兰跃东

(山西省水土保持生态环境建设中心)

汾河水库作为山西省会太原的防洪屏障和重要水源地，为减轻汾河下游防洪负担和为工农业生产供水做出了巨大贡献。但由于上游地区水土流失严重，治理程度低，致使水库泥沙淤积严重，影响到水库正常运行和供水安全。为此，从1988年起，历经20 a，在汾河水库上游开展了大规模的水土保持生态建设，形成了较为完善的水土流失综合防治体系，有效地减少了入库泥沙。本文以汾河水库上游1988－2007年间水土保持治理措施与汾河水库泥沙淤积量之间的关系为切入点，分析水土保持治理措施的减沙效益。

1 流域概况

汾河是黄河的第二大支流，发源于宁武县管涔山，纵贯山西大半个省域，于禹门口下游的万荣县庙前村汇入黄河，干流长709.9 km，流域总面积3.94万km2。汾河水库上游系发源地至水库坝址范围，河道长122 km，涉及宁武、静乐、岚县和娄烦4县，流域面积5 268 km2，占4县总面积的78.6%。其中水土流失面积3 046.3 km2，占流域总面积的57.8%。河道纵坡为4.5‰，河网密度为0.3 km/km2。水库上游设有岔上、静乐和上静游3个水文站。根据有关资料统计，1962－1987年的26 a间，年均降水量为429.9 mm，其中汛期降水量占全年的73.7%。多年年均来水量3.68亿 m3，汛期来水量占全年的57.8%。多年平均蒸发量2 008 mm，为多年平均降水量的4.6倍。多年平均来沙量1 563万t，汛期来沙量占全年的96%。地貌主要分为3大类型区，其中，黄土丘陵沟壑区1 870 km2，占流域总面积35.5%，年土壤侵蚀模数6 710 t/km2，年均侵蚀量1 255万t，占流域年侵蚀总量的80.3%，是最为主要的集中产沙区。

1961年汾河水库建成投入运行后，没有加快上游的水土流失治理力度，导致治理速度缓慢。截至1987年底，累计治理水土流失面积238.44 km2，其中梯田2 745 hm2，坝地 245 hm2，造林 19 200 hm2，经果林633 hm2，种草1 021 hm2，新建淤地坝22座，治理度仅为7%。上游来沙量的96%都淤积在库内，至1987年底水库已淤积泥沙3.13亿m3，占总库容7.21亿m3的43.4%，占设计淤积库容3.45亿m3的90.6%，且水库尾部翘高已侵占兴利库容0.63亿m3，严重影响了防洪安全和供水效益。

2 水土保持治理成效

从1988年开始，汾河水库上游4县开始大规模水土保持治理。至2007年底，新增水土流失治理面积 1 738 km2，其中梯田30 422 hm2，滩地7 197 hm2，乔木林 63 926 hm2，灌木林 49 143 hm2，经济林8 998 hm2，种草 6 093 hm2，封禁治理 8 032 hm2;新建淤地坝187座，其中骨干坝96座，中型坝11座，小型坝80座，可淤地1 075.7 hm2。新增治理度57.05%。

3 降雨及径流情况

汾河水库上游建有上静游、静乐和岔上3个水文站，控制面积 3 970.7 km2，占流域总面积的75.4%，分布范围广，且分别位于流域内的三个类型区，观测资料基本上可以反映流域内的水文情况。据统计，1991－2010年，年均降水量442 mm，其中汛期降雨量326 mm，占年降水量的73.9%。年均入库水量2.638亿m3，其中1995年为丰水年，年来水量为6.15亿m3，为年均入库水量的233%;2001年是枯水年，年来水量为1.058亿m3，仅占年均入库水量的40.1%;1994年是平水年，年来水量为2.59亿m3，与年均入库水量基本持平。

4 水库泥沙淤积情况

汾河水库建成以后，当年开始水库淤积测量，每年汛末测量一次。至2010年底，累计淤积3.785 9亿m3，占总库容7.21亿m3的52.5%，年均淤积量773万m3。1962－1990年，汾河水库累计淤积量3.309 3亿m3，年均淤积量1 141万m3。按照水土保持林草措施种植3 a后才能正常发挥拦沙效益考虑，1988年汾河水库上游开始进行水土保持治理，连续治理20 a，1991－2010年水库累计淤积量0.476 6亿m3，年均淤积量仅238万m3，占治理前年均淤积量的1/5。水土保持治理措施拦沙效果非常明显。治汾期间各年度水库淤积量见表1。

表1 治汾期间水库淤积量统计表 单位:万t

5 水土保持措施减沙效益计算

水土保持减沙效益计算，目前主要采用水文法和水保法，本文采用水保法。水保法是根据水土保持科研所站单项措施减水减沙效益的观测资料，逐项计算水土保持措施的减沙效益。按省水保所多年观测的拦蓄指标，对汾河上游20 a来的各项治理措施逐年逐项进行计算。淤地坝、梯田按当年发挥拦蓄作用计算，植物措施虽然整地工程可以拦蓄径流，但同时考虑到修建时易造成新的水土流失，且植物幼苗对减沙作用不大等因素，按3 a后发挥效益进行计算，同时也考虑到植物工程保存率、淤地坝涵卧管排沙量和省水保所实验观测场地与大范围治理的差异性等，对计算采用的拦蓄指标进行了适当修正。据计算，20 a间汾河水库上游水土保持措施新增拦沙量20 540万t，年均1 027万t，占治理前汾河水库年均淤积量的63.2%。各项措施减沙量见表2。

表2 治汾期间年减沙效益计算表 单位:万t

6 减沙效益分析

依据省水保所观测的拦蓄指标和淤地坝有效拦泥库容，通过理论分析计算，汾河上游水土保持拦蓄效益中，淤地坝、梯田、乔木林、经济林、灌木林和其他工程分别占到34%、15.7%、26.5%、16.7%、3.5%和3.6%。淤地坝拦蓄泥沙作用较大，占到1/3强，基本能把坝控范围内的泥沙全部拦蓄。

从上述可以看出，随着治理时间延长和治理面积扩大，水保治理措施拦蓄效益明显。1988年水库年淤积量1 876万t，2010年减少到206万t，中间虽有起伏，但总的趋势是逐年下降。年降水量偏大时，水土流失严重，水库淤积量也随之增大。如1988－1997年治汾期间的1988、1994、1995和1996年，降水量是多年平均降水量的1.42、1.12、1.1和1.12倍，水库实际淤积量是同期理论计算输沙量的117%、107%、158%和319%;1998－2007年治汾期间的2002、2003、2007和2008年，降水量是多年平均降水量的1.12、1.18、1.46和1.13倍，水库实际淤积量是同期理论计算输沙量的51%、52%、53%和38%;降水量大的年份，水库淤积量均比其他年份淤积量大的多;但相同的年降水量，治汾后10 a要比前10 a水库淤积量平均减少50%。

尽管汾河水库上游水土流失得到了一定治理，减少了入库泥沙，但水土流失仍较严重，仍需进一步加大治理力度。