月份，年徑流量為16.33億m3，其中7-9月徑流量占全年的70%。流域內多石山及風化沙土，植被較差，洪峰漲跌迅速，水土流失嚴重，主要地點流域特性見表1。

表1 各主要站流域特性表

2 水沙特征分析

2.1 分析時段

大凌河流域共有18處水文站，其中建凌、上窩堡、朝陽、大凌河(義縣)和凌海等12處的資料觀測年限較長；水位站7處，觀測年限不長；雨量站近100處(包括汛期站)。大凌河水文站在白石水庫壩址下游370m處，白石水庫初設時主要采用大凌河水文站、周家屯站、義縣站等測流資料，各主要站資料年限見表2。

表2 各測站泥沙資料系列表

2.2 降水特征

采用各水文站點實測數據分析大凌河流域降水變化趨勢，見圖2。由圖2可知，大凌河流域歷年降水量總體圍繞平均值波動，旱澇連續最長時間為3年。各水文站設站-1991年、1992-2020年、設站-2020年3個時段的降水特征值分析，見表3。

從表2可以看出，設站-1991年、1992-2020年與設站-2020年歷年降水量平均值之比為0.97、1.01，說明1992年前后大凌河流域年降水量相差不大。

圖2 大凌河流域歷年降水量變化圖

2.3 徑流特征

依據各水文站點實測數據分析歷年徑流量變化趨勢，以代表大凌河流域徑流特征的把口控制站-朝陽站為例，其歷年徑流量變化見圖2。朝陽站設站-2020年徑流量平均值為4.320億m3，在1994-1999年、2010-2017年和1958-1961年、1969-1964年連續出現<或>歷年徑流量平均值的情況，這表明大凌河流域年際徑流量波動明顯。

表3 不同時間段的降水特征值 mm

圖3 朝陽站歷年降水量變化圖

大凌河流域各水文站設站-1991年、1992-2020年、設站-2020年3個時段的徑流特征值分析，見表4。從表4可以看出，朝陽站設站-1991年、1992-2020年與設站-2020年歷年徑流量平均值之比為1.074、0.728，說明1992年后大凌河流域徑流量在降雨量變化不大的情況下明顯減少。

2.4 輸沙特征

1)最大含沙量：依據各水文站點實測數據，大凌河多年平均含沙量為14.17kg/m3，從上至下干流上窩堡站、朝陽站、義縣站的最大含沙量依次為8.14kg/m3、12.07kg/m3、9.80kg/m3，支流葉柏壽、德力吉、涼水河子、六合子、迷力營子、復興堡站最大含沙量為46.04kg/m3、29.99kg/m3、15.31kg/m3、37.32kg/m3、35.08kg/m3、8.52kg/m3，大凌河含沙量較高屬于典型的多沙河流。

2)輸沙量：采用各水文站點實測數據分析歷年輸沙量變化趨勢，以代表大凌河流域輸沙量特征的把口控制站-朝陽站為例，其歷年輸沙量量變化如圖2。朝陽站年際輸沙量變化較大，歷年輸沙量平均值為856.09萬t，出現連續多個>或<歷年輸沙量平均值的時段，說明大凌河流域輸沙量受人為活動影響顯著，不同時段的輸沙量存在明顯差異。

表4 不同時間段的徑流量特征值 億m3

圖3 朝陽站歷年輸沙量變化圖

大凌河流域各水文站設站-1991年、1992-2020年、設站-2020年3個時段的輸沙特征值分析，見表5。從表5可以看出，朝陽站設站-1991年、1992-2020年與設站-2020年歷年輸沙量平均值之比為1.100、0.742，說明大凌河流域年際年輸沙量變化明顯，尤其是1992年以后在降水量變化不大的情況下輸沙量明顯減少。3)輸沙模數。采用各水文站點實測數據分析設站-1991年、1992-2020年和設站-2020年的輸沙模數，見表6。從表6可以看出，大凌河干流及其支流的水土流失程度存在明顯差異，其中義縣站輸沙模數最大，該站以上存在嚴重土壤侵蝕；復興堡站輸沙模數最小，該支流土壤侵蝕較輕；此外，大凌河站、朝陽站、建凌站區間或以上的土壤也較嚴重。

表5 不同時間段的輸沙量特征值 萬m3

表5 不同時間段的輸沙量特征值 萬m3

表6 不同時間段的輸沙模數 t/(km2·a)

3 水土保持成效

通過分析水沙特征變化趨勢可知，在1992年一系列水土保持項目實施后，大凌河流域輸沙量和徑流量，在降雨量變化不大的情況下明顯減少，并且徑流量減少幅度低于輸沙量，表明大凌河流域水土保持項目的減水減沙效益顯著。

近年來，大凌河流域水土流失治理逐漸得到當地政府和流域機構的高度重視，相繼立項實施了一大批水土保持工程，逐漸實現從分散型單項措施治理到以小流域為單元的分類型規模化綜合整治，從單純的人工治理到與自然修復有機結合的生態治理，從單一行政手段到法律、行政并重的有效防治，從防護性到開發治理性的結合[3]。遵循強化治理、保護優先、防治結合的原則，先后實施了大凌河流域農業綜合開發水土保持項目、遼西低山丘陵區淤地壩試點工程和水土保持重點防護工程等，有效遏制了人為引起的局部范圍水土流失發展[4-5]。經過長期實踐，大凌河流域取得了顯著的水土保持成效，入海泥沙量明顯減少，有效改善了流域內群眾生活、農業生產和生態環境，為推進區域經濟發展和水生態文明建設奠定了堅實基礎。

4 結 論

盡管大凌河流域取得了顯著的治理成效，但仍未從根本上解決土壤侵蝕問題，主要體現在以下方面：水土保持措施不配套，資金投入不足；水資源保護與開發矛盾突出，流域監督工作之后；水土保持監測不足以支撐水土流失防治工作，監測能力較低。根據流域實際情況和以上研究成果，提出大凌河流域水土保持工作重點：突出以溝養塬、保塬固溝的原則合理配置水保措施，在溝底、溝坡、溝頭、坡面科學布設谷坊與溝道淤地壩、溝坡林草、溝頭防護、水土保持農田等措施，加快構筑“四道”防線；針對大凌河干流及其支流不同水土流失程度的實際情況，除復興堡、哈巴氣站土壤侵蝕較輕外，其他均應作為優先治理區；考慮到當前水土流失監測投入不足，監測數據對水土流失預測、防治、公告的利用率較低，有效實施監測難度大，尚未形成覆蓋全流域的監測網絡體系等問題，應充分利用現有技術手段加快建立系統完善的監測體系，為流域水土保持和環境保護提供數據支持。