大凌河流域凉水河干河子段水土保持综合治理研究

(辽宁省朝阳县水土保持局，辽宁 朝阳 122000)

多年来，大凌河流域凉水河子河(干河子段)仅有少量防护工程且标准偏低，损坏严重，河道上游山洪频频爆发，两岸时常受到洪水危害，仅最近几十年就发生了多次较大洪水，分别为1949年、1962年、1963年、1984年、1991年和1994年，洪水标准达到十年一遇以上。最近几次洪水给凉水河子河(干河子段)的西官营镇和大三家乡人民带来重大洪涝灾害，损失是相当严重。为保护两岸人民的生命财产安全，该河段的治理意义重大，形势紧迫。目前，众多学者针大凌河小流域的水土保持问题进行了大量的的研究，研究成果较为丰富，但大多数的研究仅是从单一环境影响方面分析，结论过于片面，不能完整体现整个流域的水土保持治理情况。并且对该流域水土保持的综合治理和效益评价方面研究的不够深入，已有的评价方法也存在一些值得商榷之处。因此，本文以辽宁省大凌河小流域为研究区域，运用水文比拟法重点针对大凌河小流域水土保持综合治理进行了全方位研究，既可以探究本次活动对该地区人民经济发展水平的影响，又可以分析出科学治理方法改善生态环境从而保证治理措施的科学性和可靠性，为治理者下一步工作的开展和进行提供了重要考究。

1 大凌河小流域工程概况

大凌河是辽宁省西部地区最大的河流，大凌河在我省境内面积为19 998 km2，占全流域面积的86%，海拔高程大约于204～258 m之间。大凌河流域属大陆性季风气候，常受蒙古高原大风侵袭，“十年九旱”、春季气候干燥，雨水少，多风沙，夏季气候严热，雨量集中，秋季气候凉爽，雨量相对较少，冬季严寒干燥，雨雪较少，多偏北风，常有冷空气侵入。大凌河流域多年平均气温8.3℃地温与气候变化一致，年平均地温10℃，年最大24小时暴雨均值75 mm，最大年降雨为827.5 mm，多年平均降水量为340 mm，年际、年内降雨分布极不均匀，多集中在7、8月份(见表1)，占全年73.5%。降水形式多为大雨或暴雨，极易引起洪水、滑坡等自然灾害的发生，流域内植被较差，水土流失严重，现有水土流失面积约为 2 131 km2，约占土地总面积的 69.29%，其中，轻度侵蚀约935 km2，中度侵蚀约812 km2，强度侵蚀约为384 km2(见表2)。流域的植被覆盖率为12.13%，整个流域主要以农业生产活动作为主要产业，资源开发土地利用不合理且洪峰涨跌迅速，见表3。

表1 大凌河小流域平均各月降水量 mm

表2 大凌河小流域水土流失状况

2 汛期影响评价过程

2.1 系列统计参数的分析

系列统计参数的分析采用矩法公式进行计算，并结合适线确定参数结果。洪峰流量均值的计算：

其公式为：Q =(∑Q1+(N-a)∑Q/n)/N

=(6570+(115-2)×18099.95/52)/115

=400.72

变差系数Cv值的计算：

其公式为：

={[104.30+(115-2)×51.74/52](115-1)}1/2

=1.38

经适线，当参数采用Q=510 m3/s，Cv=1.35，Cs=3Cv时点绘曲线配合较好。凉水河子河水文站洪峰流量频率计算表见表4。

表3 大凌河小流域土地利用状况

表4 凉水河子河水文站洪峰流量频率计算表

2.2 不同频率洪峰流量计算

当采用上述计算的统计参数计算凉水河子河水文站不同频率的洪峰流量见表5。

2.3 成果分析与选用

凉水河子河水文站在《大凌河规划各地点洪峰流量频率计算成果》时的洪峰计算成果与本次洪水计算成果比较如下表6。

从表6可以看出，本次洪水均值Q和变差系数Cv以及偏态系数CS值均偏小。在设计频率下的洪峰流量也都偏小，重现期越小越是接近；在重现期较大时也比较接近。由此可以认为计算的各地点洪峰频率计算的成果以及统计参数都较好，符合水文规律。同时在本工程设计频率下的洪水成果也是比较安全的。因此，经综合分析，本次设计洪水的依据可以采用大凌河规规划中的洪水设计成果如下：凉水河子河水文站p=100%时，Qp=1 200 m3/s。

表5 凉水河子河水文站频率洪峰流量计算表

2.4 各计算断面设计洪水计算

根据凉水河子河河势变化规律，结合工程布置情况，本次共布置19个设计断面，选择其中两个控制断面为：

断面Ⅰ位于大三家乡大三家子大桥，集雨面积207.1 km2。

断面Ⅱ位于西官营镇扣卜营入河口，断面以上集雨面积173.1 km2。

因其他断面处于无水文站，但同流域内自然地理条件较一致，又处于同一天气系统影响，所以本次设计采用水文比拟法计算凉水河子河其余断面的设计洪峰。水文比拟法公式如下：

式中：Q设为采用水文比拟法利用临近站的洪峰流量计算得到的小流域水库的洪峰流量(m3/s)；F设为临近站上游的控制面积(km2)；F邻为小流域水库上游的控制面积(km2)；km2为临近站的洪峰流量(m3/s)。

各控制断面的设计洪峰流量成果见表7。

3 研究结果与分析

通过水文比拟法确定了大凌河小流域水土保持综合治理与效益评价的数值，并选取了合适的公式，最后得出大凌河小流域生态、经济两大效益的指标数值如表8所示。

通过表8可知，随着治理时间的不断推移，大凌河小流域不同治理阶段的生态、经济两大效益的指标数值全部呈现不同幅度的上涨，生态效益和经济效益的上涨幅度均有较大提升。第二治理阶段的两大大效益指数值相比于第一治理阶段分别上涨213.12%，69.13%。

随着大凌河小流域水土保持整体规划的深入实施，生态环境得到了初步改善，生态系统稳定性逐渐提高。大凌河小流域植物覆盖度从12.13%增加到21.31%，形成一个完整的多层次生态系统，使得水土流失现象、不合理利用土地现象得到改善，黑土地产量逐渐提高，居民人均收入相应提高。到2030年，大凌河小流域水土保持生态治理全部收益为2 931.12万元。总之，两个治理阶段过后，大凌河小流域水土流失得到进一步缓解，水土保持措施结构比例不断趋于合理化，生态环境有较大改善。

表6 洪水计算成果对比表

表7 各控制断面不同频率洪峰流量成果表

表8 大凌河小流域生态、经济两大效益的指数值

4 结语

(1)本文运用水文比拟法评价与分析了大凌河小流域水土保持综合治理情况，2013年—2015年期间大凌河小流域植被密度由原来的12.13%增加到21.31%，预计2020年整体植被密度将达到75%以上，到2030年，大凌河小流域水土保持经济总收入约为2 913.12万元。最终结果表明大凌河小流域的水土流失情况得到了改善，与最初预测情况相符合，评价结果真实可靠。

(2)水土保持治理综合效益是生态效益和经济效益的综合体现，在外界干扰和人为作用影响下，大凌河小流域水土保持综合治理经济效益和生态效益比较明显，这种情况发生主要是由于当地农业生产方式造成的，以种植业为主导的生产方式会致使过低的农产品商品率。因此，大凌河小流域的生态环境建设需要因地制宜，当地的水土流失综合治理可以把生态环境建作为基础，不断深化改革农产业方式，在致力于提高当地人民生活水平的同时还要实现生态效益和经济效益的协调统一。

(3)虽然大凌河小流域的治理工作刚刚结束，其各项经济、社会、环境指标效益仍处于缓慢增长阶段，随着长时间的治理，各项指标将进一步增长，整个小流域的水土保持治理综合效益必将发挥至最大化。

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