嘉陵江略阳段还林还草泥沙量变化趋势分析

武永辉，巨阿迷，李润武

（1.汉中水文水资源勘测中心,陕西 汉中 723000；2.陕西省水文水资源勘测中心,陕西 西安 710068）

1 流域概况

1.1 自然地理

嘉陵江为长江上游左岸主要支流之一,源起东西两源,以东源为正源。东源起自陕西省凤县西北凉水泉沟,西源起自甘肃省天水市平南川,为西汉水。两源南流至陕西省略阳白水江镇相会,合流向南,经阳平关进入四川省境内。嘉陵江略阳水文站位于秦岭南麓,略阳县城南,是嘉陵江上游干流控制站。该站控制流域集水面积19206 km2,地跨陕、甘两省,略阳以上河流水系比较发达,干流之外有永宁河、红崖河、党家川、洛河、青泥河和西汉水等支流相继汇入,地形特征为东部为西秦岭山地区,中部为徽成（即徽县和成县）盆地黄土沟壑区,西部及南部为秦岭山地区；地势呈东西部高,南部低的走势；植被覆盖率东部及南部为40%～61%,西部山地为30%～37%,中部和北部为12%～20%。

1.2 气象与水文特性

嘉陵江略阳站以上流域属于北亚热带湿润气候区,冬无严寒,夏无酷署,雨水丰沛,植被良好。降水主要受季风影响,时空分布不均,全年降水多集中于7月～9月,占全年降水量50%以上,年平均气温约13.2℃,该站多年平均降水量为734.7 mm,多年平均蒸发量为689.1 mm。

略阳水文站位于陕西省的西南边陲,嘉陵江上游区,秦岭南麓,陕、甘、川三省接壤地带,山脉走向主要向东西延展。本站该断面以上控制流域形状呈扇形,海拔在620 m～2500 m之间,控制河长204 km,至长江口长度915 km。断面下游约500 m处有八渡河和东渡河加入,流域河流水系比较发达,干流设有谈家庄水文站、茨坝水文站（1982 年前称东坡水文站）、凤州水文站。支流永宁河上设有永宁水文站,青泥河上设有成县水文站,西汉水上设有镡家坝水文站,其镡家坝、成县、中茨坝、谈家庄站属甘肃省水文局。

1.3 降水、径流特性

嘉陵江略阳以上游流域多年平均年降水量约为630 mm,降水量在地域上的分布不均,主要受地形和气候因素影响,由北向南、由东向西递减,南部秦岭山地及东部秦岭山地降雨量相对较大,一般在650 mm～800 mm；中部成徽盆地区域次之,一般在600 mm～750 mm；整个北部区域及西汉水镡家坝水文站以上控制流域降雨量相对偏少,降雨量约在460 mm左右,西汉水镡家坝水文站以上流域降雨量约在460 mm～650 mm。年内降水主要集中在夏、秋汛期两季,最大月降水量一般出现在7 月～9 月,降水量总量约占年降水总量40%～50%；最小月降水量大多出现在每年的12 月至次年1月～2月,降水量仅占年降水总量8%左右。嘉陵江略阳站以上流域每年汛期间会发生3 次～5 次强对流天气,降雨在时空分配和地域分配极为不均,且降雨量占全年降雨总量的比重较大。略阳水文站以上流域,径流主要来源于降雨,水量主要集中于洪水过程中,洪水过程一般会持续5天～7天,多年平均年径流量为33.5 亿m3,该流域降水的时空和地域上的分布特性决定了径流在年内和年际及地域上的分布特性。

2 退耕还林还草政策及实施情况

根据甘肃省退耕还林工程（1999 年～2013 年）工程实施情况资料显示,该省是全国退耕还林工程建设的重点省份,是全国率先开展退耕还林试点工程的3 个省份之一。自1999年启动工程以来,2013 年底共计完成工程建设任务2845.3万亩,投入资金223.04 亿元。按照《甘肃省主体功能区规划》《甘肃省加快转型发展建设国家生态安全屏障综合试验区总体方案》以及《新一轮退耕还林还草工程总体方案》（2014-2020年）中,南部秦巴山地退耕区域面积0.73 万km2、总人口660.98万人。规划工程建设规模预计372.45 万亩,工程建设主要以西汉水、白龙江、白水江、岷江及支流两岸25°以上的坡耕地作为重点治理区域,以保护生物多样性、涵养水源为重点,提升水土保持和山洪地质灾害的综合防治能力,大力发展特色经济林果,构建长江上游生态安全屏障。

3 泥沙特性及输沙总量变化趋势分析

3.1 泥沙特性

嘉陵江作为长江左岸支流之一,是挟带泥沙较多的河流。上游流域包括甘肃陇南地区和陕西南部部分区域,流经两种地质构造带,即黄土丘陵沟壑地质带和秦岭山地石灰岩地质带,黄土区为疏松土质,中下游为易于风化的紫红色页岩,岸坡陡峭,耕垦过度,植被覆盖较差,易于造成坡面侵蚀,水土流失严重,成为域内泥沙产生的重点来源,其中嘉陵江上游的最大一级支流西汉水含沙量值最大,年平均输沙量约占全流域多年均值76.6%以上,中部和东部河流的含沙量值相对较小,且气候横跨湿润和半湿润两带。各支流年平均输沙量及所占比重情况见表1。

未控制部分多年平均输沙量/百万t 35.0 26.8 2.94 2.49 2.77占干流比重/% 76.6 8.4 7.1 7.9项目 干流（略阳站）西汉水（镡家坝）青泥河（成县站）永宁河（永宁站）

由表1可见,嘉陵江上游河段泥沙输送到下游并汇入长江之中平均每年约有35.0 百万t,约占年总输沙量的26.8%；输沙量较大河流都集中在陇南西部地区,其中青泥河把口水文站成县站年输沙量为2.94 百万t,西汉水把口水文站镡家坝年输沙量为26.8 百万t；党家川河把口水文站永宁站年输沙量为2.49 百万t,嘉陵江干流把口水文站茨坝站年输沙量为3.43 百万t；但南部山区的河流含沙量比较小,谈家庄至略阳干流段年输沙量约为0.7百万t。悬移质输沙量主要集中在丰水期6月～9月份,最大输沙过程集中在暴雨形成的洪水过程中,输沙量在年内分配集中度比降水、径流较为突出。多数站点丰水期输沙量约占该年输沙量60%～75%。输沙及产沙在短时段内高度集中是域内河流输沙量年内分配的重要特征。

3.2 年径流量及年输沙量趋势变化分析

嘉陵江略阳水文站以上流域控制河长平均比降7.01‰,河网密度为1.4 km/km2。多年平均降水量777.2 mm；多年平均径流量33.5 亿m3；多年平均含沙量5.62 kg/m3；多年平均流量115 m3/s；多年平均输沙率646 kg/s。从近年来略阳水文站径流量和输沙总量来看,自嘉陵江上游退耕还林还草工程实施以来,年输沙总量现分三阶段进行对比分析。

3.2.1 未退耕还林还草工程（1989年～1998年）年径流量及输沙量变化分析

由表2得出,嘉陵江上游西汉水流域退耕还林工程未实施前10年,略阳水文站多年平均径流量为29.58 亿m3,多年平均输沙量为1224.41万t。

表2 1989年～1998年略阳水文站年径流量及年输沙量统计分析表

3.2.2 退耕还林工程（1999年～2013年）工程实施以来略阳水文站年径流量及年输沙量

由表3得出,嘉陵江上游西汉水流域自退耕还林（1999年～2013年）工程实施以来,通过以15年略阳水文站径流量及年输沙总量资料分析,其多年平均径流量为24.12 亿m3,多年平均输沙量为554.81 万t,较1998 年前未实施退耕还林工程时平均年减少44.64万t,与最大年份比较,输沙量减少达2670万t。

表3 1999年～2013年略阳水文站年径流量及年输沙量统计分析表

3.2.3 退耕还林还草工程（2014年～2021年）工程实施以来略阳水文站年径流量及年输沙总量统计分析表

由表4得出,嘉陵江上游西汉水流域自退耕还林还草（2014年～2021年）工程实施以来,通过对略阳水文站8年来径流量及输沙量的统计汇总分析计算,其多年平均径流量30.80 亿m3,多年平均输沙量670.38万t,较2013 年末输沙平均量略增加115.57万t,退耕还林复草期间与退耕还林期间最大输沙量比略增加230万t。

表4 2014年～2021年略阳水文站年径流量及年输沙量统计分析表

从历时30年的数据系列上述三个阶段数据分析,略阳水文站多年平均径流量及多年平均输沙量统计汇总表见表5。

表5 多年平均径流量及多年平均输沙量统计汇总表

4 结论和建议

从上述三个阶段数据分析看,1989年～1998年多年平均年输沙量为1224.41万t,1999年～2013年多年平均年输沙量为554.81万t,2014年～2021年多年平均年输沙量为670.38万t。从统计表看,输沙量减少明显,处于明显下降水平。说明通过嘉陵江略阳以上流域退耕还林还草工程的深入实施,本产汇流区下垫面固沙能力和地面径流调蓄能力得到了明显的提高和增强,洪水量级有效变小,产汇流过程时间明显加长,泥沙含量明显减少,使得嘉陵江略阳以上流域水土流失得到了有效控制。建议继续进一步加大对略阳以上流域还林复草和保林复草的力度,可以使生态环境质量进一步得到有效改善,取得更好更显著的生态、经济和社会效益。