天保工程的實(shí)施對(duì)大夏河流域內(nèi)各水文要素的影響分析

王玉平

(甘肅省臨洮水文水資源勘測(cè)局，甘肅 臨洮 730500)

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天保工程的實(shí)施對(duì)大夏河流域內(nèi)各水文要素的影響分析

王玉平

(甘肅省臨洮水文水資源勘測(cè)局，甘肅 臨洮 730500)

生態(tài)環(huán)境是人類生存和發(fā)展的基本條件，實(shí)施天保工程是改善生存環(huán)境的最好措施，以大夏河流域?qū)嵤┑奶毂９こ添?xiàng)目為依據(jù)，通過(guò)劃分2000年以前和以后兩個(gè)時(shí)段，分析天保工程的實(shí)施對(duì)大夏河流域的降雨、徑流、泥沙、水質(zhì)等水文要素指標(biāo)的影響。分析結(jié)果表明，實(shí)施天保工程以來(lái)對(duì)水文要素的影響，從短期來(lái)看影響趨勢(shì)微弱；但從中長(zhǎng)期來(lái)看，對(duì)維持水資源循環(huán)平衡、防災(zāi)減災(zāi)等方面必然起到積極有效的作用。

流域概況；天保工程；水文要素變化；大夏河流域

1998年長(zhǎng)江流域發(fā)生特大洪水后，使人們嘗試到破壞生態(tài)環(huán)境后的惡果。之后黨中央、國(guó)務(wù)院提出“全面停止長(zhǎng)江黃河流域上中游的天然林采伐，森工企業(yè)轉(zhuǎn)向營(yíng)林管護(hù)”的精神，2000年啟動(dòng)實(shí)施長(zhǎng)江上游、黃河上中游地區(qū)天然林資源保護(hù)工程，簡(jiǎn)稱“天保工程”。甘肅劃定12個(gè)天然林保護(hù)區(qū)工程實(shí)施范圍，包括白龍江、洮河、小隴山、太子山、大夏河、岷江、康南、子午嶺、關(guān)山、興隆山、連城、祁連山等。本課題注重研究實(shí)施天保工程項(xiàng)目以前(1990～1999年)和以后(2000～2010年)兩個(gè)時(shí)段，大夏河流域的降雨、徑流、泥沙、水質(zhì)等水文要素指標(biāo)變化情況。

1　流域概況

大夏河屬黃河水系，源于甘南高原甘、青交界的大不勒赫卡山南北麓，源地海拔高程為4 240 m。水源有兩處，北源出自青海同仁縣南部經(jīng)多洼進(jìn)入夏河縣，西源出自夏河縣西部的加威也喀東南側(cè)，兩源在夏河縣?？茀R合，形成干流，經(jīng)夏河縣城東北流出，出土門關(guān)進(jìn)入臨夏盆地，過(guò)臨夏市后至康家灣注入劉家峽水庫(kù)。河道全長(zhǎng)203 km，流域面積6 843 km2，平均坡降0.96%，多年平均氣溫為2.3℃，多年平均降水量為400～600 mm，多年平均徑流量為8.660×108m3，多年平均輸沙量為111×104t。流域上游寬、大，支流多、長(zhǎng)，下游狹、小，支流短、少，呈蘑菇形。

土門關(guān)以南為上游，石質(zhì)山原，為甘南高原與黃土高原的過(guò)渡地帶，海拔較高，大部分地區(qū)都在3 000～4 000 m，表現(xiàn)為夏季短促，冬季漫長(zhǎng)，氣候多變，植被良好，四季不甚分明，夏季氣候變化劇烈，潮濕多雨，暴雨頻繁，主要災(zāi)害性天氣為冰雹。土門關(guān)以北為中下游，屬隴西黃土丘陵區(qū)，山巔巖石裸露，溝壑縱橫，植被較差，暴雨、泥石流、滑坡嚴(yán)重。

2　天保工程實(shí)施情況[1-2]

甘肅省天然林保護(hù)工程實(shí)施區(qū)總面積31 476.5萬(wàn)畝，占全省總面積的49.4%，工程從2000年～2010年共11年時(shí)間，分兩期進(jìn)行，其中2000年～2005年為第一期，2006年～2010年為第二期，工程總投資39.77億元，其中中央補(bǔ)助31.82億元，省內(nèi)配套7.95億元。主要建設(shè)任務(wù)和目標(biāo)：一是森林保護(hù)總面積395.6萬(wàn) hm；二是封山育林26.5萬(wàn) hm；三是飛播造林26.41萬(wàn) hm；四是人工造林15.1萬(wàn) hm。這些任務(wù)全面完成后，工程區(qū)可新增森林面積68.7萬(wàn) hm，森林覆蓋率由原先的18.48%提高到22.13%，可加快林區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，為再造隴原秀美山川打下了良好的基礎(chǔ)。

大夏河流域納入國(guó)家天保工程實(shí)施范圍后，于2000年10月正式啟動(dòng)實(shí)施天然林資源保護(hù)工程，到2011年已實(shí)施結(jié)束。據(jù)2011年年初統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，大夏河流域森林覆蓋面積從2000年的3 000 hm增加到現(xiàn)在的4 200 hm，覆蓋率比原先增加了40%，成效顯著。另外從工程建設(shè)實(shí)施情況來(lái)看，管理辦法得到了與時(shí)俱進(jìn)，人員結(jié)構(gòu)得到了調(diào)整，解決了一部分職工的生活問(wèn)題。具體實(shí)施過(guò)程中采取多林種、多樹種，針闊結(jié)合、喬灌結(jié)合的方法，因地制宜，宜喬則喬、宜灌則灌、宜草則草，是流域內(nèi)森林植被大面積增加，有效遏制了水土流失，減少了洪水、滑坡和泥石流等自然災(zāi)害。隨著森林植被的迅速恢復(fù)和增加，工程保護(hù)區(qū)地下水增加，一些干枯的水源和泉眼又開始出現(xiàn)了流水。

3　對(duì)水文要素影響分析[3-4]

3.1降水量

對(duì)流域內(nèi)甘加、夏河、清水、大草灘、雙城、羅家集、漫路和折橋8個(gè)雨量代表站降水量資料按兩個(gè)時(shí)段統(tǒng)計(jì)系列資料，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表1。從表1統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)說(shuō)明：(1)受地域的差異的影響，降水量自南向北逐步減少；(2)降水量主要受季風(fēng)氣候的影響，流域補(bǔ)給型式主要是季節(jié)性暴雨；(3)年內(nèi)分配很不均勻，各站的降水量夏多冬少，導(dǎo)致水資源的季節(jié)分配和地區(qū)分布不均勻，5～10月降水量約占全年降水量的80%左右，量級(jí)和強(qiáng)度比較大的暴雨過(guò)程多出現(xiàn)在7～8月，其主要集中在短歷時(shí)時(shí)段內(nèi)，時(shí)程分配多集中在12 h甚至6 h之內(nèi)；(4)降水量年際變化大的特點(diǎn)，從上游到下游變差系數(shù)大致在0.20～0.25之間；(5)另外本次研究最主要的一點(diǎn)，按兩個(gè)系列統(tǒng)計(jì)分析，2000～2010年年降水量系列平均值都大于1990～1999年年降水量系列平均值，也就從側(cè)面反應(yīng)出天保工程的實(shí)施對(duì)流域內(nèi)降水趨勢(shì)有影響，降水量系列平均值增加。

表1　代表站不同系列雨量特征值統(tǒng)計(jì)表

3.2徑流量

3.2.1補(bǔ)給來(lái)源

大夏河流域地表水資源以地下水、冰雪融水、暴雨與淫雨補(bǔ)給為主。季節(jié)性暴雨補(bǔ)給是河流產(chǎn)生徑流的主要來(lái)源，主要集中在5～10月，洪水歷時(shí)短，籠罩面積小，暴漲暴落；淫雨籠罩面積大，洪水歷時(shí)長(zhǎng)，峰型肥胖；地下水補(bǔ)給是降水經(jīng)流域下墊面下滲后緩慢從地下含水層流出補(bǔ)給河流；冰雪融水是冰川和固體降水量消融形成地表徑流。

3.2.2區(qū)域性分布

徑流的分布受降水、氣候、地形、植被、土壤、地質(zhì)及人類活動(dòng)的影響。據(jù)統(tǒng)計(jì)流域內(nèi)地表水資源量為11.0×108m3，夏河站上游的區(qū)域植被較好，集水面積為1 692 km2，天然來(lái)水量2.545×108m3，年徑流模數(shù)為4.700；夏河～雙城區(qū)間集水面積為4 452 km2，來(lái)水量為5.079×108m3，區(qū)間徑流模數(shù)3.618，為大夏河流域產(chǎn)水率最高的區(qū)域；雙城站到折橋站區(qū)間，集水面積699 km2，區(qū)域植被條件逐漸變差，區(qū)域的產(chǎn)水率也相應(yīng)減少，來(lái)水量為1.036×108m3，徑流模數(shù)為4.700；各區(qū)間徑流模數(shù)見(jiàn)表2。從表2看出，折橋站77.15%的水量來(lái)自于雙城站，說(shuō)明雙城站以上流域是大夏河的主要產(chǎn)流區(qū)。

表2　徑流代表站占各產(chǎn)流區(qū)徑流模數(shù)

3.3.3年際變化的影響

徑流年際變化特征常用變差系數(shù)Cv表示，Cv反映一個(gè)流域徑流過(guò)程的相對(duì)變化程度，Cv值大表示徑流的年際豐枯變化劇烈，對(duì)水資源的利用不利。對(duì)代表站兩個(gè)時(shí)段系列資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3　代表站不同系列年徑流變化特征統(tǒng)計(jì)表

由表3統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示：除代表站夏河外，雙城、折橋兩個(gè)時(shí)段系列的年徑流平均值都明顯增加，雙城站2000～2010年系列平均年徑流量比1990～1999年系列平均年徑流量增加0.138×108m3，增加率為2.14%。而流域內(nèi)變差系數(shù)Cv值有所減小，說(shuō)明1990～1999年之間徑流量年際豐枯變化劇烈，而2000～2010年之間徑流量年際變化趨于平緩。

另外對(duì)流域內(nèi)3個(gè)徑流代表站兩個(gè)時(shí)段的年徑流量點(diǎn)繪年際變化趨勢(shì)過(guò)程線，從圖上可看出：(1)徑流過(guò)程的變化規(guī)律呈鋸齒狀高頻振蕩；(2)徑流年際變化過(guò)程有豐枯變化周期；(3)徑流過(guò)程的變化趨勢(shì)明顯成2個(gè)系列。經(jīng)分析以上三種趨勢(shì)的主要原因有以下幾個(gè)方面：(1)流域內(nèi)人類活動(dòng)的影響，如2000年之前人為對(duì)植被的破壞造成；(2)人為灌溉以及小電站的發(fā)電引水等引起的變化規(guī)律呈鋸齒狀高頻振蕩；(3)2000年以后實(shí)施的天保工程對(duì)大夏河流域徑流量的影響，使得變化趨勢(shì)成明顯2個(gè)系列。但從總體趨勢(shì)分析，從1990年后徑流出現(xiàn)枯水階段，總體出現(xiàn)衰減趨勢(shì)。

3.3含沙量

河流泥沙輸移是河流中重要的水文現(xiàn)象，它對(duì)于河流的變遷有重大的影響。泥沙的多少主要與流域的氣候因素、下墊面因素和人類活動(dòng)有關(guān)，時(shí)空分布變化與流域內(nèi)自然因素與人類活動(dòng)的交互作用密切相關(guān)。?因此本課題分析天保工程實(shí)施對(duì)泥沙的變化趨勢(shì)影響很有必要。由于代表站夏河無(wú)泥沙觀測(cè)項(xiàng)目，只能對(duì)下游代表站雙城和折橋年輸沙量按兩個(gè)時(shí)段進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4　代表站不同系列年輸沙量變化特征統(tǒng)計(jì)表

經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)顯示：(1)泥沙年際間波動(dòng)平緩，大小年份交替出現(xiàn)，通過(guò)點(diǎn)繪平均含沙量差積累計(jì)曲線，從圖上反映出沒(méi)有明顯周期變化，累計(jì)系列呈不規(guī)則鋸齒狀，分析原因主要是由于流域內(nèi)工程建設(shè)增沙和水利水電工程攔沙的影響；(3)后一個(gè)時(shí)段系列輸沙量值明顯小于前一個(gè)時(shí)段系列輸沙量值，分析主要還是由于2000年后大夏河流域?qū)嵤┑奶毂９こ痰挠绊?，使得整個(gè)流域內(nèi)水土流失減少。

3.4水質(zhì)

對(duì)大夏河流域內(nèi)夏河、臨夏、雙城和折橋4個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的29項(xiàng)常規(guī)水質(zhì)化驗(yàn)資料按兩個(gè)時(shí)段進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。按照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)[5]為分級(jí)和評(píng)價(jià)依據(jù)，利用數(shù)學(xué)模型[6]SN10XN8XN6XN4XN2X,其中S為監(jiān)測(cè)總項(xiàng)目，N10X為監(jiān)測(cè)值為10分的項(xiàng)數(shù)，以此類推，污染表達(dá)式為SWJ-C。

統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)結(jié)果來(lái)看，中上游水質(zhì)基本平穩(wěn)，為評(píng)價(jià)Ⅰ級(jí)，即地表水二類水體；臨夏監(jiān)測(cè)斷面以上水質(zhì)2000年后變化趨勢(shì)逐漸轉(zhuǎn)好，由2001年度的評(píng)價(jià)Ⅲ級(jí)上升為2005年度、2010年度的Ⅰ級(jí)，即由地表水四類上升為二類水體；下游折橋監(jiān)測(cè)斷面水質(zhì)基本區(qū)域穩(wěn)定，但水質(zhì)較差為評(píng)價(jià)Ⅱ～Ⅲ級(jí)，即地表水三、四類水體，通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)主要由于折橋采樣斷面以上有臨夏市明膠廠、絨線廠、地毯廠等企業(yè)的工業(yè)廢水和臨夏市生活污水，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大量使用農(nóng)藥、化肥等各種污染物隨水土流失匯入大夏河，致使折橋監(jiān)測(cè)斷面水質(zhì)不達(dá)標(biāo)，甚至污染嚴(yán)重。2008年后臨夏市政府加強(qiáng)了污染源控制、關(guān)閉污水處理不合格廠房等措施，下游的水質(zhì)明顯得到改善。但從全流域分析水質(zhì)，2000年以后實(shí)施天保工程以來(lái)，大夏河中上游水質(zhì)明顯得到改善。

4　總體分析

本論文在充分考慮天保工程實(shí)施的背景和階段性目標(biāo)的同時(shí)，針對(duì)天保工程實(shí)施前、后對(duì)大夏河流域各水文要素指標(biāo)的影響分析，從分析表明：(1)從2000年后流域內(nèi)降水量系列平均值增加，但變化趨勢(shì)微弱；(2)從2000年后流域內(nèi)徑流量系列平均值增加率為2.14%，而流域內(nèi)變差系數(shù)Cv值有所減小，說(shuō)明1990～1999年之間徑流量年際豐枯變化劇烈，而2000～2010年之間徑流量年際變化趨于平緩；(3)通過(guò)兩個(gè)時(shí)段泥沙數(shù)據(jù)的分析，天保工程實(shí)施減少的流域內(nèi)的泥沙輸送量，使得整個(gè)流域內(nèi)水土流失減少；(4)從水質(zhì)變化情況來(lái)看，實(shí)施天保工程以來(lái)，大夏河中上游水質(zhì)明顯得到改善。

4　結(jié)語(yǔ)

大夏河流域天保工程的實(shí)施，從客觀方面分析有利的改善了流域生態(tài)環(huán)境，也在一定程度上保護(hù)和恢復(fù)了天然林資源，實(shí)現(xiàn)森林的可持續(xù)經(jīng)營(yíng)，也對(duì)流域內(nèi)水資源的影響將起到積極作用。同時(shí)對(duì)維護(hù)國(guó)土生態(tài)安全發(fā)揮了重要保障作用，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，也為建設(shè)大夏河流域生態(tài)屏障作出了重要貢獻(xiàn)。但從主觀方面分析天保工程是一項(xiàng)長(zhǎng)期而艱巨的任務(wù)，還存在一些制度不健全，措施實(shí)施不到位，人們的思想意識(shí)不到位，維護(hù)和保障等方面的影響，導(dǎo)致了工程實(shí)施起來(lái)較難，甚至影響工程實(shí)施的進(jìn)度。

[1]王順彥.甘肅天保工程區(qū)投入政策問(wèn)題研究.甘肅林業(yè).2008(3):28-30.

[2]王順彥.甘肅天保工程區(qū)可持續(xù)發(fā)展研究.北京林業(yè)大學(xué).2008.

[3]陳滿祥，陳滿祥水文水資源論文集[R].蘭州.蘭州大學(xué)出版社.2002.

[4]水利部.水文資料整編規(guī)范(SL247-2012).北京：中國(guó)水利水電出版社.2012.10.

[5]國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局.地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002).中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社出版.2002.4.

[6]趙梅.大夏河地表水水質(zhì)評(píng)價(jià)分析及變化特征.甘肅科技.2012.6：28(12).

2016-06-14

王玉平(1974-)，男，甘肅岷縣人，工程師，主要從事水文資料分析計(jì)算及水資源調(diào)查評(píng)價(jià)工作。

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