济源市砚瓦河流域坝系工程效益分析

吴欢欢，王玉娟

(1．济源市水土保持科学研究所，河南 济源459000;2．济源市水利勘测设计室，河南 济源459000)

(责任编辑 徐素霞)

济源市砚瓦河流域坝系工程是黄河上中游管理局于2003年批复修建的第一批示范坝系工程。为了研究坝系的拦泥减沙、增产增收、改善环境等效益，济源市水保所受黄河上中游管理局委托，从2006年开始对砚瓦河流域坝系工程进行了5年的效益监测，现就监测概况阐述如下。

1 坝系工程基本情况

1．1 自然概况

砚瓦河小流域隶属于河南省济源市，距离济源市区约18．6 km，是黄河中游的一级支流，属于黄河中上游典型的风化砂页岩水土流失类型区。流域面积89．39 km2，呈狭长形，长宽比为6 ∶1，海拔195—595 m，地势北高南低，属于土石山区，内有主沟1 条、较大支沟3条、中小支沟及毛沟76 条，沟壑密度为3．1 km/km2。流域属暖温带大陆性季风型气候区，多年平均降水量696 mm。

1．2 流域综合治理状况

该流域在20 世纪六七十年代就开展了水土保持工作，进入90年代后水保工作取得了较大进展，至坝系工程建设前，共治理水土流失面积4 735 hm2，治理面积占总面积的52．97%，修建中小型淤地坝31 座、谷坊140 道，这些水保措施在控制水土流失、改善生态环境方面起到了积极作用。但是，由于治理标准较低，治沟骨干工程缺乏，加上绝大多数淤地坝已经基本淤满，因此拦沙减洪、蓄水保土效益微弱。

1．3 坝系工程规模

砚瓦河流域坝系工程共建设浆砌石淤地坝46 座，其中骨干坝6 座，中型淤地坝12 座，小型淤地坝28座，设计总拦泥库容293．82 万m3。坝系工程各项技术指标见表1。

表1 砚瓦河流域坝系工程技术指标

2 坝系监测情况

砚瓦河流域坝系监测工作从2006年10月开始，在砚瓦河出口修建了把口站，设立了量水槽、流速仪测流断面，并在流域内布设了两个雨量站，采用定点监测、巡视监测和调查统计等方法进行监测［1］。

监测内容包括输水输沙监测、拦沙蓄水用水监测、增产增收监测和社会、生态效益监测。

2．1 输水输沙监测

输水输沙监测主要是了解坝系修建对河道洪水和含沙量、输沙率的影响。

监测方法:在流域出口设把口监测站一处，修建测流测沙断面1 个，流域内设雨量观测点2 个，开展汛期降雨、径流、泥沙观测［2］。

2．2 拦沙蓄水用水监测

拦沙监测主要是量测淤地坝的拦沙情况。

蓄水用水监测主要是监测淤地坝的蓄水情况和生产生活用水情况。

拦沙监测方法是在坝系所有坝内布设多个监测点位，每年汛前汛后两次对监测点位进行量测，计算每条坝的年淤积量。

蓄水用水监测是每年汛前汛后对坝系所有坝进行蓄水量观测，并调查各坝的生产生活用水情况。

2．3 增产增收监测

增产增收监测主要是监测引用坝系蓄水灌溉增收情况和养殖效益情况。

灌溉增收监测是对农作物和经济林利用坝系蓄水的灌溉面积进行调查，并对灌溉样方和未灌溉样方进行称重对比计算坝系的增产量和增产效益。农作物1年进行2 次，经济林1年1 次。

养殖监测为每年1 次，对养殖坝进行产量、产值和成本调查。

2．4 社会效益、生态效益监测

社会效益监测是对坝系工程建设后流域内居民生活方式和生活质量发生的改变及对改善生态环境认识的提高进行调查。

生态效益监测是监测坝系的修建对全流域和单坝局部生态环境的影响指标。

社会效益和生态效益监测每年7 ～8月进行1 次。

3 监测成果分析

3．1 输水输沙情况

砚瓦河流域把口站于坝系修建当年开始监测，共监测到了2007、2008、2009、2010年4年的汛期降雨、径流、泥沙资料。其中共测得洪水过程8 次，分别为2007年5 次、2010年3 次;2008、2009年干旱，未产生洪水。因2007年砚瓦河流域坝系工程建设刚开始，未有成坝可蓄水，故2007年的5 次洪水作为建坝前资料，与砚瓦河流域坝系全部蓄水的2010年3 次洪水做建坝前后的输水输沙对比分析，次洪水分析情况［3-4］见表2。

表2 砚瓦河把口站次洪水降雨量分析

从表2 中可看出，2007年7月19日与2010年7月24日降雨量相近，通过这两次洪水特征的对比，可看出坝系对砚瓦河洪水的影响:①坝系对次洪水的径流总量基本不产生影响，未影响流域的产流过程;②坝系修建对次洪水有较大的调节作用，可削减洪峰流量32%;③洪水悬移质经过坝系的滞留沉淀，最大含沙量减少47．9%，次洪水输沙量可减少10%;④坝系对洪水的拦蓄推迟洪峰出现时间达13．1 h。

3．2 拦沙蓄水效益

3．2．1 拦沙效益

经过5年的监测，坝系建成后拦沙共计22 497．5 m3，其中:骨干坝拦沙9 499 m3，占坝系拦沙量的42%;中型坝拦沙4 135．5 m3，占坝系拦沙量的18%;小型坝拦沙8 863 m3，占坝系拦沙量的40%。因2007、2010 和2008、2009年分别为平水年和干旱年，故4年拦沙量仅占设计淤积库容的1%。如果把出口站输沙量和拦沙量加在一起作为流域总输沙量的话，那么坝系拦沙量占到总输沙量的98%，可以明显看出经过坝系对洪水的拦蓄调节，使大量的泥沙沉淀淤积，较大程度减少了洪水向下游的输沙能力，具有较强的拦沙功能。

3．2．2 蓄水用水效益

蓄水为坝系所拦蓄的水量，用水主要是农业灌溉用水和少量的人畜饮水。2006—2010年，坝系蓄水量总体呈逐年递增趋势。2010年，6 座骨干坝共蓄水84．7 万m3，12 座中型坝蓄水3．06 万m3，小型坝蓄水4．9 万m3。坝系的蓄水为当地农业灌溉提供了水源，也解决了流域内部分缺水地区的人畜饮水问题，并促进了流域内养殖业的发展。

坝系蓄水主要用于农业灌溉。砚瓦河流域处于风化砂页岩区，该区属地下贫水区，流域内除主河道两侧有部分川台地可以从河道提水灌溉外，大部分为望天收农田。灌溉方式为库区提灌、自流管道灌溉和干旱时补充下游河道水量供下游提水灌溉3 种形式。坝内蓄水特别是在干旱年份发挥了显著的抗旱保收增产作用，使部分望天收耕地变为水浇地。砚瓦河坝系共灌溉农田96．26 hm2，其中:6 座骨干坝灌溉面积45．6 hm2，年平均用水量为10．94 万m3;12 座中型坝灌溉面积13．56 hm2，年平均用水量为3．24 万m3;小型坝灌溉面积37．1 hm2，年平均用水量为8．4 万m3。

坝系建设增大了流域内的水面面积，当地居民在一些水面较大的骨干坝和中型坝内开展了渔业养殖，养殖品种有鲤、鲫、鲢鱼，养殖方式为网箱和混养，养殖面积达17．15 hm2，其中:骨干坝和中型坝水面养殖面积14．75 hm2，占坝区养殖面积的86%;小型坝水面养殖面积2．4 hm2，占坝区养殖面积的14%。

坝系蓄水解决了流域内部分用水困难村的人畜吃水问题。据调查有3 个自然村在坝系骨干坝和中型坝内修建引水工程，解决了流域内310 人和100 余头大牲畜的饮水问题。

3．3 增产增收效益

经调查，未灌溉的农田在干旱年份产量很低甚至出现绝收，风调雨顺年份年均公顷产8 925 kg，而灌溉农田公顷产12 345 kg，公顷增产达3 420 kg。砚瓦河坝系共灌溉96．26 hm2，年增产粮食329 t，若按2元/kg计算，年增产效益达65．8 万元。

灌溉薄皮核桃经济林21．6 hm2，未灌溉时年均公顷产4 500 kg，引坝系内蓄水灌溉后公顷产5 175 kg，共增产14 580 kg。按20 元/kg 计算，年增产效益达29．16 万元。

水面养殖大部分属自然放养，小部分为网箱养殖。平均鱼苗成本按8 000 元/hm2，人工、饲料按1 000元/hm2计算，养殖成本为9 000 元/hm2。水面养殖面积17．15 hm2，单产1 950 kg/hm2，渔业养殖产量达33．5 t，按市场价10 元/kg 计算，渔业养殖总产值约为33．5 万元，去除成本后，净产值约为18 万元。

3．4 社会、生态效益

3．4．1 社会效益

砚瓦河坝系不仅拦截了泥沙，使流域内水土流失得到有效治理，而且坝系蓄水用于人畜饮水、农业灌溉和水产养殖，给当地群众带来了较大的经济效益，也带动了当地群众修建淤地坝的积极性，流域内群众又自筹资金修建小型淤地坝13 座，周边流域群众也自筹资金新建中型坝5 座、小型坝11 座。

由于坝系建设给流域内带来了丰富的地表水，部分靠近淤地坝水源区的群众对小块望天收农田和荒地进行了土地连片整治。2009、2010年共连片整理土地63 hm2，并修建了引水设施，使望天收农田和荒地变成了旱涝保收的基本农田，增加了种植面积，提高了农作物产量，减轻了农民的劳动强度。

坝系修建也使流域内的产业结构得到了一定的调整，有9 户农民从事渔业养殖、16 户农民利用淤地坝蓄水办起了生猪养殖场，取得了较好的经济效益。

3．4．2 生态效益

砚瓦河坝系建成后，不仅增加了流域的水面面积，涵养了地下水源，而且使干涸的沟道长年基流不断。良好的生态环境使流域内的野兔、野鸡等小动物成倍增加，连多年未见的白鹭也时常出现。

4 结 语

砚瓦河坝系工程以小流域为单元，通过淤地坝梯级建设，大、中、小结合，治沟骨干工程控制，层层拦蓄，起到了较强的削峰、滞洪和上拦下保作用，不仅减少了洪水灾害，而且封堵了向下游输送泥沙的通道，抬高了侵蚀基准面，稳定了沟坡，有效制止了沟岸扩张、沟底下切和沟头前进，减轻了沟道侵蚀及洪水泥沙对下游造成的危害。同时，坝系的修建还改变了流域内的生态环境，促进了农业的发展和产业结构调整。因此，坝系建设是黄河流域沟道治理的有效措施，发展潜力很大，应加大投入力度，加快开发建设步伐。

［1］水利部黄河水利委员会．黄河流域水土保持小流域坝系监测导则［Z］．2004．

［2］水利电力部水利司．水文测验手册:第一册 野外工作［M］．北京:水利电力出版社，1983．

［3］水利电力部水利司．水文测验手册:第二册 泥沙颗粒分析和水化学分析［M］．北京:水利电力出版社，1983．

［4］水利电力部水利司．水文测验手册:第三册 资料整编和审查［M］．北京:水利电力出版社，1983．