佛子岭、磨子潭水库库区输沙量和水土流失评价

吴畏俞瑾

一、研究区域概况

佛子岭、磨子潭水库均是以防洪为主，结合灌溉、发电、养鱼等综合利用工程。两水库为梯级串连水库，磨子潭水库位于佛子岭水库上游，佛子岭水库坝址以上控制来水面积1840km2，磨子潭水库控制来水面积570km2。水库库区植被以灌叶栎类为主，以松、杉、栎、竹和油桐、油茶、杜仲为多。土壤类型以黄棕壤、棕壤和水稻土为主，零星分布有草甸土、紫色土和石灰土。水库流域属亚热带湿润季风气候，根据霍山县气象局1951～2004年气象资料：流域年平均气温15.10℃，多年平均降水量1540mm，最大降水量2613.3mm（1954年），最小降水量896.5mm（1978年）。降水主要集中在汛期（5～9月），占年平均降水量45.2%。

两水库库区所在霍山县水土流失面积805.74km2，占全县总面积的39.4%，水土流失严重。土壤侵蚀形式主要表现为面蚀，沟蚀，局部地区有少量重力侵蚀和滑坡。20世纪80年代中期，佛、磨两大水库的库区治理与小流域治理同步实施。1992年，国家在治淮项目中将霍山县列为淮河流域水土保持综合治理开发重点县。

二、研究方法

利用水库淤积资料分析流域输沙量；利用佛子岭流域各水文站的资料、径流小区观测资料及流域水土流失与治理资料研究流域输沙量的变化，进行水土流失量及水土保持基础效益定量评价；利用水库水质资料进行水土流失危害及水土保持效益评价。资料来源等详细情况见表1。

依据上述资料，运用统计分析和时间序列分析方法，利用现有泥沙站资料，通过对泥沙站所在流域输沙量结合流域资料分析成果，估算流域输沙量；利用积累的数十年水文资料、水保资料和水库淤积资料分析水源区水土流失变化趋势，进行水土保持基础效益评价。

三、分析与结果

（一）佛子岭、磨子潭水库多年入库泥沙总量分析

佛子岭、磨子潭水库坝址断面以上流域，从1985年开始实施小流域综合治理，因此，可以1985年为界，将研究时段分为流域综合治理前、流域综合治理后两个时段。

根据安徽省长江河道管理局测绘院1969年和2004年佛子岭水库、磨子潭水库淤积测量资料（高程控制采用废黄高程系，基本等高距为1m）及《霍山县水利志》1985年水库库容资料整理,佛子岭水库、磨子潭水库多年淤积情况详见表2。

经表中数据计算分析，流域综合治理前佛、磨水库泥沙年均淤积量分别为147万m3和83万m3；流域综合治理后佛、磨水库泥沙年均淤积量分别为73万m3和39万m3；佛、磨水库泥沙年均淤积量，治理后较治理前分别减少47.8%和50.7%。

（二）佛子岭、磨子潭流域多年输沙总量分析

河流总输沙量为水库淤积量与出库沙量之和。佛子岭水库坝址以上河段为淠河上游，其河道比降大，淠河中下游河道平缓，泥沙淤积严重。在计算流域输沙总量的过程中，因缺少详细的水库出库泥沙量资料，现以出库泥沙多年淤积量粗略计算年均出库泥沙量。佛、磨水库自20世纪50年代运行以来，无清淤历史。从20世纪50年代中期至1982年，霍山县东淠河在黑石渡附近河床淤高近2m，六安境内淠河宽约610m，平均比降 1.46‰，东淠河主干河道黑石渡段长约3km（此段无其他主要支流汇入、无清淤），以此估算，30年佛子岭水库出库泥沙总量约为609万m3，平均年淤积量约20万m3，约占佛子岭水库泥沙年淤积量的14%，再据此推算佛、磨流域治理前后流域输沙量，推算结果见表。

佛子岭流域年均输沙总量治理后较治理前减少49.7%；磨子潭流域年均输沙总量治理后较治理前减少52.7%。治理前，磨子潭流域输沙模数是佛子岭流域输沙模数的1.36倍；治理后，磨子潭流域输沙模数是佛子岭流域输沙模数的1.28倍；小流域综合治理后，输沙模数减少幅度，磨子潭流域较佛子岭流域高3.0%。

（三）佛子岭、磨子潭流域泥沙输移比

泥沙输移比是在一定时段内，通过沟道或河流某一观测断面的输沙总量与该断面以上的流域产沙量之比。输移比反映了从侵蚀源地到某一观测断面沿程的泥沙输移及沉积的变量。流域产沙量为通过流域出口观测断面的泥沙量及其上游工程拦蓄和沟道、河床及湖泊等沉积的泥沙量的总和，故佛、磨流域产沙量为佛、磨入库泥沙量与其出库泥沙之和，即流域输沙量，再加上谷坊、堰坝、塘坝拦蓄的泥沙量之和。佛、磨流域输沙量情况见表3。

佛子岭、磨子潭水库1985～2004年，谷坊、堰塘坝工程数量见表4。

谷坊和塘堰坝的拦沙效益多年平均值分别是 20t/a和 200t/a，由表3、表4计算得1985～2004年佛、磨流域小型水保工程拦沙量分别约为64.49万t和18.88万t，佛子岭、磨子潭流域产沙量分别为1613.49 万 t和 908.88 万 t。

（四）小流域综合治理情况分析

由于1951年至1980年间，水土保持机构三设三撤，影响了此项工作的正常开展，防止水土流失状况改观不大。霍山县从1984年开始实施（1985年运行）小流域综合治理，1992年在治淮项目中被列为治淮重点县，为了便于比较，表中治理面积及工程数量均以单位流域面积的治理面积及工程数量表示，现称其为治理模数，各时段小流域综合治理措施情况见表5。由于缺少1989～1991年流域治理统计资料，故表5中未列1989～1991年的水土保持措施完成情况。

表1 收集资料情况

表2 佛子岭、磨子潭水库淤积情况表

表3 佛子岭、磨子潭流域输沙量情况

表4 佛、磨流域谷坊、塘堰坝工程数量

表5 流域单位面积水土保持措施完成情况

表6 流域减沙效益计算表

表7 佛子岭、磨子潭流域输土壤侵蚀量计算指标表

在佛子岭水库上游，1984～1988年实施治理的小流域主要有歇马台、童家河、李家河、高宝河、安家河和古佛堂小流域，其中童家河、高宝河小流域属扫帚河支流，歇马台、李家河、安家河和古佛堂小流域属漫水河支流。1984～1988年佛子岭流域水土流失综合治理的重点区域在白莲崖流域，并以植树种草和封禁治理为主要措施。

（五）水土保持基础效益评价

减沙效益评价：在库区选取治理的两条小流域白莲崖流域和黄尾河流，分析其1985～2007年治理资料，水土流失综合治理可减蚀率分别为47.0%和21.8%。1985～2007年，现有流域综合治理模式，小流域综合治理减沙效益见表6。

水土流失量评价：水土流失量包括地表土的损失和水的损失。关于水的损失，目前我国还没明确的界定标准，本文只对流域地表土的损失量作评价。流域损失的表土，一部分流出流域出口断面，一部分淤积于沟道、河床及湖泊等，另一部分被上游工程拦蓄，以上三部分即构成流域产沙量。

表7中数据表明：小流域综合治理治理后，佛、磨流域土壤侵蚀模数均明显减小，佛、磨流域分别减少50.0%和52.6%。可见，小流域综合治理使流域水土流失得到了有效控制。

四、结论

水土流失是自然因素和人为因素综合作用的结果，在大尺度区域范围内，流域降雨量和下垫面条件是水土流失形成影响因素中最主要、也是表现最活跃的因素；其中下垫面条件的变化主要受人水土保持和开发建设等人为活动的影响。

1.1969 ～1984年，佛、磨流域产沙总量分别为 2591×104m3和 1550×104m3，年均土壤侵蚀模数分别为1658 t/（km2·a） 和 2212t/km2·a；1985～2004年佛、磨流域产沙总量分别为 1614×104m3和909×104m3，年均土壤侵蚀模数分别为829 t/（km2·a）和1049 t/（km2·a）；小流域综合治理后，佛、磨流域土壤侵蚀模数均明显减小，佛、磨流域分别减少50.0%和52.6%。综合治理措施以植树种草、塘堰坝为主。水土保持措施量与流域产沙量负相关。

2.减沙效益计算以白莲崖、黄尾河流域为典型流域。白莲崖、黄尾河流域水土流失综合治理多年平均减沙效益分别为2.52t/（km2·a）和8.75 t/（km2·a），减蚀率分别为47%和21.8%。水土保持措施的布设可有效蓄水拦沙，减少河库淤积