纸坊沟流域水土流失综合治理减沙效益评价_江忠善

泥沙研究

2004年4月

Journal of Sediment Research

第2期

收稿日期:2003-04-16

基金项目:中国科学院知识创新工程重要方向项目/水蚀预报模型研究0(KZCX3_SW_422);-九五.国家科技攻关黄土高原治理项目/陕北黄土丘陵区(安塞)水土保持型生态农业持续发展研究0(96_004_05_04);国家自然科学基金项目(40335050)

作者简介:江忠善(1934-),男,研究员,主要从事土壤侵蚀和水土保持研究,发表论文70余篇,出版专著(含论文集)4部。

纸坊沟流域水土流失综合治理减沙效益评价

江忠善

1,2

郑粉莉

1,2

(1.

中国科学院水 利 部

水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室,陕西 杨凌 712100;

2.西北农林科技大学,陕西 杨凌 712100)

摘要:根据纸坊沟流域土壤侵蚀制图和多年径流泥沙观测资料,在阐明该流域土壤侵蚀特征的基础上,对比分析了/六五0、/七五0、/八五0和/九五0各治理期间流域输沙量的变化,重点定量评价了-八五.和-九五.期间降雨衰减影响和综合治理影响在流域输沙量减少中的作用。降雨衰减影响占1P 3;而综合治理影响占2P 3。关键词:土壤侵蚀特征;减沙效益;综合治理影响;降雨影响;纸坊沟流域

中图分类号:S15711 文献标识码:A 文章编号:0468-155X(2004)02-0056-06

1 引言

进入20世纪80年代以来,黄河中游地区经过几十年的连续水土流失治理,使黄河输沙量平均每年减少3亿t [1]

。然而有关黄河输沙量减少的原因是以降雨衰减影响起主导作用还是水土流失综合治理起主导作用目前仍存在较大争议。纸坊沟流域在黄土丘陵沟壑区具有典型的代表性。从1975年开始,中国科学院、水利部水土保持研究所在此流域开展水土流失综合治理,特别是1986年以来,该流域连续作为国家/七五0、/八五0和/九五0科技攻关项目的试验区,进行了16年水土流失综合治理及减沙效益监测研究,为科学地评价流域输沙量减少原因分析和数量变化积累了科学资料。本文根据纸坊沟流域土壤侵蚀制图和多年径流泥沙观测资料,在阐明该流域土壤侵蚀特征的基础上,对比分析各个治理期间流域输沙量的变化,以及由于降雨衰减影响和综合治理影响在减沙量中的作用,以期为科学地评价流域综合治理减沙效益分析提供重要的科学依据。

2 流域自然条件与治理概况

211 流域自然条件

纸坊沟流域位于黄土高原腹地的陕西省安塞县,属于黄土丘陵沟壑区第二副区,是延河支流杏子河下游的一级支沟,流域面积8127km 2

。流域为由南向北流向的狭长条带形状,沟道长811km 。流域地貌

极为破碎,沟谷纵横,沟壑密度高达811km P km 2

。地面割裂度为6312%,沟道大都深切基岩。流域地表组成物质,主要是黄土,沟谷中有第三纪红土和侏罗系砂页岩出露。现今主要土壤为在黄土母质上发育的幼年土壤黄绵土,质地均一,颗粒组成以粉粒级为主,有机质含量低,结构疏松,极易被外营力分散和搬运。

纸坊沟流域处于暖温带半干旱气候区。多年平均降水量54112mm,降水分布不均,年内主要集中在6~9月,约占年降雨量的75%。降雨强度大,往往以侵蚀性暴雨形式降落。降雨是该流域土壤侵蚀的主要外营力。

纸坊沟流域处于森林草原带的北部边缘,天然植被主要为半旱生的草灌类,治理前植被稀少,开垦

指数极高,水土流失严重,年平均侵蚀产沙模数达14000t P km2#a。

212流域治理概况

纸坊沟流域的治理是根据流域内水土流失规律和地形地貌特征,以强化降水就地入渗,防治水土流失为中心,通过调整土地利用结构,开展以建设基本农田、恢复植被和发展经济林为主的综合治理。经过20多年的治理,特别是1986年以来的快速持续治理,流域生态环境明显改善,从/九五0后期以来,流域生态系统开始步入良性循环发展阶段。流域典型年份综合治理进展情况见表1。

表1纸坊沟流域典型年份综合治理基本情况

Table1Comprehensive controls of Zifanggou watershed in typical years

年份

总农地基本农田林地1)人工草地2)面积P hm2面积率P%面积P hm2面积率P%面积P hm2面积率P%面积P hm2面积率P%治理度%

198138614461722172178213101035174131710 1985304183618361641414015171064157182912 19902291229146410717213112517851510134318 1995149111810911311102661232121191314145717 20003)741591054166163041936192681732157610注:1)林地含经济林;2)人工草地含封育改良草地;3)实施西部退耕还林还草工程项目,使坡耕地大量减少,一部分梯田变为果园。

流域沟道治理主要是修建了4座淤地坝。其中,早期修建在支毛沟上的三座小型淤地坝到1985年已基本淤平;1987年在上游主沟道上修建了控制集水面积为316km2的泄洪淤地坝,在/七五0期间发挥了较大的拦沙作用。

3纸坊沟流域土壤侵蚀特征

纸坊沟流域过去曾是陕北乔山(崂山)林区的北界。根据50多年来土地利用和生态环境演变的分析(图1)[2],20世纪30年代,该流域仍然分布有茂盛的次生梢林,20世纪40年代以后,随着人口不断增长,毁林开荒加剧,到1958年森林植被破坏殆尽,仅在沟谷中有零星树木分布。1975年开始,特别是1983年以来,在实施流域综合治理过程中,通过调整土地利用结构,实行退耕陡坡还林还草,大搞以基本农田和林草建设为主的综合治理,流域植被有了较大的恢复和发展,形成了以人工林为主体的植被景观。林地面积覆盖率已由1975年的314%,上升到1985年的17%和1990年的2517%。加上天然和人工草地,到1990年,流域内林草地面积率达到6111%,接近于20世纪40年代林草地面积率的水平。

图1纸坊沟流域50多年来人口、农地和林地变化曲线

Fig.1Population,cropland and forestland in Zifangguo watershed in last50years 根据/七五0期末纸坊沟流域土壤侵蚀遥感调查制图结果和综合治理后历年定位试验资料分析,该流域不仅土壤侵蚀的空间分布有较大的变化,而且土壤侵蚀强度也显著降低。纸坊沟流域土壤侵蚀特征[3,4]表现为: