阜蒙县中南部地区水土保持措施水沙拦截效应分析

马 猛

(辽宁省本溪水文局， 辽宁 本溪 117000)

水土流失将直接加剧整个区域内自然生态环境的破坏,对于人民的生活和整个社会经济的发展都会产生更大的影响,90年代初以来,虽然加强了水土流失治理，但许多地方水土流失严重[1]，区域生态环境遭到不同程度的破坏。虽然通过改变该地区的下垫面和人类社会活动，并采取相应的水土保持措施,以减少水土资源流失和点源污染物排放，但不同区域内的水土保持政策措施对于区域内自然生态环境的影响也有所差异，因此我们有必要把有效水土保持政策措施紧密结合起来,以改善区域生态环境。近年来,对采用不同的水土保持措施对流域地区的水土流失造成影响的定量性研究虽然取得了一定的进展，但是关于不同水土保持措施对流域区域面源污染影响的定量研究较少[2-4],本文以阜蒙县中南部地区水土保持地区为主要研究地, 在水土保持措施定量分析的基础上，分析了不同区域水土保持措施对生态环境的影响。

1 生态环境效应计算

1.1 水土流失效应衡量指标

通过对典型年份各种水土保持措施和典型暴雨天气特征下拦水拦沙效率的数据分析[5],测算不同水土保持措施对拦水拦沙的影响，计算分析单位面积或地块的水沙量，分析不同地区水土环境保护措施的拦洪能力。其公式为:

(1)

式中：ra为水土保持措施下的拦截水、沙的能力；WR为水、沙拦截量；a为水土保持措施的面积。

水土保持措施的拦截效率可以用方程式表示,即其中一定期间内的水沙拦截物数与其他水土保持措施总数的比值,其计算公式为:

(2)

式中：ro为水土保持措施拦截水沙效率；WT为水土保持措施下的产水产沙总量。

不同排水方向的各种水土保持保护措施方式拦截数总量的统计比率[6],以各方向的水土保持保护措施方式拦截量总数与各种保持措施方式拦截数相间之比率来表示,其计算公式为:

(3)

式中：rwi为不同水土保持措施下的水沙拦截比例；∑WRi为各向水土保持措施对水、沙的拦截总量。

1.2 水环境效应衡量指标

采用拦截处理效率、拦截比例以及拦截处理能力等因素来综合分析各种水土保持措施对于非点源性污染物拦截影响程度[7],各项在水土保持措施下拦截污染物的计算公式如下：

Wq=WT×C2/100×η2

(4)

式中：Wq为水土保持区污染物总量；WT为水土保持区泥沙流失总量；C2为区域未治理前的污染物平均含量；η2为区域土壤污染富集系数。

污染物截留效率的计算是指各种污染物的截留量与总量的比值。其公式如下:

σ=(Wq-Wp)/Wq

(5)

式中：σ为该区域历年对污染物进行拦截的效率；Wq为区域内污染物的总数；Wp为区域污染物流失量。

2 应用

2.1 水土保持试验区概况

研究区位于阜蒙县中南部地区,细河上游。总面积26.2 km2，总灌溉面积6 000亩。该区域降水时空不均,季风寒热盛行。多年平均年夏季累计降水量494.2 mm,多年平均径流降水量103.7万 m3,多月份集中于7-9月份,占该县全年夏季累计平均降水量的68.3%,年均最低温度水面蒸发年均降雨量1 150 mm(E601),年平均风速3.1 m/s。

表1 不同水土保持措施下各年径流截留能力分析

地貌形态分为三类：(1)支流上游记论证区北侧低山丘陵强剥蚀区，海拔高程在200 m以上，以风、水蚀为主，森林覆盖率18.1%，水土流失严重；(2)沿河带状平原阶地微蚀区，高程在181～185 m，相对坡度较小，属风、水微蚀区域；(3)河流水蚀区，伊吗图河干流与论证区擦边而过，洪水期冲刷两岸严重，并带有大量泥沙落淤或冲向下游[7]，是良好的建筑砂料场，其支流属小河道坡度陡，地表水来水快，冲刷和切割严重，属于辽西典型的水蚀区。

表2 不同年份不同水土保持措施截沙能力分析

表3 不同水土保持措施下各年污染物截留效率分析

表4 各措施总氮截留量及效率分析

2.2 水土保持措施水沙拦截效应

结合水沙效应拦截计算分析方法,对各典型年份不同水土保持情况条件下的拦截效应计算情况进行了综合分析,其中分析结果及表1和表2。

从表1和表2可以清楚地看到, 随着沙土资源保护综合治理政策措施深入推进，落实力度不断加大[8], 截水防沙效率逐年稳步提高，在水土保持控制措施下，其年平均水沙拦截效率约分别为25.5%～85.8%,而各年沙量拦截效率均远高于年水量拦截效率。表1和表2中截留主体为坝地，截水拦沙率达80%以上，是最有效的截水拦沙控制措施。

2.3 水土保持措施污染物拦截效应

对不同典型年份不同水土保持措施下污染物截留量及其效率比进行了统计分析，见表3。 并对不同污染物的总体截留水平和不同措施下大坝截留率的变化进行定量统计分析,见表4、表5和表6。

表5 各措施总磷截留及效率分析

表6 各种措施的有机物截留能力及效率分析

从表3中可以清楚地看到,随着区域水土保持管理措施的日趋完善，区域污染物截留效率逐年递增。主要原因是在实施水土保持管理措施的前提下，其保水保沙效率逐年提高，而该地区污染物主要依靠水沙输送[9], 因此，其相应的拦截效率明显提高。表4-表6各种水土保持措施对污染物截留拦截比例的不同，是因为在建设大坝的过程中改变了坡度[10]，从而改变了水沙的流失量，从而导致污染物拦截比例不同。

3 结语

大坝不仅蓄水蓄沙效果和截污效率远高于其他水土保持措施，且截水效果也远强于其他水土保持措施。草地和森林的生态功能优势远高于草地和森林坝地，若将水土保持考虑在内，则应以坝地为主，辅以其他生态林，以更好地达到发挥区域生态功能的目的。同时应该注意的是，区域坡度对河道流域地貌和水土保持的影响较大，因此具体实施时还是需要准确地分析哪些区域在不同的坡度下应该采取什么样的水土保持措施,以便确定最有效的水土保持措施。