黄河河龙区间近期水沙锐减原因初探
生态修复对径流泥沙的影响
今年7月上旬，多年未去黄土高原的我，随黄河水土保持生态环境监测中心负责同志到黄土高原地区进行了一次科学考察。在天水市罗玉沟，笔者看到，罗玉沟生态修复成效十分显著，沟口有先进的观测设施，但因流域治理的好，洪水泥沙多年未出沟，罗玉沟现已成为杂草丛生的干沟。生态修复较好的吴起县，连高陡坡都恢复了植被。河龙区间生态修复情况类似。
笔者认为，就现阶段而言，生态修复是影响水沙变化的一个重要原因。为研究生态修复对水沙变化的影响，笔者根据黄河中游林草覆盖率与产流产沙关系进行了初步研究。首先建立了林草覆盖率与产流产沙关系，利用这种关系分析计算了吴起县金佛坪小流域和杨青小流域生态修复减水减沙作用。
吴起县金佛坪小流域涉及2个村946人，总面积25平方千米。1998年前，该流域共有耕地10800亩、荒地19500亩、林地2900亩、人工牧草地1800亩。1998年，全流域整体封禁，1999年又一次性退耕，经过7年治理，整个流域生态状况发生了根本改变。目前，该流域共有林地26400亩、人工草地7800亩、封育4500亩，全流域未保留坡耕地。据测算，该流域的林草覆盖率已由1997年的38%提高到现在的69%。
吴起县杨青小流域涉及8个村2725人，总面积80平方千米。1998年以前，流域内共有耕地41700亩、林地21100亩、人工草地9700亩。由于过垦过牧，整个流域植被稀疏，水土流失严重。1998年以来，对该流域实行整体封育，并于当年进一步退耕到位。经过7年多的治理，现有林地67300亩、人工牧草30400亩、农耕地6800亩、荒山荒坡封育成自然植被7500亩，林草覆盖率由1997年的34%提高到现在的66%。
经计算，林草覆盖率提高1%，减水率提高0.62%，减沙率提高2.2%，也就是说，当林草覆盖率提高5%，减沙率可提高10%以上。由此可见，在暴雨较少、降雨相对均匀的现阶段，生态修复的减水减沙作用是较大的。需要说明的是，这种效益是在生态修复较好的小流域取得的，在大面积上减水减沙效益可能小一些。
水利水保措施对径流泥沙的影响
河龙区间既是水土流失重点地区，也是水土保持治理重点地区。国家重点治理支流无定河、皇甫川、三川河就位于此区，坝库控制与大面积水土保持是这一地区的主要治理模式。据不完全统计，这一地区已修建中小淤地坝59092座，修建水库和拦泥库118座。据第二期黄河水沙变化研究基金项目统计，到1996年，河龙区间水土保持措施累计保存面积为33322平方千米。
笔者首先计算了治沟措施拦沙量。据统计，河龙区间已建支流水库134座，总库容21.76亿立方米，截至1997年，累计淤积94121万立方米。关于淤地坝拦沙量，据分析，20世纪80年代淤地坝年均减沙量为1.18亿吨，90年代为0.98亿吨。治沟工程拦沙量为水库和淤地坝拦沙量之和，80年代水库拦沙量为3752万立方米，泥沙干容重按每立方米1.4吨计，折合5253万吨，水库和淤地坝拦沙量之和为1.7053亿吨。
关于治坡措施减沙量，根据“八五”攻关对资料精度较高的无定河、三川河等各项水土保持措施减沙作用分析，治坡措施减沙约占总减沙量的20％，治沟措施减沙约占总减沙量的80％，考虑到无定河流域为国家重点治理支流，移用到大面积计算时应有所折减，但因近年来林草植被的迅速增加，坡面措施减沙量占总减沙量的比例也应有所增加，因此，采用治坡措施减沙量占总减沙量比例为35%计算。在治沟措施减沙量1.7053亿吨的情况下，可得治坡措施减沙量为0.9175亿吨。因此，河龙区间总减沙量为2.6228亿吨。由水文泥沙观测资料可知，河龙区间20世纪80年代在降雨减少13.0%的情况下，输沙量与基准期相比总减沙量为6.50亿吨，90年代在降雨量减少15%的情况下，总减沙量为5.60亿吨，据此可知，80、90年代水利水保措施减沙量分别占总减沙量的40%和47%，说明在这样的降雨条件下，水利水保措施的减沙作用是很大的。
开发建设项目对径流泥沙的影响
河龙区间煤炭、石油、天然气等能源资源丰富，是我国能源重化工基地。随着这一地区社会经济的快速发展，开发建设项目对径流泥沙影响日益凸显出来。据晋陕蒙接壤地区水土保持监督局调查，煤炭开采除在矿井建设中大量弃土弃渣、扰动地面和生产过程中因排矸而易产生人为水土流失外，对环境影响最大的是采空区地面塌陷、裂缝引发的问题。生态环境的这些变化，将影响矿区所在河流水文条件，使“三水循环系统”遭到一定程度的破坏，使矿区所在河流枯水量发生巨大变化，突出表现为井田范围内地下水位降低，泉水干涸，河道断流，甚至神府东胜矿区所在的窟野河干流已经成为季节性河流。此外，流域面上已建铁路、公路对坡面产流产沙的拦蓄或改变水流方向与流路使水沙沿程滞留，或由于桥梁的修建使水流受阻造成河道淤积。河道川地、滩地的大量开发利用，拦阻坡面产流产沙进入河流以及集流、集雨工程（如人工造湖、人工造景等）对径流、泥沙的拦蓄、利用和耗损等，这些流域面上的变化，有可能给河流水沙带来不易引起人们重视的渐变过程，在暴雨较少的枯水年份，将能使径流锐减。输沙量是径流量的高阶关系，径流量的锐减势必使输沙量锐减。
降雨变化对径流泥沙的影响
河龙区间暴雨产流产沙规律表明，遭遇较大暴雨就发生较大的产流产沙，即使在治理程度较高的年份，遭遇较大暴雨产流产沙也较大，如治理程度较高的1977年、1994年、2002年的暴雨产沙都接近治理前的产沙水平。近年来，河龙区间高强度暴雨较少，目前的水沙锐减就是高强度暴雨较少的一种反映，这也是河龙区间水沙锐减的一个重要原因。事实上，水保措施减沙作用都与降雨强度及坡面和沟道洪水大小密切相关。水保措施减水减沙作用与洪水的关系，实质上是降雨强度与降雨总量的关系。黄河中游是我国高强度暴雨多发地区，不同历时的大暴雨时有发生，水保措施又受当前经济发展水平和管理维护能力的制约，目前抵抗暴雨强度的能力还不高，低于一定降雨强度时减沙作用比较明显，强度稍高作用就减少，超过某一强度就不再减沙，再高就可能造成水保措施的破坏，不仅不能减沙，还可能导致洪水增沙。我们应当看到，目前的生态修复等植被建设在较大暴雨作用下蓄水拦沙的脆弱性。1985年前修建的水利水保工程大部分已到运用后期，病险坝库较多，遭遇暴雨毁坏概率增加，这些情况都可能在暴雨洪水作用下产沙量急剧增加。研究表明，降雨的多变性仍是一个自然过程，具有周期性变化的客观规律，目前暴雨偏少、水沙连枯不会永远持续下去，未来还会遇到雨量丰沛时期，如遇大面积、高强度、长历时的暴雨，长期积累的、隐蔽的泥沙可能使产沙激增，不仅对当地造成严重的洪水泥沙灾害，也可能使黄河下游在一二年内淤积极快，水位急剧上升，加剧下游防洪的紧张局面，对此万万大意不得。
综上所述，河龙区间现阶段水沙锐减是在暴雨较少、降雨相对均匀但降水总量减少不多的条件下发生的，在这样的降雨条件下，生态修复、水利水保措施等人类活动的蓄水拦沙作用是目前水沙锐减的主要原因。如降雨条件发生变化，特别是发生大面积、高强度、长历时暴雨的情况下，长期积累的、隐蔽的泥沙可能使产沙激增，水沙锐减的情况将会改变。
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