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本文以占密云水库以上集水流域而积31%的潮河流域作为研究区域,对流域1961-2005年水利水土保持工程建设情况、降水和径流特征及其变化趋势进行了研究,利用“水文法”和“水保法”定量评估了水利水土保持措施对流域年径流量的影响程度,并对流域未来不同水土保持措施配置方案情景进行模拟分析,拟为流域水源地生态建设策略的调整提供科学依据。
潮河流域的人类活动主要表现为修建水利水保工程以及引水用于农业灌溉、工业和生活用水。流域蓄水工程主要是小型水库和塘坝,发展程度较低。流域水土保持措施以造林为主,水平梯田极少。截至2005年底,流域内累计保存下来的水土保持措施面积为2735.69km2,其中造林267846.67hm2,修筑水平梯田5726.67hm2。
利用时间序列对比法对潮河流域45年来的降水、径流特征及变化趋势进行初步分析,结果表明,自20世纪60年代以来,潮河流域年平均面雨量略有减少趋势,但流域径流量却呈明显减少趋势。20世纪90年代的流域径流量平均值为60年代的90.9%,减少幅度较大。根据潮河流域1961-2005年径流量的变化过程,以1980年为转折点,用双累积曲线法将整个时段划分为基准期和措施期。
在上述分析的基础上,建立降水-径流经验统计模型,利用该模型评估了水利水土保持措施的减水量。1980年代、1990年代、2001-2005年,受水利水土保持措施影响所产生的年均减水量分别为1.09亿m3、0.23亿m3、1.06亿m3;1981-2005年,水利水土保持措施的年均减水量为0.74亿m3。利用经验公式法、径流系数还原法、双累积曲线分析法和不同系列对比法计算出水利水土保持措施减水效应分别为22.25%,29.07%,30.11%,30.49%。
对天然年径流量、年降水量、水土保持措施(水平梯田和造林)面积进行多元回归分析,建立基于降水-水土保持-径流之间关系的水保水文模型。模型评估结果表明,流域水土保持措施的年均减水效应为21.65%。利用坡面径流小区观测资料,对流域水土保持措施的减水效应进行了计算分析:流域1981-2005年水土保持措施的年均减水效应为13.32%。
根据潮河流域不同水土保持措施配置方案情景对年径流量影响程度的模拟结果,得到的流域水土保持综合治理的政策启示为:若流域水土流失面积全部实施自然封禁,对流域年径流量影响程度最小,但就流域目前的经济发展水平而言是不现实的;若流域水土流失面积全部造林,丰、平、枯水平年减水量分别占流域多年平均径流量的8.27%、8.28%和11.13%,对流域年径流量的影响程度较大;若按常规水保方案,丰、平、枯水平年减水量分别占流域多年平均径流量的11.42%、8.38%和13.21%,对流域年径流量的影响程度最大;粮食保障方案情景下,丰、平、枯水平年减水量分别占流域多年平均径流量的7.59%、6.03%及9.11%,对流域年径流量的影响程度较小,也比较符合流域经济社会发展现实。