韭园沟流域坝系效益分析

第 25 卷第 11 期 人 民 黄 河
Vol. 25 ,No. 11 2003 年 11 月
YELLOW RIV E R
Nov. ,2003
【水土保持】
韭园沟流域坝系效益分析
张金慧 ,徐立青
(黄河水利委员会 绥德水土保持科学试验站 ,陕西 绥德 718000)
摘 要 :韭园沟流域 1953 年被绥德水土保持科学试验站选为试验研究基地 ,开展了以坝系建设为中心的综合治理试验
研究 。

通过对韭园沟流域坝系的蓄洪拦泥效益 、经济效益 、生态效益以及社会效益的分析 ,认为坝系建设不仅改善了农 业生产条件 ,提高了耕地的单位面积产量 ,而且能够促进退耕坡地 ,并使农民群众的粮食产量及经济收入有了显著提高 。

关 键 词 : 水土保持 ; 淤地坝 ; 生态建设 ; 韭园沟流域 中图分类号 :S157
文献标识码 :B
文章编号 :1000 - 1379 (2003) 11 - 0037 - 02
韭园沟是无定河中游左岸的一条支沟 , 流域面积 70. 7
km 2 。

主沟长 18 km ,沟底平均比降为 1. 2 % ,大于 300 m 的支
沟有 430 条 ,沟壑密度为 5. 34 km/ km 2 。

该流域属北温带半干 旱大陆性气候 ,年平均气温为 10. 2 ℃,无霜期为 170 天 。

多年 平均降水量为 508 mm ,降水的年内分配极不均匀 ,汛期的 6～9 月份降水量占年降水总量的 72. 6 % ,且多以暴雨形式出现 ,一 次暴雨产沙量往往为年产沙量的 60 %以上 ,治理前多年平均侵 蚀模数为 18 120 t/ ( km 2 ·a ) ,属剧烈侵蚀区 。

1 蓄洪拦泥
著 。

韭 园 沟 流 域 治 理 前 , 多 年 平 均 侵 蚀 模 数 为 18 120
t/ ( km 2 ·a ) ,据近几年沟口站实测资料分析 , 输沙模数下降为 2 060t/ ( km 2 ·a )
,下降了 88. 6 %。

1. 2 不同流域对比分析
韭园沟流域被选为试验研究基地以来 ,同时将与韭园沟相 邻的裴家峁沟 ,作为非治理沟与韭园沟作为对比沟 。

裴家峁也
是陕西绥德无定河中游左岸的一条支沟 ,流域面积 39. 5 km 2 , 主沟长 11 km , 沟底平均比降为 1. 52 % , 沟壑 密 度 为 2. 69 km/ km 2 。

裴家峁流域与韭园沟流域在降雨 、地形地貌 、土壤及 沟道特征等方面都较接近 ,只是裴家峁流域治理程度低 。

截至 2
1. 1 坝系各阶段蓄水拦泥作
用
目前 ,治理面积仅为 4. 62 km ,治理程度为 11. 7 %。

有淤地坝
韭园沟流域 1953～2000 年 ,淤地坝拦泥总量为 2 467. 5 万
61 座 ,布坝密度为 1. 5 座/ km 2 ,已淤地 35. 51 hm 2 ,坝地面积与
t ,年平均拦泥为 52. 5 万 t ,减沙模数为 7 489. 3 t/ ( km 2 ·a ) 。

根 据韭园沟口径流站历年观测的径流 、输沙量以及对淤地坝淤积
观测资料 ,可推求不同时段坝系蓄水和拦泥量
(见表 1) 。

由表 1 可明显看出 ,随着淤积年限的延伸和坝地面积的不断扩大 ,坝
系基本上实现了对洪水及泥沙的控制 ,减水减沙效益十分显
流域面积之比仅为 1 ∶110 。

自观测以来选择了 5 次大暴雨 ,将
未经治理的裴家峁沟与经过治理的韭园沟进行了洪水量 、输沙 量对比 ,详见表 2 。

从表 2 可明显看出 ,在降水量基本相同的条 件下 ,径流模数和输沙模数韭园沟较裴家峁分别减少了 77. 2 % 和 87. 3 %。

表 1 韭园沟坝系各阶段蓄水拦泥效益
时 段
年均降水量 产流降水量 年均产流量 年均径流量 年均产沙量 年均输沙量
年均减少径流
年均减少沙量
/ mm / mm / 万 m 3 / 万 m 3
/ 万 t / 万 t / 万 m
3
/ % / 万 t / % 1954～1963 528. 5 211. 9 339. 0 286. 6 78 . 41 51. 91 52 . 4 15. 5 26. 5 33. 8 1964～1977 406. 2 215. 4 462. 0 360. 5 155 . 10 116. 20 101 . 5 22. 0 38. 9 25. 1 1978～1983 465. 1 118. 1 371. 0 244. 7 69 . 62 6. 32 126 . 3 34. 0 63. 6 90. 9 1984～1994 448. 2 156. 1 290. 6 201. 6 59 . 49 0. 39 89 . 0 30. 6 59. 1 99. 3 1995～1998
449. 1
158. 3
329. 5
264. 9
67 . 40
14. 44
64 . 6
19. 6
53. 0
78. 6
1. 3 典型暴雨洪水分析
韭园沟流域在坝系建设及形成过程中 ,经受了多次暴雨洪 水的袭击 。

本次分析选择了坝系的不同发展阶段 、有代表性的
4 次暴雨进行分析 ,详见表 3 。

2 经济效益
2. 1 增产作用
据典型调查 ,目前已淤成的坝地利用率在 80 %以上 ,保收
率在 90 %以上 ,坝地在较大洪水的年份也可保收 。

据对该流域 王茂沟小流域 1960～1996 年的 37 年的观测资料分析 ,坝地平 均产量 4 750 kg/ hm 2 ,是水平梯田的 2. 96 倍 ,是坡耕地的 8. 39 倍 ,也就是说新增 1 hm 2 坝地 ,在粮食生产不减少的情况下可退
出坡耕地 8. 39 hm 2 ,可退耕水平梯田 2. 96 hm 2 。

随着时间的延
收稿日期 :2003 - 08 - 20
作者简介 :张金慧 (1962 - ) ,男 ,陕西绥德人 ,工程师 。

·38 ·人民黄河2003 年
长,坝地面积不断扩大,为坡耕地的退耕还林种草创造了十分有
利的条件。

到2000 年韭园沟流域坝地已淤面积262. 51 hm2 ,
利用面积212. 76 hm2 。

若按王茂沟坝地单产计,年可生产粮食
101. 06 万kg。

现有的212. 76 hm2 坝地生产的粮食相当于
1 785. 5hm
2 坡耕地生产的粮食,占该流域总面积的25.
3 % ,占小
于25°坡地面积的66. 8 % ,可见淤地坝的增产作用十分显著。

表2 韭园沟与裴家峁沟水沙对
比径流模数减少
/ ( m3/ km2)/ %
输沙模数减少
/ (t/ km2)/ %
- 1 683 . 1 - 49. 5 219 28 . 9
16 891 . 2 51. 7 14 748 65 . 2
时间平均降水量
/ mm
降水历时
/ h
径流总量
/ 万m3
减水效益
/ 万m3 / %
输沙总量
/ 万t
减沙效益
/ 万t / %
1956 - 08 - 08 45 . 1 2 . 4 119 . 8 13. 4 11. 2 32 . 72 20 . 84 63. 7
1964 - 07 - 05～06 129. 1 18. 8 87. 8 12. 9 14. 7 55 . 24 19 . 50 35. 3
1977 - 07 - 05～06 88 . 1 7 . 3 54. 0 17. 8 33. 0 8. 03 4. 86 60. 5
1994 - 08 - 04 86 . 1 4 . 7 799 . 8 703 . 9 88. 0 312. 50 310. 80 99. 5
2. 2 产投分析
截至2000 年底, 韭园沟流域共有淤地坝202 座, 总库容
2 602. 1万m
3 ,可淤地314. 09 hm2 ,共计移动土方254. 86 万m3 ,
投工147. 57 万工日,总投资295. 86 万元。

1 m3 库容移动土方
0. 10 m3 ,投工0. 06 个工日,投资0. 11 元;1 hm2 坝地投工4
698
个,平均移动1 m3 土投资1. 16 元。

据实地调查,淤地坝建成后,一般大型坝8～15 年可受益,
中小型坝3～5 年可受益。

以王茂沟小流域11 年观测资料计
算,坝地产粮 4 896 kg/ hm2 ,粮食价格按1. 0 元/ kg 计算,则单
位面积产值为 4 896 元/ hm2 。

一般大型坝15～30 年可收回投
资,中小型坝5～10 年可收回投资。

3 生态效益
3. 1 常水流量增加
据1962 年的实测资料,坝地土壤含水量较坡地高1. 43 % ,
水平梯田较坡地高0. 95 % ;有无措施的水量增值为ΔW 坝= 71.
7 m3 / hm2 ,ΔW梯= 47. 55 m3 / hm2 。

坝地从1955～2000 年种植
总面积 6 609 hm2 ;水平梯田从1956～2000 年种植总面积为40
844 hm2 ,总蓄水量为241. 6 万m3 。

据韭园沟口站观测资料分
析,1954～1964 年常水流量平均为28 L/ s ; 1965～1974 年平均
为36 L/ s ,增加了1. 28 倍; 1975～1988 年平均为65 L/ s ,比
1954～1964 年增加了 2. 3 倍;1989～2000 年平均为78 L/ s ,比
1954～1964 年增加了 2. 79 倍。

由于兴建水库及治沟骨干工
程,使水面面积发展为80 hm2 ,发展了养鱼及养鸭业,过去没有
的野鸭子现在也成群结队地出现了。

3. 2 制止了沟壁扩张
据王茂沟小流域1964 年观测,沟谷坡滑塌有99 处,土方为
21 295. 8 m3 ;崩塌有35 处,土方为5 494. 5 m3 ;泻溜有1 处,土
方为16. 5 m3 ;总土方为26 806. 8 m3 。

1986 年以后,沟道打坝
抬高了侵蚀基准面,稳定了沟壁,加之沟谷坡大多种植了林草,
据实地观测没有上述情况出现,沟壁的扩张得到了控制。

3. 3 提高了土壤肥力
据1984 年取样分析,采取措施后,土壤肥力较坡耕地都有
明显的提高(详见表4) 。

由表4 可知,土壤肥力由高到低的排
列次序是坝地、经济林、水平梯田、乔木林、灌木林及坡耕地。

表4 不同措施土壤肥力统计%
名称全氮较坡地增长全磷较坡地增长有机质较坡地增长
坝地0. 031 29 . 2 0 . 128 5 . 8 0 . 529 37. 8
水平梯田0. 028 16 . 7 0 . 125 3 . 3 0 . 423 10. 2
经济林0. 029 20 . 8 0 . 131 8 . 3 0 . 518 34. 9
乔木林0. 027 12 . 5 0 . 123 1 . 6 0 . 402 4 . 7
灌木林0. 026 8. 3 0 . 125 3 . 3 0 . 389 1 . 3
坡耕地0. 024 0 . 121 0 . 384
注:取土深0～30 cm。

4 社会效益
4. 1 削减洪峰流量
王茂沟小流域与邻近自然条件相似、治理差的李家寨小流
域(王茂沟的对比沟) 相比,在1959 年8 月19 日(下转第43 页)
益
洪水编号沟道名称降雨
/ mm
雨强
/ ( mm/ h)
径流
/ m3
径流模数
/ ( m3/ km2)
输沙
/ t
输沙模数
/ (t/ km2)
19610927 韭园沟88 . 8 2 . 7 356 500 5 085 . 6 37 860 540. 1
裴家峁沟75 . 3 2 . 2 133 700 3 402 . 0 29 840 759. 3
19640706 韭园沟141. 5 5 . 0 1 108 000 15 806 . 0 552 400 7 880 . 2
裴家峁沟137. 0 4 . 8 1 285 000 32 697 . 2 889 300 22 628 . 5
第11 期郝树荣等:灌区量水技术的发展与展望·43 ·
个灌区输水的自动量测和控制。

特别是随着计算机网络技术
的发展,灌区量测系统可逐步走向开放,与整个地区、流域的水
资源调配系统和管理信息系统联网,实现区域用水管理决策的
信息化已不再遥远。

4. 2 低水头损失的量水技术
现有的量水设备大多水头损失较大,或在淹没出流时量水
精度较差。

对于平原灌区,各级渠道满足水位控制的要求是非
常重要的,水头损失的增加对灌溉极为不利,因此在平原自流
灌区选择低水头损失的量水设备至关重要[ 6 ] ,研制对水流无阻
碍或小阻碍的量水技术是未来的主要发展方向之一。

从目前
已有的量水设备看,仪表类水头损失相对较少,但其测流量程
普遍较小,应用于斗渠及以下渠道测流效果较好,但对低水头
大流量条件下的量水就显得无能为力,所以亟待解决利用仪表
测定大流量的方法或扩大仪表测水量程的技术问题。

4. 3 经济适用的仪表量水技术
我国灌溉用水执行以斗农渠口水量按方收费的方法。

随
着水费制度的改革,对斗农渠的量水精度要求越来越高,因此
二次仪表应运而生[ 7 ] ,其虽直读性强、技术先进,但成本较高,
以我国灌区目前的经济发展水平,很难大面积推广应用,因而
需要进一步研制精度合理、价格适中的仪表设备。

其研制过程
可分步骤进行,即由测定瞬时流量的便携式向测定流量过程的
固定式方向发展,由配接经济适用的单片机进行数据的处理、
存储、显示向性能稳定的工控机发展。

4. 4 田间量水设备装配式和标准化技术
田间量水设备数量庞大,现场浇筑由于施工队伍的技术水
平和野外条件的限制,难以保证尺寸规范,材料和用工消耗也
很高。

因此,按照过水流量、渠槽尺寸确定量水设备的分级和
定型,与田间装配式建筑物结合,走工厂化生产、装配式发展道
路,实现定型化、标准化将是田间量水设备发展的主要方向。

参考文献:
[ 1 ]蔡勇,周明耀. 灌区量水实用技术指南[ M ] .北京:中国水利
水电出版社,2001.
[ 2 ] 郭相平,张展羽. 节水农业的潜力在哪里[J ] .中国农村水利
水电,2001 , (10) .
[ 3 ] 陈毓陵,王靖波. 灌区量水方法及应用对策[J ] .水利水电科
技进展,2000 , (6) .
[ 4 ] 马孝义,王文娥,于国丰,等. U 形渠道量水槽的筛选研究
[J ] . 水土保持研究,2002 , (2) .
[ 5 ] 杨汉塘. 平原灌区田间渠道量水计研制[J ] .水利水电科技
进展,1999 , (4) .
[ 6 ] 郝树荣,张展羽,郭相平. 南水北调沿运灌区量水技术及应
用[J ] . 人民长江,2003 , (10) .
[ 7 ] 陈梦华,韩克敏,宋向荣. 灌区量水技术的研究进展[J ] .
中国农村水利水电,2001 , (9) .
【责任编辑赵宏伟】
(上接第36 页) 弱生态环境位于半湿润地区向半干旱地区的过
渡地带,在中纬度和低纬度的内陆地区均有分布。

其特点是:
降水量适中,但年度变化较大,且暴雨频繁,水土流失严重,在
山区许多地方岩石裸露,短期性干旱和洪涝灾害时有发生。

整
治修复措施有:宜农则农,宜林则林,宜草则草; 强化农田基本
建设,发展集约型农业,通过提高单产水平促进退耕还林还草
进程;控制人口数量,提高人们的科学文化素养;积极建立水源
保护区和森林公园等。

4 整治目标
对受损生态环境进行整治的目标主要有: ①使已经完全被
破坏的脆弱生态环境尽快摆脱危机走上恢复的轨道; ②设法抑
制受损生态环境的继续退化; ③对现有的尚未受到威胁的脆弱
生态环境加以保护、合理利用,避免出现新的退化; ④设法提高
脆弱生态系统的抗逆性和稳定性,增强其可持续发展的潜力。

【责任编辑赵宏伟】
(上接第38 页) 和1961 年8 月1 日两次暴雨中,王茂沟小流域
削减洪峰流量的作用达到90. 7 %和88. 3 % ,详见表5 。

表5 王茂沟与李家寨沟口流量对照
4. 2 坝系建设促进了全面发展
随着淤地坝建设时间的延长,坝地面积在不断扩大,而坝
地是由坡面表土冲淤而成,具有土肥、墒好,适宜多种作物的生
长的特点,因而坝地在该地区是高产稳产的基本农田。

据王茂
沟小流域1960～1996 年试验观测,水地、坝地、水平梯田、坡耕
地单产分别为7 374 、4750 、1606 、566 kg/ hm2 。

由此可见,坝地
产量仅低于水地,且分别是水平梯田及坡耕地产量的2. 96 、8.
39倍,也就是说新增1 hm2 坝地,在粮食总产量不减少的情况
下,可退耕坡耕地8. 39 hm2 。

王茂沟小流域从一开始治理就加
强了基本农田建设, 使单位面积产量稳步提高, 农耕地由
1952 年的346. 67 hm2 ,减少到2000 年的178. 67 hm2 ,减少了
48. 5 %。

2000年平均产粮 3 022 kg/ hm2 , 较1952 年平均产粮
240 kg/ 1 hm2 增长了11 倍多;总产粮由1952 年的8. 3 万kg 提
高到54. 0 万kg ,人均粮食由1952 年的198 kg 上升为617 kg ,
增长了211. 6 %。

高产保证了少种, 少种为林草发展创造了
条件,林草面积由1952 年的9. 33 hm2 发展到347. 13 hm2 ,增
长了36. 2 倍。

由于扩大了林草面积,促进了畜牧业的发展,
大牲畜由1952 年的24 头发展为80 头,猪由1952 年的50 头
发展为
400 头,羊由1952 年180 只发展为1 000 只,家禽由1952 年的
150 只发展为2 500 只。

总产值由1952 年的4. 97 万元上升为时间降雨量
平均雨强洪峰流量/ (m 3/ s)135. 20万元,增长了26 倍多;人均产值1952 年为118 元,2000 / mm / ( mm/ h)李家寨王茂沟削减/ %年上升到1 545 元,增长了12 倍多。

1959 - 08 - 19 100. 0 6 . 42 43. 0 4 . 0 90. 7
1961 - 08 - 01 77 . 1 17 . 10 18 . 0 2 . 1 88 . 3
【责任编辑赵宏伟】。