南阳市丹江口水库及上游流域水土保持规划研究
摘要：为了确保丹江口水源区长期稳定达到南水北调中线工程水源地水质要求，经过深入细致的研究和实地勘查水土流失分布及成因，根据南阳项目区不同的地理和社会特征有针对性地提出了行之有效的治理措施，并进行了工程总体布局、投资估算和实施效益分析。
关键词：南水北调 水源区 水土保持 研究
1.流域概况
丹江口库区及上游流域为南水北调中线工程的水源区，包括汉江和丹江两大水系，涉及陕、甘、豫、鄂、渝、川6省(市)48个县(市、区)，土地总面积9.73万平方公里，其中河南省7815.34平方公里，涉及南阳市境内面积为6361.94平方公里，包括西峡3131.57平方公里，淅川2821.46平方公里，内乡376.7平方公里，邓州市32.21平方公里，总耕地面积6.94万公顷，林地37.21万公顷，人口112.58万人，农业人口103.35万人，2000年农业总产值22.66亿元，粮食27271万公斤，人均收入1280元。区域位于河南省西南部伏牛山南麓秦岭东段余脉，属北亚热带北部边缘，南阳盆地温暖半湿润区的西部，为北亚热带季风型大陆性气候，全区气候温和，湿润，四季分明，雨量充沛，多年平均降雨量820毫米，多年平均径流深230毫米，年平均日照时数2033小时，无霜日数232天，光热资源、水资源丰富，适宜南北植物生长，种类繁多。伏牛山主脉老界岭由西向东穿越项目区北部边界，整体地形呈北高南低走势，北部基本上为海拔1000米以上的中山区，山高坡陡，层峦叠障，南部为丹江口水库库区及环库丘陵垄岗区，地形破碎，岗岭起伏，中部西峡与淅川两县交界处仍属伏牛山南麓浅山区，自西北向东南倾斜延伸，其南北两侧均为丘陵岗坡，沟壑纵横，地形十分复杂,区域地质岩性北部以古生代变质片岩、碳酸盐岩和中生代燕山期岩浆岩为主，中部主要分布为沉积岩、变质岩区，在丹江以南仍以沉积石灰岩为主，在丹江沿岸，从荆关—大石桥—马蹬，属淅川县狭长的红色盆地区，为白垩纪第三纪，主要是红色泥沙岩、页岩、砾岩，由于地质构造原因，造成区域中南部大范围石灰岩山地。
2.水土流失现状
根据2000年全国第三次遥感调查统计区域内现有水土流失面积3369.01平方公里，占土地总面积的53%，年平均土壤侵蚀模数2938吨/平方公里·年，水土流失程度大致以浅山丘陵区的中、强度流失逐渐向中山区的轻、微度流失变化。大部分发生在丹江口水库环库区周边的浅山丘陵区和人口集中、植被差、养殖和农业种植区以及便利，开发建设项目比较集中的区域，强度流失面积446.87平方公里，中度流失1369.7平方公里，轻度流失1552.44平方公里，分别占流失面积的13%，41%和46%。年均土壤侵蚀量990万吨，流域内的水土流失可分为面蚀、沟蚀、泥石流和重力侵蚀，又以面蚀和沟蚀面积大，侵蚀量也最多，面蚀多发生在项目区中部和浅山丘陵区，以农业种植业为主，坡耕地多，覆盖差，不能涵养水分，沟蚀多发生在丹江口水库周围，人多地少，缺粮少柴，土地垦植指数较高，泥石流主要发生在中、浅山区，土质松懈，植被差，坡度陡的区域。流域水土流失强度分级面积及流失量见表1-1。
微度流失区和轻度水土流失区是以土壤平均侵蚀模数小于200～500吨/平方公里·年和小于2500吨/平方公里·年界定，总面积为4545.37平方公里，其中轻度水土流失面积1552.44平方公里，微度流失区面积2992.93平方公里。中山区占45%以上，浅山区为28%，丘陵区为27%，主要分布在西峡中山区和淅川西北山区、丹南山区，海拔较高，山体完整，居民少，森林茂密，交通闭塞，植被覆盖率较高，另外大部分水平梯田、水田及建筑区，水域也包括在内，流失形式以面蚀为主，兼有沟蚀。
南阳市丹江口水库及上游流域水土流失强度分级面积及流失量
表1-1
水土流失强度 | 水土流失面积 (平方公里) | 占总面积 (%) | 侵蚀模数 (吨/平方公里·年) | 年流失量 (万吨) |
轻度 | 1552.44 | 24.5 | 1750 | 271.68 |
中度 | 1369.7 | 21.5 | 3250 | 445.15 |
强度 | 446.87 | 7 | 6106 | 272.86 |
小计 | 3369.01 | 53 | 2938 | 989.69 |
微度 | 2992.93 | 47 | ＜200～500 | |
合计 | 6361.94 | 100 |
中度流失区平均土壤侵蚀模数2500～5000吨/平方公里·年，总面积1369.7平方公里，其中中山区占不足20%，浅山区40%以上，丘陵区40%，主要分布在西峡县南部山区，南部凹槽以北的低山地区以及灌河、淇河、等沿河两岸的狭窄地区和淅川、内乡、邓州的环丹江口水库浅山丘陵区，主要特点是人口密度较大，交通方便，植被覆盖率较低，小于30%，耕地多为坡耕地，荒山荒坡面积大，流失形式以面蚀(含鳞片状面蚀)为主，兼有沟蚀，局部地域有滑坡，泥石流等重力侵蚀。
强度流失区平均土壤侵蚀模数为5000～8000吨/平方公里·年，总面积446.87平方公里，约占水土流失面积的7%，其中中山区占10%，浅山区为45%，丘陵区占44%，主要分布在西峡312国道沿线，淅川、邓州环丹江口库区等植被覆盖率较低的荒山荒坡和坡耕地上，以面蚀、沟蚀为主要形式，兼有局部的滑坡、崩塌、泥石流等重力侵蚀。
引起水土流失的原因主要包括因素和人为因素。自然因素引起水土流失主要与地貌、土壤、植被、岩性、降水有关，具体表现在以下几个方面：(1)地貌：该流域易发生水土流失区域的地貌特征是山岭起伏，沟壑交错，地形破碎，坡度陡，植被少，除少量河滩平地外，坡度陡于5度的土地面积占总面积的81%，25度以上为32%，为水土流失的发生提供了地形条件。(2)土壤、岩性：区域内岩石裂隙少，粘重土壤数量较大，土层薄，且松懈，特别是岩性易风化，抗侵蚀能力低，尤其是广泛分布于浅山丘陵地区的石灰岩、变质片岩，抗侵蚀能力更差，风化严重，因而对降雨冲击的抵抗力较弱。(3)降水：受季风和地形的影响，降雨量大且60%以上集中于汛期，使得流域内暴雨集中，强度大，历时短，入渗有限，地表径流量较大，是水土流失的主要动力，根据西峡县五里桥水文站的资料，多年平均降雨量878毫米，从历年同期暴雨和泥沙输沙量关系看，暴雨越大，泥沙流失也越多。(4)植被：植被覆盖率、森林郁闭度低，使枝叶截流及根系固土保水能力减退，增加了水土流失。
人为因素主要是由人类不合理的社会活动引起的水土流失，主要表现是：(1)上长期以来片面强调粮食生产，引起毁林，毁草开荒和陡坡开荒，破坏大地植被，不合理地扩大粮食种植面积，坡耕地面积已达4万公顷，其中25°以上坡耕地面积1.26万公顷；(2)农民生活燃料绝大部分仍然沿袭千百年来的烧柴习惯，加上片面追求效益，无计划地乱砍滥伐林木,草场牧坡过牧、乱割现象严重，森林、植被消耗量大于生长量，使森林蓄积和有林地面积不断减少，森林覆盖率降低，造成大量的荒山荒坡，据统计，荒地面积已达11.34万公顷；(3)在农业用地中采取了不合理的耕作方式，沟埂均未及时整修，在林业生产中，不注意水土保持工程的整修和加固，使林业生产和水土保持对立起来，结果使土层变薄，保肥保水能力越来越弱，最终加剧了水土流失；(4)山坡和坡耕地的排水系统不完善，管理维修不及时，现有的拦淤工程设施少，也为水土流失提供了条件。(5)近年来随着经济建设的和国家西部大开发战略的实施，拥有丰富自然资源的水源区加大了基础设施等开发建设项目的建设力度，由采矿、修公路等人为产生的新的水土流失呈加剧之势，已经越来越成为引起水土流失的主要成因，再加上原有水土流失尚未得到全面治理，水源区水土流失已经制约了当地生态环境改善和经济社会可持续发展，给南水北调中线工程产生了诸多不利影响，因此加强这一地区的水土保持工作是十分迫切和必要的。
4.规划原则
为落实温家宝总理关于“汉丹江流域水污染防治和水土保持工作应及早规划，纳入南水北调中线总体方案”的批示，实现丹江口库区及上游地区的经济可持续发展和环境保护的可持续发展，确保丹江口库区的长治久安，确保水源区长期稳定达到南水北调中线工程水源地水质保护要求，依据《中华人民共和国水土保持法》、《全国生态环境保护纲要》和《丹江口库区及上游水土保持规划编制大纲》等、法规、规章和相关规范性文件，坚持以预防为主，人工治理与生态自我修复相结合；社会经济发展和库区生态环境保护相结合；加强预防监督和开展动态监测相结合为原则，统筹规划，突出重点，对丹江口库区及上游水土保持工程的历史及现状进行深入细致的研究，对未来的水土保持工作做出全面规划，并制定行之有效的水土流失防治措施。
5.总体布局
项目区内水土流失的程度，在不同地形及相同地形的不同部位都存在着差别，这种差别是由各种不同的自然因素和人为因素造成的，为了因地制宜的指导水土保持治理工作，综合地形、地貌、水文、气象等因素，按照地貌类型的相同性，水土流失程度的一致性，水土流失特点的相似性，生产发展方向的共同性和项目区划的完整性，遵照地区分布的，重点解决土地利用结构上的矛盾，以县、乡为单位，以小流域为单元，根据规划范围内各地不同的自然条件、资源状况、社会经济和水土流失特点，将规划区分为三种水保治理区，分别为中山区、浅山区、丘陵区，三种类型区占流域面积分别为33.2%，35.2%，31.6%，在规划中因地制宜，分别采取多种防治措施实现规划区内水土流失的彻底治理。
中山区水土流失面积1025.95平方公里，多属轻度流失，区域内水土流失以重力侵蚀和山洪危害最大，其次在局部人为开垦的陡坡荒地上经常发生剧烈侵蚀，在水土保持措施上，根据该区面积大，人口稀，劳力不足，自然植被较好的特点，首先应以封山育林为主，采取森林保护措施，健全管护制度，结合人工造林，疏林补植，飞播造林，提高森林覆盖率，加快生态自我修复步伐；其次要坚决制止新的毁林开荒，对大于25度的坡耕荒地实行退耕还林还草；第三，改造土层较厚的缓坡耕地，修建水平梯田，梯坪地，同时在沟道治理中，充分利用本区石多土少的特点，进行闸沟淤地，固定耕地(结合塘、堰、坝等小型蓄排工程)，提高单产，做到沟坡兼治，层层设防，节节拦蓄，形成完整的水土流失防护体系。第四，利用当地丰富的水能资源，以水能梯级开发为重点，发展以电代柴生态工程项目。本区生产发展方向上应以林为主，林、牧结合开发区域特色资源，搞好综合经营。
浅山区水土流失面积1203.5平方公里，其中轻度448.84平方公里，中度流失面积555.08平方公里，强度流失面积199.58平方公里，地表岩性主要由碳酸岩，砂页岩组成，分别具有易溶蚀，易风化的特性，遭暴雨后，侵蚀强烈。该区域坡耕地面积大，植被覆盖率小，水土流失比较严重，在水土保持措施上，以荒山、荒坡治理和坡耕地改造为重点，调整土地利用结构，妥善安排各业占地比例，在解决基本农田少，荒山荒坡面积大等问题的同时，着力营造水保林，水源涵养林；要使陡坡耕地有计划有步骤的退耕，缓坡耕地要逐步改造成水平梯田，积极发展经济林草，扩大经济林种植比例，建设具有本地特色的干鲜杂果基地，搞好沟道工程体系建设，主要是沟头防护和修建小型淤地坝分散拦蓄、节节阻流，防治水土流失，在有条件的地区发展以电代柴、以气代柴等生态节能工程。
丘陵区水土流失面积1139.56平方公里，中度水土流失面积532平方公里，强度水土流失面积198.18平方公里，轻度409.38平方公里，以中强度水土流失为主，是项目区内水土流失最为严重的区域，要把植被建设放在首位，搞好荒坡的育林育草，因地制宜发展水保林，经济林和薪炭林及人工种草，对坡耕地坚决采取退耕还林或改造为水平梯田的措施改良农田，变“三跑田”为“三保田”，坡面造林整地工程以鱼鳞坑，挖大穴为主，扩大拦蓄能力，栽树种草营造经济林基地，毛沟内修谷坊，建库塘拦沙蓄水，冲刷坍塌严重的河岸段修堤防，固定河床，以小流域为单元集中连片综合治理，同时加强水土保持预防监督与重点防治，使开发建设与防治水土流失同步进行。
根据划定的水土流失不同类型区因地制宜配置治理措施。以县为单位以小流域为单元综合治理，坚持工程措施、林草措施、耕作措施相结合的原则，建立小流域综合防治体系，发挥其群体作用，才能收到预期的效果。小流域综合防治体系，是各项措施在流域内依据不同的自然特点和利用方式，按一定的结构配置的综合体系。具体包括坡面防治体系和沟道防治体系两部分。二者相辅相成、有机联系、紧密结合、缺一不可。从而发挥其综合效益，促进生态平衡，使农、林、牧、副、渔各业彼此促进，协调发展。
主要工程措施有：坡改梯工程24050公顷，水保林工程103115公顷，经果林60516公顷，种草16846公顷，封禁治理129204公顷，保土耕作3170公顷，修建塘坝764座，谷坊4380座，窖池5391座，沟渠2694公里，沉沙池10443个，沼气池60979座、以电代柴工程项目15处、河道整治工程128公里、中小型蓄水工程10座、水土保持科技推广站1处以及水土保持监测系统和管理工程等。同时结合生态林建设，开发有区域特色的西峡猕猴桃、淅川大枣、柑桔、板栗等经济林基地，发展龙须草等优良水土保持草种种植面积并积极推行保土耕作技术，形成工程措施生物措施相结合的立体生态防护体系，实现山、水、田、路综合整治，农、林、牧、渔综合发展，最终达到山青水秀，资源优化、生产上规模、经营有特色、农民增收、农业增产，使南水北调中线工程水源区生态环境全面实现可持续发展。
依据2003年水利部“水总（2003）67号”文有关编制规定和定额进行工程估算，南阳市丹江口库区及上游水土保持程总投资309871万元，按计划分期分阶段完成，确定基准年为2000年，使之与南水北调工程相对应，规划起始年为2004年，近期目标水平年为2010年，使水源区水土流失治理程度达到80%以上，总投资为263098万元，远期目标水平年为2020年，完成总投资的剩余部分46773万元，使水源区水土流失实现全部治理，使丹江口库区长期稳定达到Ⅱ类水质标准。
6.效益分析
根据已成小流域水土流失治理综合效益指标分析，按有、无该项目对比增量效益估算，项目区建成后，农地梯田化程度达到94%，人均经果林面积0.07公顷，植被覆盖率83%，可使土壤涵养水源量增加21664万立方米，每年减少水土流失量804.5万吨，削减洪峰总量1.98亿m3/年，减免旱灾调节径流量5324万m3,同时各项水土保持措施在高效农田建设、经果木林草种植，以及其它林业资源方面累计可产生直接经济效益70043万元。
依据《水利工程经济评价规范》对水源区水土保持项目进行国民经济评价，经济内部收益率为17%＞12%，经济净现值为7.47亿元，经济效益费用比为1.4＞1，由此可见，该工程经济效益显著，社会效益生态环境效益更大，对保护丹江口水库水质和区域经济发展具有深远的意义。
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[1] 全国生态环境建设规划，国家计委 1998.11
[2] 全国生态环境保护纲要， 国家环保总局 2000.12
[3] 水土保持综合治理规范， 国家技术监督局 标准出版社，1996
[4] 王礼先 水土保持学〔M〕北京：林业出版社，1997.8.
[5] 李怀甫 小流域治理理论与方法〔M〕北京：中国水利水电出版社，1998.5
[6] 南阳市国民和社会“十.五”计划纲要 南阳市政府 2001.4
A Research for the planning of the soil and Water Conservation of Danjiangkou Reservoir and It’s Upstream Valley of Nanyang City
Abstract：In order to make Danjiangkou’s water resource district fullfill quality requirments of Central line projects for diverting water from the south to the north steadily, this thesis put forward how to bring it under control effectively and make overall scheme of project, investment estimate and analysis of economic benefit by researching into the spread and factor of soil erosion, the different physical geography and social economic features in Nanyang.
Key words ：south water to north, water resource district, soil and water conservation,research