皇甫川流域水沙特性分析及其治理对策(一)
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摘要：作者对皇甫川流域从径流泥沙来源、水沙特性、水沙变化趋势等方面进行了较为深入地分析和研究，据此提出皇甫川流域近期治理方略是：以沟道坝系建设为切入点；积极推进林草植被建设；对砒砂岩地区实行大面积封禁治理。流域近期至2010年，治理的重点建议放在十里长川、沙圪堵至皇甫区间和沙圪堵以上的纳林川左岸。
关键词：水沙特性 水沙来源 沙变化趋势 治理对策 皇甫川
1 流域概况及水土流失特点[1]
皇甫川流域位于黄河中游河口镇至龙门区间的右岸上段，是黄河流域主要的多沙粗沙区，多年平均(1956～1998年)输沙量0.505亿t。皇甫川发源于内蒙古自治区达拉特旗南部敖包梁和准格尔旗西北部的点畔沟一带，在陕西省府谷县巴兔坪汇入黄河，干流长137km，河道平均比降2.7‰；流域面积3246km2，其中水土流失面积3215km2，占流域总面积的99.0%。皇甫川流域水系主要由干流纳林川和支流长川组成。干流沙圪堵以上(纳林川)河道长70km，河道平均比降4.3‰，面积1351km2，占流域总面积的41.6%；长川河道长75km，河道平均比降5.7‰，流域面积702km2，占流域总面积的21.6%。皇甫川流域按照侵蚀程度和地表土层覆盖的差异，大致可分为三个水土流失类型区：
1.1 砒砂岩丘陵沟壑区 主要分布于流域西北部纳林川两岸的虎石沟、圪秋沟、干昌板沟和尔架麻沟，面积948km2，占皇甫川流域总面积的29.2%，沟壑密度平均为7.42km/km2。该区水土流失极为严重，地形切割十分破碎，坡陡沟深，植被覆盖度很低，基岩大面积外露。区内侵蚀以水蚀为主，复合重力侵蚀。
1.2 黄土丘陵沟壑区 主要分布于流域的东部和西南部，面积1756km2，占流域总面积的54.1%，沟壑密度在5km/km2～9km/km2之间。该区黄土层较厚，呈现较典型的黄土梁峁和黄土沟谷地貌，除部分梁峁和缓坡地为耕地外，多为天然草场，植被覆盖度为20%左右。区内土壤侵蚀以水蚀为主，水蚀、风蚀和重力侵蚀交替发生。
1.3 沙化黄土丘陵沟壑区 面积542km2，占流域总面积的16.7%，主要分布在纳林川中下游以东到长川以西地区和库布其沙漠边缘，平均沟壑密度为4.2km/km2，地表沙化严重，以风蚀为主要侵蚀方式，呈现出风、水蚀复合侵蚀的景观。
2 降雨、径流、泥沙特性
皇甫川流域水文泥沙特征值统计见表1。
表1 皇甫川流域水文泥沙特征值统计
水文站名
年代
PN/mm
PX/mm
WN/万m3
WX/万m3
WH/万m3
WS/万t
WXS/万t
皇甫水文站
1956-1965
1970-1979
1980-1989
1990-1998
1956-1998
430.0
372.0
343.0
397.6
389.5
323.6
313.3
268.6
290.6
301.5
19210
17580
12710
9870
15360
14720
15010
10880
8930
12680
13860
13720
9230
7940
11510
6200
6250
4280
2810
5050
6050
6230
4240
2790
4990
注：表中PN、PX分别代表年降雨量和汛期降雨量；WN、WX、WH分别代 表年径流量、汛期径流量和洪水径流量；WS、WXS分别代表年输沙量和汛期输沙量。
2.1 降雨特性 皇甫川流域多年平均降水量389.5mm，降水分布总的趋势是由东南向西北递减。最大降水月份一般出现在7月，最小降水月份出现在11月，连续四个月最大降水均出现在汛期，汛期降水量占年降水量的78%以上，约50～60%的降雨量集中在7、8两月。皇甫川流域和窟野河一带又是河龙区间的暴雨中心之一。皇甫川暴雨最明显的特征是：历时短，笼罩面积小，强度大，年际变化大。一次降雨过程的洪水、泥沙特征很大方面依赖于暴雨，暴雨是产洪产沙的原动力。暴雨产洪量一般可占汛期水量的24.3～76.7%，暴雨产沙量可占汛期沙量的37.6～95.3%[2]。皇甫川暴雨大多数降落在纳林川，暴雨中心多出现在流域的西北部。
2.2 径流特性 皇甫水文站多年平均径流量15360万m3，径流深48.0mm。皇甫川流域径流的特点是：蒸发旺盛，径流量小，产流不均匀，年际变化大，年内分配很不均匀。径流泥沙不仅集中在汛期，而且多集中在几次大洪水。多年平均汛期径流量占年径流量的82.6%，洪水径流量占74.9%；纳林川沙圪堵站以上流域，一场占年均雨量38.6%的暴雨，可产生占年均径流量66%的径流，极易形成较大的洪水灾害。皇甫川流域地面径流发育，沙圪堵以上的砒砂岩区地下径流占年径流的比例仅为18.7%。
2.3 泥沙特性 皇甫川流域泥沙特点是：产区集中，侵蚀强度大，洪水含沙量高。流域经常出现高含沙水流，基岩风化壳和黄土区是皇甫川流域泥沙的主要产区，其中基岩风化壳则是粗泥沙的主要来源区，而黄土和深度风化的页岩提供了一定数量的细颗粒泥沙，从而形成了产生高含沙水流的有利条件。皇甫川高含沙水流最大含沙量为1570kg/m3,洪水平均含沙量达422kg/m3，悬沙粒径大于0.05mm的粗沙多年平均(1954～1998年)来量为2970万t，占对应多年平均产沙量的58.3%，在河龙区间诸多支流中来沙组成最粗。