晋西北地区人类活动增洪增沙作用研究.doc

晋西北地区人类活动增洪增沙作用研究 刘 勇 冉大川 刘 斌 罗全华 张志萍 (黄委会西峰水保站 甘肃西峰 745000) 摘 要 人类活动增洪增沙作用分析是黄河中游水沙变化研究中的一个重要问题，也是一个薄弱环节。本文对晋西北地区人类活动的增洪增沙作用进行了较为深入的研究，对开荒、开矿、修路、过度放牧等人类活动对河流泥沙的影响及其增洪增沙机理进行了分析，并计算了晋西北地区八条入黄一级支流1970～1996年人类活动的增洪增沙量。结果表明：人类活动增洪量占水保措施总减洪量的近3%，人类活动增沙量占水保措施总减沙量的近9%。 关键词 人类活动 增洪增沙 晋西北 1 概述 人类活动既能有效地控制水土流失，又能造成新的水土流失。这种积极地预防与消极地增加水土流失在整个人类历史活动过程中交替发生。黄河中游地区人类活动造成新增水土流失的方式多种多样，由最初的毁林、毁草逐渐增加到现在的陡坡开荒、修路、修窑建房、开采矿藏、过度放牧等，形式越来越多，规模越来越大，由此而增加的河流泥沙量在很大程度上抵销了多年来水土保持治理的减沙量。分析该地区人类活动的增洪增沙作用，对今后合理开发利用水土资源，保护生态环境，积极预防水土流失和准确计算水土保持措施减洪减沙效益，都具有重要的现实意义。 本文所指的晋西北地区，东至吕梁山脊以西，西至黄河北干流，北至浑河流域，南至三川河流域，涉及浑河、偏关河、县川河、朱家川、岚漪河、蔚汾河、湫水河及三川河等八条入黄一级支流及未控区，共计面积约2.927万km2。 2 开荒对土壤侵蚀的影响 晋西北黄土高原的地貌以丘陵沟壑区为主，其地形破碎，沟谷纵横。开荒分为毁林毁草开荒和陡坡开荒两大类型。开荒对土壤侵蚀的影响主要表现在：①减少地表植被；②破坏原来的土体结构；③导致地面生态环境日趋恶化[1]。 3 开矿所造成的弃石、弃土对河流泥沙的影响 晋西北地区属黄河中游多沙粗沙区，沟道纵横，沟壑密度在4～6km/km2之间。沟岸陡峻，沟谷狭窄，呈“V”字型，纵比降一级沟道在2%以上，大部分二级沟道的纵比降超过5%，具有较好的水流输送条件。该地区矿产资源开发会造成了一定数量的弃土弃石。在这些弃物中有打矿井所弃的石渣，有开采中弃掉的煤矸石，有因平整作业场地所弃的土石，有修路所弃的大量土石。这些弃土、弃石、弃渣有一个共同点，就是全部堆放在狭窄的沟道及陡立的谷坡上。 开采系统的弃土、弃石主要是开掘矿井巷道、叉道的石渣、土方。一般矿井在开挖过程中都需要掘进一定的深度，按正常巷道计算，每掘进一米的土石体积为6～10m3。另外，在狭窄的沟谷内开矿时往往需要削山削坡，保证矿井有足够的煤场，地面附属设施建筑有足够的场地，一般一个生产矿井仅此一项弃土量就在万立方米以上。 煤炭运输系统是弃土弃石较大的地面工程。修一条路面6m宽的普通道路，一般弃土量在1.0万m3/km以上，并且有40%左右直接堆在沟床、河床，一遇洪水会全被冲走，这是开矿中增加河流泥沙最大的一项人类活动。 4 修路对河流水沙的影响 在黄土丘陵沟壑区修建铁路、公路，需要大量开挖土方，在土方中一部分用于填筑低洼地段，一部分被弃倒在山坡、沟(河)道。这些弃土、弃石一部分沿山坡路外沿向坡面下溜，形成一个较陡的溜土面，坡度在38°～42°之间，由于以松软土形式堆放，因此在暴雨洪水期间，极易产生面蚀和沟蚀，由此而引起的增沙作用可持续4～5年。在正常降雨情况下呈逐年递减趋势，最大侵蚀模数可达50000t/km2．a以上。 5 过度放牧对河流水沙的影响 在晋西北黄土丘陵山区，过度放牧对植被及河流水沙的影响主要表现在以下几个方面：①荒坡植被逐年减少；②羊只踩踏破坏地表土体结构；③使土壤侵蚀量剧增。以离石市王家沟流域为例，1956年曾对37°的黄土沟坡进行封育，禁止放牧。封育前，天然荒草坡植被为30%，三年后(1959年)天然植被达80%，1959年设立小区进行观测，1959～1966年的8年内，年平均侵蚀量仅489t/km2；1963年对29°的红土沟坡和37°的黄土沟坡不禁止放牧，植被度20～30%；设立小区进行观测，到1968年，6年平均年侵蚀量为：红土沟坡18749t/km2，是封育荒坡的38倍；黄土沟坡26615t/km2，是封育荒坡的54倍。 又据陕西省靖边县50年代观测，封沟禁牧后，植被度可达60%，不封沟禁牧的天然植被度仅20%，在相同的降雨条件下（降雨量35.1mm），长期放牧区径流深23.4mm，冲刷量952t/km2，而不放牧区径流深仅2.0mm，而且冲刷量为0。 6 人类活动增洪增沙量计算 6.1 开荒增洪增沙量计算 6.1.1开荒面积计算 依各地土地面积资料，计算大于25°