胥世斌，茍忠明

(西吉縣濫泥河流域水土保持試驗(yàn)工作站，寧夏西吉756200)

1 聶家河小流域壩系基本情況

聶家河小流域?yàn)辄S河流域渭河水系葫蘆河一級(jí)支流濫泥河的一級(jí)支溝，屬黃土丘陵溝壑區(qū)第三副區(qū)，流域總面積46.57 km2。流域多年平均氣溫5.3℃，年平均日照時(shí)數(shù)2322.3 h;年均降水量420 mm，降水總量少，且時(shí)空分布不均，年際變率大。聶家河流域水土流失以水蝕為主，兼有重力侵蝕，有水土流失面積44.9 km2，占流域總面積的96.4%，年徑流模數(shù)2.3萬(wàn)m3/km2，年侵蝕模數(shù)6880 t/km2。截至2005年年底，流域總?cè)丝?615人，勞動(dòng)力2646人;耕地面積3344.1 hm2，占土地總面積的71.8%;年人均純收入僅643元;水土流失總治理度40.2%。聶家河壩系建設(shè)以原有骨干工程為基礎(chǔ)，共建設(shè)各種壩21座，其中骨干工程8座、中型淤地壩10座、小型淤地壩3座。壩系工程于2004年全部竣工并通過(guò)驗(yàn)收，投入使用。

2 壩系監(jiān)測(cè)技術(shù)方案

2.1 工程建設(shè)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

工程建設(shè)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)主要包括坡面治理動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和溝道工程建設(shè)監(jiān)測(cè)兩部分內(nèi)容。坡面治理動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的內(nèi)容是坡面治理工程的數(shù)量及其變化，主要應(yīng)用遙感監(jiān)測(cè)方法，利用SPOT衛(wèi)星影像，采取計(jì)算機(jī)解譯和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地核實(shí)相結(jié)合的方式對(duì)流域土地利用情況進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。同時(shí)，對(duì)各年度流域內(nèi)水土保持工程的建設(shè)情況進(jìn)行調(diào)查，統(tǒng)計(jì)得出聶家河流域坡面水土保持治理措施及土地利用動(dòng)態(tài)變化數(shù)據(jù)。溝道工程建設(shè)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的內(nèi)容是溝道壩系工程的數(shù)量及其變化，主要采用實(shí)際調(diào)查和查閱資料相結(jié)合的方法進(jìn)行。均為每年監(jiān)測(cè)一次。

2.2 攔沙蓄水監(jiān)測(cè)

包括蓄水、攔沙、輸水、輸沙、用水情況監(jiān)測(cè)。①蓄水監(jiān)測(cè)。主要監(jiān)測(cè)淤地壩每年的水位、水面和蓄水量變化情況。根據(jù)水位變化情況，推算水面變化情況;根據(jù)水位變化情況和水面面積，計(jì)算蓄水量。汛期每月1日、15日分別觀測(cè)水尺水位一次，有降雨徑流產(chǎn)生時(shí)，每次雨后加測(cè)一次。②攔沙量監(jiān)測(cè)。主要監(jiān)測(cè)壩系全年的泥沙淤積厚度、淤積量和攔沙量變化情況。一般利用自制泥沙沉積板進(jìn)行監(jiān)測(cè)，每年監(jiān)測(cè)一次。③輸水輸沙監(jiān)測(cè)。具體監(jiān)測(cè)方法為:在流域出口處的淤地壩后建設(shè)卡口站，在卡口站量水堰邊墻設(shè)水尺、自記水位計(jì)，在自記水位計(jì)記錄輸水量的同時(shí)，人工記錄水位變化，計(jì)算輸水量，與自記水位計(jì)進(jìn)行比較。同時(shí)取水樣測(cè)量泥沙輸出情況。④用水及效益監(jiān)測(cè)。用水及效益監(jiān)測(cè)主要是監(jiān)測(cè)淤地壩攔蓄的水資源的利用情況和利用效益。用水情況通過(guò)實(shí)地調(diào)查獲取，通過(guò)記錄取水設(shè)施的流量及時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，推求用水量;用水效益則根據(jù)實(shí)測(cè)灌溉作物的產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行記錄、計(jì)算。每次用水時(shí)詳細(xì)觀測(cè)并記錄。

2.3 壩地利用及增產(chǎn)效益監(jiān)測(cè)

主要監(jiān)測(cè)淤地面積、壩地利用狀況、開始利用年份、利用率。對(duì)由于淤地壩建設(shè)產(chǎn)生的農(nóng)業(yè)增產(chǎn)(糧食、果品、飼草、牲畜及其他農(nóng)產(chǎn)品)與農(nóng)民增收情況，通過(guò)典型農(nóng)戶(與典型淤地壩)定點(diǎn)調(diào)查獲取。每年監(jiān)測(cè)一次。

2.4 壩系工程安全監(jiān)測(cè)

壩系工程安全監(jiān)測(cè)包括壩體及其泄水建筑物安全監(jiān)測(cè)和壩系安全運(yùn)行監(jiān)測(cè)兩部分內(nèi)容。壩體及其泄水建筑物安全監(jiān)測(cè)重點(diǎn)是淤地壩壩體及其泄水建筑物在運(yùn)行期間有無(wú)壩體滑坡、沖刷、滲流、沉陷、裂縫等問(wèn)題;壩系安全運(yùn)行監(jiān)測(cè)的內(nèi)容包括病、險(xiǎn)壩數(shù)量及毀壞壩情況。壩系工程安全監(jiān)測(cè)方法以巡視檢查為主，抽樣調(diào)查為輔。

3 聶家河流域淤地壩建設(shè)效果分析

3.1 小流域工程建設(shè)動(dòng)態(tài)分析

3.1.1 坡面治理程度

坡面治理程度是衡量小流域坡面治理情況的指標(biāo)，其值為坡面累計(jì)治理面積與坡面水土流失面積的比值。監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，2005年聶家河流域土地利用仍然以坡耕地為主，坡耕地面積占流域總面積的47.86%，其次為水平梯田和天然草地，分別占流域總面積的12.35%和11.1%，流域水土流失總治理度40.2%。監(jiān)測(cè)期間，聶家河流域坡面水土保持治理措施及土地利用情況變化不大，截至2010年年底，流域水土流失總治理度為 41.9%。

3.1.2 淤地壩數(shù)量及結(jié)構(gòu)比例

聶家河小流域壩系于2004年10月全部竣工，累計(jì)完成骨干壩8座，中型淤地壩10座，小型淤地壩3座。骨干壩、中型淤地壩、小型淤地壩之間的配置比例是1∶1.25∶0.375。

3.2 壩系水沙情況分析

3.2.1 產(chǎn)沙情況

據(jù)監(jiān)測(cè)，2006—2010年，聶家河小流域產(chǎn)沙量分別為20956.5、25613.5、22549.43、19653.65 和 18628 t，總體呈下降的趨勢(shì)。

3.2.2 攔沙情況

攔沙量采用自制泥沙沉積板進(jìn)行監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)結(jié)果為:2006—2010年，聶家河流域壩系的攔沙量分別為1426.10、1353.32、881.08、696.82 和 1015.04 t，從聶家河流域壩系攔沙量的變化可以看出，壩系攔沙量基本呈逐漸下降的趨勢(shì);盡管如此，也并沒有泥沙輸出流域。

從不同類型淤地壩的攔沙量情況看，骨干壩、中型壩和小型壩所攔蓄的泥沙比例分別為93.69%、5.72%和0.60%，骨干壩的攔沙作用在壩系中起到?jīng)Q定性作用;從單位面積攔沙量分析，骨干壩為 33.99 t/km2、中型壩為 3.8 t/km2、小型壩為 2.67 t/km2，骨干壩的單位面積攔沙量遠(yuǎn)高于中型壩和小型壩，其攔沙作用非常顯著。

3.2.3 小流域出流情況

聶家河流域由于壩系工程建設(shè)得比較完整，加之監(jiān)測(cè)期內(nèi)降雨量不大，降雨穩(wěn)定，所以流域卡口站只有2007年有輸水輸沙資料，但數(shù)量較少。

3.3 壩地利用情況分析

由于聶家河流域壩系建成時(shí)間較短，所以2006—2010年所有壩均還沒有形成壩地，監(jiān)測(cè)工作主要以壩系的用水及利用效益為主。

3.3.1 蓄水情況

2006—2010年，聶家河小流域壩系的水面面積分別為56.98、61.181、53.8、46.3 和 40.28 hm2;年末蓄水量分別為110.35 萬(wàn)、122.36 萬(wàn)、113.97 萬(wàn)、97.05 萬(wàn)和72.51 萬(wàn)m3。從聶家河小流域壩系的水面面積變化情況可以看出，除了2007年壩系水面面積增加外，其他年份壩系水面面積呈逐漸下降的趨勢(shì);年末蓄水量除了2007年有所增加外，其他年份基本呈逐漸下降的趨勢(shì)。

3.3.2 用水情況

2006—2010年，聶家河小流域壩系的年用水量分別為5.20萬(wàn)、3.776 萬(wàn)、6.314 萬(wàn)、4.36 萬(wàn)和4.08 萬(wàn) m3。

3.3.3 水資源利用效果

2006—2008年，聶家河流域利用壩系攔蓄的水實(shí)施灌溉面積分別為 5.33、4.38、4.4 hm2，年產(chǎn)值分別達(dá)到 21.8 萬(wàn)元、20.88萬(wàn)元和17.47萬(wàn)元。2009年，灌溉面積9.07 hm2，年產(chǎn)值達(dá)到23.55萬(wàn)元;2010年，灌溉面積13.33 hm2，年產(chǎn)值達(dá)到28.5萬(wàn)元。同時(shí)還利用壩系攔蓄的水資源解決了周邊1300人、420頭(只)大家畜的飲用水問(wèn)題。

3.4 壩系工程安全情況

2006—2007年，聶家河流域壩系工程基本安全，沒有出現(xiàn)水毀和病險(xiǎn)狀況。2008—2010年，張武腦中型壩出現(xiàn)病險(xiǎn)情況，主要問(wèn)題是壩體滲水，由于缺乏維修資金，所以一直沒有維修，之后壩內(nèi)也不再蓄水。

3.5 小流域壩系建設(shè)效果綜合分析評(píng)價(jià)

聶家河小流域在不同治理階段的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)詳見表1。

表1 聶家河小流域年度治理與蓄水量、攔沙量情況

從表1可以看出，雖然2006—2010年聶家河流域治理面積變化不大，但仍呈增加的趨勢(shì)，而其對(duì)應(yīng)年度的年末蓄水量、攔沙量基本上呈逐漸下降的趨勢(shì)。雖然年末蓄水量和攔沙量受年度降水量和降雨類型影響較大，但一定程度上可以說(shuō)明，治理程度和年末蓄水量、攔沙量呈反比關(guān)系，即坡面治理程度越高，年末蓄水量和攔沙量越低;同時(shí)，隨著治理措施水土保持功能的逐步完善，其蓄水?dāng)r沙的作用也越加明顯，從其對(duì)應(yīng)的流域產(chǎn)沙量也可以看出相同的趨勢(shì)，說(shuō)明聶家河流域的水土流失和產(chǎn)沙量逐漸減少，其生態(tài)系統(tǒng)逐漸向良性方向發(fā)展。

經(jīng)過(guò)5年多的運(yùn)行，聶家河小流域壩系建設(shè)效果比較明顯，具體表現(xiàn)為:

(1)小流域壩系可以有效控制水土流失，生態(tài)效益明顯。聶家河壩系建成后，流域自身的保土保水能力逐漸增強(qiáng);壩系工程抬高了侵蝕基準(zhǔn)面，穩(wěn)定了溝坡，控制溝床下切和溝岸擴(kuò)張，保護(hù)了農(nóng)田;流域內(nèi)生態(tài)環(huán)境進(jìn)一步改善，減少了泥沙下泄。

(2)小流域壩系有效攔蓄了降水資源，為農(nóng)業(yè)灌溉提供了水源，經(jīng)濟(jì)效益明顯。聶家河小流域壩系年攔蓄水資源總量100萬(wàn)m3左右，這些水資源成為農(nóng)業(yè)灌溉的重要水源，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民充分利用水資源發(fā)展高效、優(yōu)質(zhì)、特色農(nóng)業(yè)種植，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。

(3)為發(fā)展壯大多種經(jīng)營(yíng)提供了水源保證，保護(hù)了退耕還林(草)成果，社會(huì)效益明顯。聶家河壩系工程的建設(shè)，使當(dāng)?shù)厝罕娡ㄟ^(guò)庫(kù)內(nèi)蓄水，在溝道兩岸水澆地發(fā)展以種植、養(yǎng)殖為主的日光溫室、塑料大棚成為可能;旱澇保收的壩地面積不斷增加，促使當(dāng)?shù)剞r(nóng)民逐步改變廣種薄收的農(nóng)作方式;加快陡坡地還林還牧，發(fā)展多種經(jīng)營(yíng)，加快了山區(qū)群眾脫貧致富和生態(tài)建設(shè)的步伐;壩系攔蓄的水資源還可以解決當(dāng)?shù)厝诵箫嬎畣?wèn)題。

4 小流域淤地壩建設(shè)建議

通過(guò)對(duì)聶家河小流域壩系進(jìn)行監(jiān)測(cè)，我們對(duì)小流域壩系也有了新的認(rèn)識(shí):

(1)對(duì)小流域壩系功能定位的認(rèn)識(shí)。壩系建設(shè)前期，壩系應(yīng)該以攔蓄泥沙、洪水和解決當(dāng)?shù)亟煌l件為主要功能，后期以壩地利用為主要功能。

(2)對(duì)小流域壩系建設(shè)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)。小流域壩系建設(shè)結(jié)構(gòu)應(yīng)該根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際，合理布設(shè)骨干壩、中型壩和小型壩，優(yōu)化淤地壩建設(shè)投資。聶家河小流域壩系骨干壩、中型壩、小型壩比例為1∶2.5∶0.375，根據(jù)近幾年監(jiān)測(cè)情況，中型壩的蓄水較少，說(shuō)明中型壩數(shù)量有點(diǎn)多，優(yōu)化后的比例應(yīng)為1∶2∶1。

(3)對(duì)小流域壩系監(jiān)測(cè)的認(rèn)識(shí)。壩系監(jiān)測(cè)應(yīng)該結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際，合理確定監(jiān)測(cè)指標(biāo)，充分反映淤地壩建設(shè)效益;壩系建設(shè)初期，壩系安全監(jiān)測(cè)非常重要，且必須根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果及時(shí)進(jìn)行維修;延長(zhǎng)監(jiān)測(cè)時(shí)間，尤其是淤地壩淤地情況監(jiān)測(cè)及壩地利用效益的監(jiān)測(cè);優(yōu)化監(jiān)測(cè)指標(biāo)，重點(diǎn)以攔蓄水資源的高效利用等經(jīng)濟(jì)效益監(jiān)測(cè)為主。