从西汉水水沙变化看水土保持综合治理成效

李忠泰，范 玮

(陇南水文水资源勘测局，甘肃成县742500)

1 流域概况

西汉水发源于天水市秦州区的齐寿山，流经礼县、西和县、成县、康县，在陕西省略阳县汇入嘉陵江，干流长287 km，流域面积10 178.0 km2[1]。西汉水地处北秦岭南麓，地质地貌及气候条件从北到南变化较大，流域内既有黄河流域的地质地貌及气候特征，又有长江流域的基本水文气候特征，特殊的地质构造和地理环境构成了流域内复杂的地形地貌。

西汉水上游地区的地貌以黄土丘陵沟壑区为主，兼有土石山区，大多地表裸露，土壤由黄褐土及风化的褐砂石土组成，植被覆盖率低，水土流失严重;中游地区由黄土丘陵沟壑区过渡到土石山区，系轻切割黄土梁峁中山区地貌类型，为泥石流发育区，河谷以砾石、砂、黏土为主，水流湍急、含沙量较高;下游地区属陇南阴湿山林区，山高水急，植被覆盖较好，气候湿润，降雨充沛。

西汉水的洪水主要由暴雨形成，且经常发生局部暴雨，若遇特殊暴雨则洪水凶猛、含沙量很高，在暴雨集中时段，往往出现峰高量大的洪水，下游的洪水过程则相对和缓，涨落相对缓慢，水流含沙量相对于中上游较小。

西汉水的径流量主要来自中下游地区，但河流的泥沙主要来自于上游地区。礼县水文站控制流域面积占镡家坝水文站控制流域面积的36.1%，但前者的多年平均径流量和输沙量却分别占后者的21.0%和44.7%;大桥水文站控制流域面积占镡家坝水文站控制流域面积的68.1%，但前者多年平均径流量和输沙量却分别占后者的52.1%和68.2%。礼县和大桥水文站的径流量之比均小于相应的控制面积之比，而输沙量之比均大于相应的控制面积之比。

2 水文观测资料情况

西汉水上游顺利峡水文站控制流域面积3 439 km2，于2001年元月上迁15 km成为礼县水文站后控制流域面积3 184 km2，控制流域面积减少了255 km2。鉴于这种情况，研究中把2001年以后的径流泥沙资料按水文比拟法均换算成顺利峡水文站的资料进行分析计算，本文中的站名均使用礼县水文站的名称。

2.1 降水

西汉水流域地形复杂，气候变化比较明显。从多年观测的降水资料看，降水量有自下游至上游逐渐减少的特征，下游镡家坝水文站多年平均降水量为670.7 mm，中游大桥水文站多年平均降水量为511.0 mm，上游礼县水文站多年平均降水量为491.8 mm，上下游年降水量相差178.9 mm。西汉水的河水补给主要来源是降水，而降水量的时空分布不均将直接导致径流量和泥沙量的变化[1]。

2.2 径流

西汉水年径流量在年内分配极不均匀，而造成年内分配不均匀的主要原因是该流域年径流量以降水补给为主，非汛期降水量少、水量小，汛期降水量多时水量则大，其基本特点是:冬、春季水量小，夏、秋季因降水量的增加水量较大。统计西汉水下游控制站镡家坝水文站多年径流观测资料可知，汛期5—10月来水比较集中，占年径流量的73.8%以上，主汛期7—9月的径流量占全年径流量的比重在42.7%以上[1]。

2.3 泥沙

西汉水是嘉陵江支流来沙量最大的河流，泥沙年内分配极不均匀，较水量更为集中，来沙主要集中在汛期，特别是在主汛期，主要是因降水集中而使泥沙量增大。统计镡家坝水文站多年观测资料可知，汛期5—10月来沙量占全年的97%以上，主汛期7—9月来沙量占全年的74%以上，来沙量最大的7月份占全年的35%以上，枯水期来沙量甚少。最大输沙量之所以出现在7月份，主要是强暴雨及大洪水多出现在7月份所致，流域普降大暴雨时将大量的松散土壤冲刷后，即被地表径流携带进入河流。

3 实测水沙变化情况

西汉水的礼县水文站、大桥水文站和镡家坝水文站基本分布在河道干流的上、中、下游，3站均有降水量观测和流量、泥沙测验资料:礼县站降水量观测和流量测验自1960年开始至2010年共有51年的实测资料，泥沙测验自1963年开始至2010年共有48年的实测资料;大桥站降水量观测和流量测验自1976年开始至2010年共有35年的实测资料，泥沙测验自1978年开始至2010年共有33年的实测资料;镡家坝站降水量观测自1959年开始至2010年共有52年的实测资料，流量测验自1960年开始至2010年共有51年的实测资料，泥沙测验自1965年开始至2010年共有46年的实测资料。西汉水干流3个水文站的年降水量、年径流量和年输沙量多年平均值与实测值见表1。

表1 西汉水3个水文站年降水量、年径流量和年输沙量多年平均值与实测值比较

4 减水减沙效益分析

西汉水流域是“长治”工程的首批重点治理流域之一[2]，自1989年开展水土保持重点治理工程以来，通过实施封山育林、植树种草、退耕还林、治理坡耕地等措施，有效地控制了水土流失，整个流域生态环境得到明显改善。

由于顺利峡水文站在2001年元月上迁15 km改为现在的礼县水文站，控制流域面积减小，区间支流加入较少，因此上、下游观测资料按水文比拟法换算后进行一致性处理，1960—1989年30年的资料中年降水量为513.6 mm、年径流量为3.51亿m3、年输沙量为1 070万t，1990—2010年21年实测资料中年降水量为460.6 mm、年径流量为1.53亿m3、年输沙量为217万t，在年降水量仅减少10.3%的情况下，经过水土保持综合治理年径流量减少了56.4%，泥沙减少了79.7%。西汉水下游镡家坝水文站，1959—1989年的31年资料中，年降水量为688.3 mm、年径流量为15.39亿 m3、年输沙量为2 310万 t，1990—2010年21年的实测资料中，年降水量为644.7 mm、年径流量为9.18亿m3、年输沙量为720万t，在年降水量仅减少6.3%的情况下，经过水土保持综合治理年径流量减少了40.4%、年输沙量减少了68.8%(表2)。

表2 西汉水流域水土保持减水减沙效益

由表2可知，在年降水量减少比例较小的情况下，年径流量和年输沙量减少的幅度很大。20世纪80年代全流域水土流失都很严重，进入90年代后，在年降水量减少比例不太大的情况下，年径流量和年输沙量却大幅度地减少，这充分说明了“长治”工程的重要作用。

5 结语

(1)流域产流产沙是一个很复杂的自然现象，其影响因素很多[2]。我们认为，影响西汉水流域水土流失的主要因素是分布不均的暴雨量和暴雨强度、复杂的地质地貌条件和气候因素。从全流域多年实测水文资料看，流域内人为活动影响的下垫面也是主要的影响因素。该流域的人类活动主要表现为“长治”水土保持工程的实施，在全面进行预防为主、综合治理的过程中，“长治”水土保持工程产生了显著的生态、社会和经济效益。

(2)西汉水是嘉陵江的主要产沙河流，镡家坝水文站50多年的水文资料观测表明:流域年均降水量670.7 mm、年均径流量12.84亿m3、年均输沙量1 580万t，20世纪60年代降水量较多、水量也较大，整个流域的产沙量也相对较大，而最大的是80年代，年均降水量687.3 mm、年均径流量16.2亿m3、年均输沙量2 610万t，在降水量和径流量比例增加不太大的情况下输沙量增加很大，说明“长治”水土保持工程实施前流域水土流失很严重。自1989年开始全面实施“长治”水土保持工程以来，水土保持措施的蓄水保土效益非常明显。实施水土保持综合治理后，原来的坡耕地变成了平整的梯田，种草植树大大改善了下垫面条件，植被拦截降雨的能力大大增加，起到了显著的蓄水保土作用，必然使进入河道的径流量和输沙量大大减少。

(3)西汉水上游礼县水文站的减水减沙效益明显高于下游镡家坝水文站，这主要是礼县水文站所控制的流域分布有大面积的黄土区，该黄土区是西汉水主要的泥沙来源区，“长治”等水土保持工程的实施，改变了流域的产汇流条件，增加了土壤拦蓄能力，因此减水减沙效益明显。

[1]李忠泰.西汉水流域泥沙特性[J].甘肃水利水电技术，2006，42(4):369-371.

[2]马炼，张明波，郭海晋，等.嘉陵江流域水保治理前后沿程水沙变化研究[J].水文，2002，22(1):27-31.