河北省兴隆县首都水资源可持续利用规划水土保持工程水源涵养功能初探

王晓刚

（兴隆县水务局，河北兴隆 067300）

1 兴隆县上潮河流域首水水保项目概况

兴隆县位于河北省东北部，西与北京市密云县接壤，素有北京“东大门”之称。上潮河发源于县城西部的北青松岭，属于潮河二级支流。上潮河在兴隆县境内流域面积175 km2，河道长度23.4 km，天然落差460 m；流域内多年平均降水量725 mm，多年平均径流量0.43亿m3，地表径流汇入密云水库，成为首都地区的重要水源供给地。

兴隆上潮河流域属燕山石质深山区，山高坡陡、沟谷纵深、土地稀少。流域内辖六道河1个镇20个行政村，总人口18 146人，其中农业人口17 689人，人口密度104人/km2；耕地面积693 hm2，农民人均耕地0.04 hm2。过去，流域内工矿企业不发达，人们缺乏科学的发展理念，为了生活不断向山要粮、向山要柴，陡坡开荒、毁林伐木、粗放经营，导致流域内水土资源破坏严重，水土流失非常剧烈。实施首都水资源可持续利用规划水土保持项目 （以下简称首水项目）前，水土流失面积达89.25 km2，占流域总面积的51%，年土壤侵蚀总量达324.5万t。严重的水土流失，使得流域内土地退化、生产能力降低，粮食、果品产量低而不稳，经济发展艰难，成为经济贫穷与生态贫穷的根源。同时，水土流失还直接导致植被退化，对水源的涵养能力、对径流的调节能力减弱，使得流域内洪水来得快、去得猛、洪峰大、携沙能力强，破坏了水资源的有序利用，加重了对下游河道及密云水库的泥沙淤积与水体污染。

为了改善密云水库上游的水环境、控制水土流失、加强水源地保护，2001—2007年兴隆县上潮河流域实施了首水项目，分古庆、思家岭两条小流域开展了水土流失治理工作，共治理水土流失面积45.45 km2。几年来，共完成造林1 719 hm2，其中乔木林197.4 hm2、经济林657.2 hm2、灌木林864.4 hm2；封禁治理2 823 hm2；建设拦沙坝6座，谷坊坝248道，护村护地坝29 km。以上措施，使流域内的综合治理程度由36%提高到85%、森林覆盖率由32.8%提高到78.2%，形成了乔、灌、草相结合，植物措施、工程措施相结合的综合防治体系，使得流域内生态环境质量得到了显著改善与提升。

2 兴隆县上潮河流域实施项目前后降水、径流相关分析

兴隆县上潮河流域内无降水与径流实测资料，其水文分析通过间接的方法来推求，资料以《承德市水文图集》（1989年）、《兴隆县水资源规划》（河北省承德市水文水资源勘测局-2005年）、兴隆县气象局提供的兴隆雨量站实测降水量系列、《兴隆县水利志》等为主要依据。分析时，流域水资源保证率P= 50%，指平水年；保证率P=75%，指中等干旱年；保证率P=95%，指特殊干旱年。

2.1 降水分析

2.1.1 多年平均降水量计算

流域内多年平均降水量以兴隆县多年平均降水量等值线图为基础，采用加权平均法推求，计算得到多年平均降水量为725mm。

2.1.2 推求理论频率曲线

由兴隆县年降水量变差系数（Cv）等值线图，查得上潮河流域内年降水量变差系数Cv=0.29。查《承德水文图集》年降水量Cs/Cv分布图，参照流域内六道河站降水量统计分析资料，取Cs/Cv=4.0，可绘制出流域内年降水量理论频率曲线，如图1所示。

2.1.3 各种保证率（频率）的降水量与降水总量

由理论频率曲线，可以求得各种保证率情况下的降水量与降水总量，见表1。

2.1.4 计算值验算

将上述计算值与《承德水文图集》中上潮河流域的六道河雨量站的统计分析资料（见表2）相对照，可以看出上述计算数值与雨量站统计的分析值差异情况如下：多年平均降水量相差0.41%；1%降水量相差0.65%；50%降水量相差0.29%；75%降水量相差1.05%；95%降水量相差0.86%。

表1 兴隆县上潮河流域降水量计算结果

由此可见，上述计算值相差较小，基本可行。

2.1.5 近年来实测降水量及其相应的频率

根据所绘制的降水量频率分析曲线，计算实测降水量对应的频率值，见表3。

表2 六道河雨量站各种重现期降水量

表3 六道河雨量站实测降水量及相应的计算频率值

2.2 径流量分析

2.2.1 多年平均径流量计算

流域内多年平均径流量以兴隆县多年平均径流深等值线图为基础，采用加权平均法推求，计算得到多年平均径流深247 mm、多年平均径流量0.43亿m3。

2.2.2 推求理论频率曲线

由兴隆县年径流变差系数（Cv）等值线图，查得上潮河流域内年径流变差系数Cv=0.49。查《承德水文图集》年降水量Cs/Cv分布图得Cs/Cv=3.0，可以绘制出流域内年径流理论频率曲线，如图2所示。

2.2.3 2008、2009年径流深与径流总量理论值

由理论频率曲线，可以求得各种保证率情况下的径流深与径流总量，见表4。

表4 兴隆县上潮河流域径流量

通过理论计算，得到2008年兴隆上潮河统计理论径流量为0.39亿m3、2009年理论径流量为0.35亿m3。

2.2.4 2008、2009年实测径流量

2007年兴隆县上潮河流域首水项目实施完成后，我们按月对县界出口断面（二道河村安营寨）进行了流量观测，得到了年径流量测量值，见表5。

表5 兴隆县上潮河流域2008、2009年实测径流量

2.2.5 径流量实测值与理论分析值对比

2008年径流量实测值为4 244万m3，理论分析值为3 903万m3，实测比理论分析多8.74%；2009年径流量实测值为3 799万m3，理论分析值为3 482万m3，实测比理论分析多9.1%。

2.2.6 历史记录的干旱年份降水量与最枯流量调查

经调查，上潮河发生特殊干旱的年份有1972、 1978、1980、2002以及2009年。在这些干旱年份中，降水量、最枯流量见表6。

表6 兴隆县上潮河流域干旱年份降水量与最小流量调查结果

通过历史性的调查，可以看出2009年降水量少于1982年，但是河道最枯径流量大于1982年。

3 结论与启示

从上述分析结果来看，实测径流量大于理论分析值，有两种可能情况：一是计算理论不完善，统计误差大造成的；另一种情况是实施首水项目后，由于植被条件的改善，降低了陆面蒸发量，根据水量平衡原理，在相同降水量条件下，蒸发量减少，径流量就会增大。从历史干旱年来看，虽然2009年降水量少于2002年，但最小流量却大于2002年，说明水保治理工程在调节径流时空分配方面切切实实在发挥着作用。这充分说明水土保持措施通过坡面渗蓄、沟道拦蓄，使地表降水向土体深层转化，并保持在地下，因高差形成的势能在无降雨时上游地势高地区的地下水转化为下游地势低的地表水，维持河流的出水量，保持常年不断流。所以说，水土保持是水资源可持续利用的基本支撑。