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2 项目区概况

2.1 自然环境

2.1.1 项目区位置

1994年开始实施的“黄土高原水土保持一期世界银行贷款项目”(以下简称一期项目),总面积15559km 2 。包括陕西、山西、甘肃、内蒙古四省(区)的延河、佳芦河、昕水河、蔚汾河、河保偏(片)、马莲河、罕台川、哈什拉川、呼斯太河等7条流域(片)。涉及7个地(盟)、21个县(市、旗)、173个乡(镇)、2137个行政村。各支流项目区涉及县见表2-1。项目区位置如图2-1(见本文附录)。

表2-1 一期项目区涉及县(市、旗)一览表

1999年开始实施的“黄土高原水土保持二期世界银行贷款项目”(以下简称二期项目),包括陕西、山西、甘肃、内蒙古四省(区)的延河、泾河、鄂河、汾河、偏保片、浑河、马莲河、葫芦河、伊盟片、五当沟等13条流域(片)。总面积19488.7km 2 ,涉及12个地(盟、市)、37个县(旗、市、区)、209个乡(镇)、3464个行政村。各支流项目区涉及县见表2-2。黄土高原行政区域如图2-2(见本文附录)。

表2-2 二期项目区涉及县(市、旗)一览表

续表

2.1.2 地形地貌

世界银行项目区自南向北跨越8个纬度,主要涉及黄土高塬沟壑区、黄土丘陵沟壑区和风沙区三个水土流失类型区。

黄土高原沟壑区地形由塬、坡、沟组成,主要特点是塬面宽广平坦,沟道宽深。塬面坡度1 °~3 °,约占总面积的30%~40%,坡陡沟深,约占总面积的60%~70%,沟壑密度1~3km/km 2 ,沟道多呈“V”字型。

黄土丘陵沟壑区以梁峁状丘陵为主,地形破碎,坡陡沟深,坡面面积占50%~60%,沟壑面积40%~50%,沟壑密度2~7km/km 2 ,沟道多呈“U”型或“V”字型。

风沙区沙丘密布,间有滩地,植被破坏后形成流动沙丘,地形波状起伏,梁平坡缓,地面切割较浅。

2.1.3 气候特征

项目区属大陆性季风气候,冬春季受极地干冷气团影响,寒冷干燥;夏秋季受西太平洋副热带高压和印度洋低压影响,炎热多暴雨。降雨量少而集中,年际变化大,年内分配极不均匀,且60%~70%集中分布在6~9月,多以暴雨形式出现。各项目区降雨分布差异大,降雨量最多的马莲河项目区,多年平均降雨量633mm,降雨量最少的哈什拉川多年平均降雨量仅为302mm,极端最大降雨量出现在泾河淳化县气象站,1983年降雨量为983.9mm,极端最小降雨量出现在内蒙古伊金霍洛旗气象站,1962年降雨量为100.8mm。

项目区气候干燥,年蒸发量为817.0~2445.3mm,年平均气温为5.2~11.1℃,极端最高气温为40.2℃,极端最低气温为-34.5℃。风、雹、霜冻、干旱等自然灾害频繁。日照充足,光热资源丰富,年平均≥10℃的有效积温为2245.7~3711.5℃;8级以上大风日数最少的泾川县只有2天,而最多的偏关县长达64天。项目区气象特征值如表2-3(见本文附录)。

2.1.4 土壤植被

(1)土壤

项目区地面组成物质除石质山岭和沙丘外,大部分为黄土覆盖。土壤主要有黄绵土、绵沙土、灰褐土、红粘土和风沙土等。

其中,黄绵土是最主要的土壤类型,广泛分布于黄土丘陵沟壑区,其发育于黄土母质,是以耕种熟化为主的成土过程与以侵蚀为主的地质过程共同作用的产物,成土作用微弱,其性状与母质相似。同时,由于分布区干旱少雨,有机质的积累和淋溶作用弱,自然剖面不明显,只有耕层和底土层,缺乏明显的犁底层和淀积层。土壤质地一般为粉砂质壤土。耕层为粒状或不稳定的团粒结构,荒地呈团粒结构,底土层为发育良好的柱状结构,直立性强。土质疏松多孔,具有良好的通气透水性,但结构性弱,水稳性差,抗蚀力低,易受侵蚀。通过控制侵蚀和培肥,黄绵土即可培育为上层疏松、下层稍紧实、通气透水、保土保肥、高产稳产的海绵土。

绵沙土以粉砂为主,质地均匀,色泽淡黄,近浅灰黄色,结构性弱,水稳性差,易受侵蚀,整个土体均表现疏松,是一种通气透水性良好的土壤。

灰褐土成土母质多样,土壤剖面层次分化明显,由残落物层、腐殖质层、粘化层、钙积层和母质层组成,土壤有机质分布深且含量高,酸碱性变化较大。

风沙土的剖面发育微弱。流动风沙土,除干沙层和湿沙层界限明显外,无分化特征,土壤质地分选良好;半固定风沙土,地面有结皮或稍覆浅沙,结持较紧,剖面有分化,有机质染色层明显;固定风沙土,粘粒增多,有机质含量可达1.0%左右,土壤保水保土保肥性质进一步改善。

红粘土多分布于陡坡地带及梁峁顶部,粘重紧实、有机质少、耕性差。

(2)植被

项目区的地理位置和自然条件决定了植被生存环境的复杂性和多样性。北部项目区跨入典型草原植被区,南部为森林草原地带。由于气候干燥、人为破坏等诸多原因,大部分项目区植被稀少,覆盖率较低。

据调查,项目区主要树种有刺槐、山杏、白榆、杨树、柳树、油松、柠条、沙棘、紫穗槐、枣、苹果、花椒、梨、杏和桃等。主要天然草种有针茅、蒿类、胡枝子、地椒、白羊草等。人工种植草种主要有紫花苜蓿、沙打旺、红豆草、老芒麦、多年生黑麦草、无芒雀麦等。

项目区植被地带分布如图2-3(见本文附录)。

2.2 社会经济概况

2.2.1 一期项目区社会经济概况

一期项目区总人口124.04万人,其中农业人口120.69万人,农业劳动力40.33万个。治理前农村社会总产值89822.9万元,人均产值724.1元,其中农业、林业、牧业、副业、其他等各业产值占总产值的比例分别为:48.9%、7.5%、21.1%、14.4%、8.2%。项目区总收入37010.2万元,人均纯收入306.7元。

项目区基本情况见表2-4。

表2-4 一期项目区基本情况表

据资料分析,治理前项目区仍属自给自足,半封闭式的农业经济,生产水平低下,农业经济处于维持简单再生产状态,自我发展能力和抗御自然灾害的能力十分有限。

项目区粮食作物主要实行一年一熟制或二年三熟制;主要作物种类有小麦、玉米、糜谷、薯类、豆类等。主要油料作物种类有胡麻、油菜、花生、向日葵等;主要经济作物有烤烟、药材、瓜类、蔬菜及调味香料作物。项目区林木主要用于防风固沙、涵养水源、绿化环境、保持水土等,同时提供一定数量的林木产品,发展农村经济。

项目区林木主要用于防风固沙、涵养水源、绿化环境、保持水土等,同时提供一定数量的林木产品,发展农村经济。

由于受经济条件和产业结构限制,除内蒙古伊盟项目区畜牧业在农业经济结构中占有较大比重外,其他地区的畜牧业生产在整个大农业生产结构中属于辅助地位。

项目区总面积15559km 2 ,其中农耕地41.68万hm 2 ,林地23.81万hm 2 ,牧地35.25万hm 2 ,水域0.86万hm 2 ,荒地43.22万hm 2 ,非生产用地10.78万hm 2 ,分别占总土地面积的26.8%、15.3%、22.7%、0.6%、27.8%、6.9%,土地利用结构不尽合理,土地资源利用率低。

项目区土地利用现状见表2-5。

表2-5 一期项目区土地利用现状表 单位:10 4 hm 2

2.2.2 二期项目区社会经济概况

二期项目区总人口221.1万人,其中农业人口198.8万人。治理前农村社会总产值295477万元,人均产值1486元。项目区总收入115561万元,人均纯收入581元。

项目区以农业生产为主,工业基础薄弱,农村工副业生产成为农村经济的主要成分,主要包括农副产品加工、小型工矿生产、手工编织、土木建筑、水面养殖和劳务输出等十多个门类。项目区基本情况见表2-6。

表2-6 二期项目区基本情况表

续表

项目区总土地面积18094.0km 2 ,其中农耕地66.15万hm 2 ,林业用地27.34万hm 2 ,牧草场6.43万hm 2 ,水域2.75万hm 2 ,未利用地79.45万hm 2 ,其他用地12.78万hm 2 ,分别占总土地面积的33.9%、14.0%、3.3%、1.4%、40.8%、6.6%。农耕地面积占总面积的三分之一,在农耕地中坡耕地占三分之二,局部地区的坡耕地所占比例达80%以上。如延河项目区坡耕地占耕地面积的89.7%。其中,61.5%的坡耕地坡度大于15°,土地利用结构不尽合理。项目区土地利用现状见表2-7。

表2-7 二期项目区土地利用现状表 单位:10 4 hm 2

2.3 水文泥沙特征

2.3.1 降雨

项目区内降雨量在空间分布上的主要特点是东南多、西北少,从东南向西北递减,年均降雨量大致在200~700mm之间(项目区多年平均降雨量等值线如图2-4,见附录)。降雨量年际间变化大,年内更为集中。

项目区各支流降雨差异很大。延河流域多年平均年降雨量约为511mm,降雨多集中在6~9月,尤其在7~8两个月。6~9月各月降雨量占年降雨量的比值分别为11.8%、22.1%、22.2%、16.6%。泾河流域年降雨量在260~1076mm之间,降雨量年际变化大,同一测站最大年降雨量为最小年降雨量的2~2.5倍。年内降雨量的分配也极不均匀,一年内降雨量最多的是7~8月,约占全年降雨量的38%左右。

降雨时空分布特征主要受季风活动影响,而暴雨是造成严重水土流失的主要动因,其主要特征是频次少、历时短、强度大,多集中于盛夏,年际变化大。

暴雨主要发生在6~10月,期间暴雨日数占年暴雨日数的90%以上,其余的暴雨日大都在4~5月,12月至翌年3月基本无暴雨。暴雨在空间分布上具有显著的地域性,即愈往西北,年平均暴雨日数越少。暴雨在逐年之间出现的情况差别很大,一些年份可能不出现暴雨日,而在个别年份,一些区间可能出现5~7个暴雨日。从黄河流域黄土高原地区暴雨分带略图 [2-2] 来看(见附录图2-5),整个项目区除甘肃省葫芦河流域、内蒙古各项目区和山西浑河流域处于少暴雨带外,均处于多暴雨带。

2.3.2 径流

从黄河流域黄土高原地区年平均径流深等值线图来看(见附录图2-6),项目区基本处于少水带。具有径流量小,产流不均匀,年际间变化大等特点。地区分布规律与降雨相似,由流域的东南部向西北部递减。项目区径流年内分配极不均匀,连续四个月径流量的最大值一般都发生在7~10月,部分支流出现在6~9月。

据统计分析,延河流域地表径流比降雨集中,92.4%的地表径流集中在6~9月,其中73.2%发生在7~8月,12月至翌年2月几乎没有地表径流。

浑河流域径流年际变化较大,年内分配不均,汛期多年平均径流量占全年的54.2%,非汛期多年平均径流量占全年的45.8%,但相应非汛期降雨量仅占全年的23.8%,可见浑河流域的基流占有相当的比例,经估算,流域多年平均基流量占多年平均径流量的17.5%。

县川河流域径流年际变化比较大,最大年径流量与最小年径流量相差38.8倍。径流量年内分配主要集中在汛期,占全年的95%以上,非汛期很长一个时期基本断流,可见县川河基本上没有基流。

昕水河流域径流年内分配极不均匀,汛期洪水径流量占年径流量的59.2%,汛期又集中于几次暴雨洪水,7~8月份洪水径流量占年值的50.1%,径流年际变化大,最大年径流量为最小年径流量的10.8倍。

区域暴雨易形成洪水,时空分配上具有相似的特性,发生时间一般为7~9月,少数年份也可能发生在6月和10月,11月至翌年5月基本无暴雨。

2.3.3 泥沙

黄土高原地区暴雨、洪水、产沙三者之间的关系非常密切,洪水含沙量高、时空分布上具有产输沙比径流更为集中的特点。

区域产沙主要集中在汛期,与年内最大降雨量出现月份一致,比降雨更为集中,年内最大月平均输沙量出现在7~8月份,期间陕北黄土高原各支流输沙均占年输沙量的80%~90%之间,月平均输沙量最小值出现在元月份,特别是中小支流,不少站枯水季节输沙量几乎为零。

泥沙粒径组成亦呈现出明显的地理分布,具有从西北向东南逐渐变细的特征,中值粒径从大于0.045mm逐渐减小到小于0.015mm。

各项目区由于地形地貌、地质等自然条件差别很大,造成了泥沙来源地区的不均衡性,黄河中游地区1954~1969年全沙输沙模数分布如图2-7 [2-3] (见附录)。河龙区间各项目区、泾河支流马莲河项目区和渭河支流葫芦河项目区均为泥沙主要来源区。而各支流站最大最小输沙量,年际年内变化悬殊更大。如泾河流域沙量在年内的分配是:汛期沙量占年沙量的89%~97%,最大月沙量占年沙量的58%~85%,最大日沙量可占年沙量的18%~37%。可见,沙量分配比水量更不均匀,据分析沙主要来自黄土丘陵沟壑区和黄土高原沟壑区,其他类型区很少,马莲河流域雨落坪以上多年平均来水量占泾河张家山以上来水量的25.4%,来沙量却占张家山以上来沙量的51.9%,水沙不平衡现象显得尤为突出。

葫芦河流域多年平均输沙量为5641万t,占渭河华县站年输沙量的42.1%,而年径流量仅占华县站年径流量的6.0%,属典型的多沙少水区。据实测,流域次洪水含沙量最高达1210kg/m 3 (1970年),一般年份次洪水含沙量都在500kg/m 3 以上,洪水基本属高含沙水流。

浑河流域输沙量的年际变化很大,多年平均输沙量1655万t [2-1] ,最大年输沙量与最小年输沙量相差高达126.3倍,且年内分配极不均匀,汛期多年平均输沙量1494万t,占全年的90.3%,可见流域的产沙主要集中在汛期,基流基本不产沙。

县川河流域输沙量的年际变化也比较大,最大年输沙量3170万t(1983年),最小年输沙量30万t,两者相差达105.7倍。输沙量年内分配基本集中在汛期,汛期输沙量占全年的99%以上。

昕水河流域输沙量年内分配极不均匀,汛期5~9月输沙量占年输沙量的99.7%,且集中分配在汛期几次暴雨洪水,其洪水输沙量占年输沙量的99.5%,输沙量年际变化很大,最大年输沙量与最小年输沙量相差近200倍。年均含沙量122kg/m 3 ,最大含沙量610kg/m 3 ,属高含沙水流。

各支流泥沙粒径差别很大,窟野河王道恒塔站1966~2002年悬移质平均粒径为0.14mm,中数粒径为0.082mm,而泾河庆阳站1958~2002年悬移质平均粒径为0.034mm,中数粒径为0.026mm。前者平均粒径和中数粒径分别是后者的4倍和3倍。

2.4 水土流失及水土保持情况

2.4.1 水土流失特点

在自然和人为双重因素作用下,项目区水土流失呈现出面积广,侵蚀类型复杂,侵蚀强度大,侵蚀过程集中,泥沙流失总量大和水土流失危害严重等特点。

项目区水土流失面积占总面积的89.9%,其中陕西省的延河流域、佳芦河流域,内蒙古的伊盟地区水土流失面积占总面积的95%以上。项目区土壤侵蚀以水力侵蚀为主,重力侵蚀活跃,部分地区为风蚀和风、水蚀两相复合侵蚀。

在黄土丘陵沟壑区和黄土高塬沟壑区,侵蚀类型以水力侵蚀为主,侵蚀形态以面蚀、浅沟侵蚀、切沟侵蚀和冲沟侵蚀为主。在侵蚀沟头多为跌水状或陡崖状,由溯源侵蚀、沟岸崩塌、沟底冲淘等形成不同的形态,伴生有强烈的重力侵蚀。黄土丘陵沟壑区土壤侵蚀模数达1~3万t/km 2 ·a,黄土高塬沟壑区土壤侵蚀模数达0.2~0.5万t/km 2 ·a,水力侵蚀主要发生在汛期,尤其以7~8月最为严重。

风沙区以风蚀为主,兼有水蚀,严重的风蚀使土地沙化、草场退化,成为沙尘暴的策源地。风沙区由于沙地透水性强,降雨不易形成径流,水力侵蚀模数一般在0.03万t/km 2 ·a,但风蚀严重,植被破坏后形成流动沙丘,土壤侵蚀达2000万t/km 2 ·a。风蚀一般发生在春季。

另外由于人类活动影响加剧,显著地改变了土壤侵蚀的发展方式及侵蚀程度,诸如人工采石挖土、开矿、建宅、筑路等产生的大量废弃物,大大加剧了泥沙产量。

项目区土壤侵蚀类型区划如图2-8(见附录)。

2.4.2 水土流失危害

1)项目区严重的水土流失使生态环境日趋恶化,加剧了干旱等自然灾害的发生,造成了耕地面积减少,土壤肥力下降,农作物产量降低,人地矛盾突出,形成了“越穷越垦、越垦越穷”的恶性循环。同时造成项目区交通不便、人畜饮水困难,加剧了贫困,严重制约着区域经济社会的可持续发展。

2)水土流失致使大量泥沙淤积在下游河道,严重威胁着黄河防洪安全。据有关计算,黄土高原地区严重的水土流失使黄河多年平均输沙量达16亿t,约有4亿t泥沙沉积在下游河床内,造成河床逐年抬高,形成“地上悬河”,直接威胁着下游两岸广大地区人民生命财产安全。

3)泥沙输移和淤积影响着水资源合理、有效利用。项目区水资源相对匮乏,但严重的水土流失使众多水库等水利设施淤积加快,效益不能得到充分发挥,缩短了使用年限,影响了水资源的合理配置和有效利用。同时,泥沙输送入海需要耗费大量水资源,使本以紧缺的水资源更趋紧张。

2.4.3 水土保持治理状况

长期以来,在各级政府领导下,广大水土保持工作者和人民群众,积极开展了保持水土、改善环境、综合治理开发自然资源、发展农村经济、提高人民生活水平的科学研究和生产实践,区域水土流失治理工作取得了很大成就。有效地减少了水土流失和入黄泥沙,同时对改善农业生产条件和生态环境,促进区域经济发展起到了积极的作用。

项目区水土保持治理现状见附录,表2-8、表2-9。 MdCMjZK3iB88AhRaTteRph/pHiJJBDHmuO9FsU2FzpY76ifZkjINPksrCN7BDsQh

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