小型蓄水用水工程的作用在于将坡地径流及地下潜流拦蓄起来,减少水土流失危害,灌溉农田 提高作物产量。小型蓄水用水工程包括小水库、蓄水塘坝、淤滩造田、引洪漫地、引水上山等。 在规划布设小流域综合治理措施时,不仅应当考虑水土保持工程措施与生物措施、农业耕作措施 之间的合理配置;而且要求全面分析坡面工程、沟道工程、山洪排导工程及小型蓄水用水工程之间的 相互联系,工程与生物相结合,实行坡沟兼治,上下游治理相配合的原则。水土保持工程措施的洪水 设计标准根据工程的种类、防护对象的重要性来确定。坡面工程均按5~10a一遇24h最大暴雨标准设 计。治沟工程及小型蓄水工程防洪标准根据工程种类、工程规模确定。淤地坝、拦沙坝、小型水库 般按10~20a一遇的洪水设计,50~-100a一遇的洪水校核。引洪漫地工程一般按5~10a一遇的洪水设计。 小流域综合治理一项系统工程,包括多种措施。随着系统工程的发展,在水土保持工程规划设计 中,将会更广泛地应用系统工程理论。另外,为了使水土保持工程的设计与施工现代化,将逐步推广 应用计算机辅僵设计方法与先进的施工机械设备 水土保持的成就与作用 (一)水土保持的成就 水土保持( soil and water conservation)是指防治水土流失,对山丘区、风沙区水土资源的保护、改良与合理利用。(《中 国大百科全书·水利卷》第394页)。从这个定义中可以看出 (1)水土保持是山丘区和风沙区水及土地两种自然资源的保护、改良与合理利用,而不仅限于土地资源,水土保持不 等同于土壤保持 (2)保持( conserv ation)含义不仅限于保护,而是保护、改良与合理利用( protection, improvement and rational use) 水土保持不能单纯地理解为水土保护、土壤保护,更不能等同于土壤侵蚀控制( erosion control) (3)水土保持的目的在于充分发挥山丘区和风沙区水土资源的生态效益、经济效益和社会效益,改善当地农业生态环 境,为发展山丘区、风沙区的生产和建设,整治国土、治理江河,减少水、旱、风、沙灾害等服务 中国大百科全书中关于水土保持学科的概念与1991年颁布的《中华人民共和国水土保持法》中所规定的水土保持学工 作的业务范围是一致的。《水土保持法》第一条规定:“为预防和治理水土流失,保护和合理利用水土资源,减轻水 旱、风沙灾害,改善生态环境,发展生产,制定本法” 50年代以来,在党中央和国务院的重视和关怀下,我国的水土保持由试验、示范、推广到全面发展,取得了显著的成 绩。据统计,截止1998年底,全国累计完成综合治理面积78万km2,其中,修梯田、建坝地等共11.87万km2,栽 植水土保持林和经济林40万km2,种草4万km2,还兴修了上亿处蓄水保土工程。就黄河流域而言,到1997年底, 全流域治理了41.1%的水土流失面积。其中,黄土高原地区共在坡耕地上修建水平梯田432万km2,建设其他类型基 本农田1.33万km2,在沟道和田间修建各类小型水利水土保持工程300多万处(座)、淤地坝10万座,在多沙、粗沙 区结合小流域综合治理建设治洶骨干工程984座。全区治理面积累计达166万km。从长江流域来看,据《长江流域 水利统计年鉴》所示,至1997年底,全流域已累计治理水土流失面积2104万km2,从海河流域来看,据统计年鉴所 示,从1949~1997年,全流域累计治理水土流失面积799万km2。这些水土保持措施,在改变农业生产条件,促进农 业持续发展和脱贫致富,减少江河湖库泥沙淤积,改善生态环境方面发挥了十分显著的作用。 (1)1980年“水土保持小流域治理”正式提出以后,使以往的由措施单一的分散治理转向以大流域为骨干,以小流 域为单元,实行全面规划,林草措施、工程措施与保土耕作措施相结合,山、水、田、林、路统筹安排,进行综合治 理的全新阶段。水土流失治理速度由原来每年治理几千平方公里发展到3万km2,1998年首次突破5万km2。 (2)由多年来单纯抓治理逐步转向以预防为主,加强了监督管理,部分地区初步改变了边治理边破坏、破坏大于治理 的局面。尤其从1991年《水土保持法》颁布实施以来,开始进入了依法防治水土流失的新阶段 (3)199》年以来,为了顺应社主义市场经济的发展,水土流失治理由单纯的生态防护型合理转向综合开发型治理 综合经营流域自然资源。治理保护与开发利用相结合,经治理促开发,以开发保治理。通过治理将大量水土流失严重 的低产劣质土地改造成为高产、优质、高效的土地。以市场为导向,发展小流域经济,在保持水土、改善环境的同时, 争取最大的经济效益。生态效益、经济效益与社会效益融为一体,使农民得到实惠,也使水土保持获得了强大的生命 6
6 小型蓄水用水工程的作用在于将坡地径流及地下潜流拦蓄起来，减少水土流失危害，灌溉农田， 提高作物产量。小型蓄水用水工程包括小水库、蓄水塘坝、淤滩造田、引洪漫地、引水上山等。 在规划布设小流域综合治理措施时，不仅应当考虑水土保持工程措施与生物措施、农业耕作措施 之间的合理配置；而且要求全面分析坡面工程、沟道工程、山洪排导工程及小型蓄水用水工程之间的 相互联系，工程与生物相结合，实行坡沟兼治，上下游治理相配合的原则。水土保持工程措施的洪水 设计标准根据工程的种类、防护对象的重要性来确定。坡面工程均按 5~10a 一遇 24h 最大暴雨标准设 计。治沟工程及小型蓄水工程防洪标准根据工程种类、工程规模确定。淤地坝、拦沙坝、小型水库一 般按 10~20a 一遇的洪水设计，50~100a 一遇的洪水校核。引洪漫地工程一般按 5~10a 一遇的洪水设计。 小流域综合治理一项系统工程，包括多种措施。随着系统工程的发展，在水土保持工程规划设计 中，将会更广泛地应用系统工程理论。另外，为了使水土保持工程的设计与施工现代化，将逐步推广 应用计算机辅僵设计方法与先进的施工机械设备。 二、水土保持的成就与作用 （一）水土保持的成就 水土保持（soil and water conservation）是指防治水土流失，对山丘区、风沙区水土资源的保护、改良与合理利用。（《中 国大百科全书•水利卷》第 394 页）。从这个定义中可以看出： （1）水土保持是山丘区和风沙区水及土地两种自然资源的保护、改良与合理利用，而不仅限于土地资源，水土保持不 等同于土壤保持。 （2）保持（conservation） 含义不仅限于保护，而是保护、改良与合理利用（protection,improvement and rational use）。 水土保持不能单纯地理解为水土保护、土壤保护，更不能等同于土壤侵蚀控制（erosion control）。 （3）水土保持的目的在于充分发挥山丘区和风沙区水土资源的生态效益、经济效益和社会效益，改善当地农业生态环 境，为发展山丘区、风沙区的生产和建设，整治国土、治理江河，减少水、旱、风、沙灾害等服务。 中国大百科全书中关于水土保持学科的概念与 1991 年颁布的《中华人民共和国水土保持法》中所规定的水土保持学工 作的业务范围是一致的。《水土保持法》第一条规定：“为预防和治理水土流失，保护和合理利用水土资源，减轻水、 旱、风沙灾害，改善生态环境，发展生产，制定本法”。 50 年代以来，在党中央和国务院的重视和关怀下，我国的水土保持由试验、示范、推广到全面发展，取得了显著的成 绩。据统计，截止 1998 年底，全国累计完成综合治理面积 78 万 km2，其中，修梯田、建坝地等共 11.87 万 km2，栽 植水土保持林和经济林 40 万 km2，种草 4 万 km2，还兴修了上亿处蓄水保土工程。就黄河流域而言，到 1997 年底， 全流域治理了 41.1%的水土流失面积。其中，黄土高原地区共在坡耕地上修建水平梯田 4.32 万 km2，建设其他类型基 本农田 1.33 万 km2，在沟道和田间修建各类小型水利水土保持工程 300 多万处（座）、淤地坝 10 万座，在多沙、粗沙 区结合小流域综合治理建设治沟骨干工程 984 座。全区治理面积累计达 16.6 万 km2。从长江流域来看，据《长江流域 水利统计年鉴》所示，至 1997 年底，全流域已累计治理水土流失面积 21.04 万 km2，从海河流域来看，据统计年鉴所 示，从 1949~1997 年，全流域累计治理水土流失面积 7.99 万 km2。这些水土保持措施，在改变农业生产条件，促进农 业持续发展和脱贫致富，减少江河湖库泥沙淤积，改善生态环境方面发挥了十分显著的作用。 （1）1980 年“水土保持小流域治理”正式提出以后，使以往的由措施单一的分散治理转向以大流域为骨干，以小流 域为单元，实行全面规划，林草措施、工程措施与保土耕作措施相结合，山、水、田、林、路统筹安排，进行综合治 理的全新阶段。水土流失治理速度由原来每年治理几千平方公里发展到 3 万 km2，1998 年首次突破 5 万 km2。 （2）由多年来单纯抓治理逐步转向以预防为主，加强了监督管理，部分地区初步改变了边治理边破坏、破坏大于治理 的局面。尤其从 1991 年《水土保持法》颁布实施以来，开始进入了依法防治水土流失的新阶段。 （3）1992 年以来，为了顺应社主义市场经济的发展，水土流失治理由单纯的生态防护型合理转向综合开发型治理， 综合经营流域自然资源。治理保护与开发利用相结合，经治理促开发，以开发保治理。通过治理将大量水土流失严重 的低产劣质土地改造成为高产、优质、高效的土地。以市场为导向，发展小流域经济，在保持水土、改善环境的同时， 争取最大的经济效益。生态效益、经济效益与社会效益融为一体，使农民得到实惠，也使水土保持获得了强大的生命 力
(4)突出重点,集中治理,形成了点面结合的新格局。80年代以来,国家和地方开始选择一些水土流失严重地区作 为治理重点,实行集中治理、连续治理和规模治理,发挥整体效益,对面上治理起到了示范推动作用,也充分体现了 水土保持在生态环境建设中的主体地位。20年来,全国列入试点、重点治理的小流域已达2万余条,已完成5000多 (5)水土保持改革日渐深入,全社会办水土保持的新机制逐步形成。治理的组织形式由集体统一治理发展为承包、租 赁、股份合作等多种形式。在建立多元化、多渠道、多层次的水土保持投资体系方面取得进展,拓宽了资金渠道。拍 卖“四荒”(荒山、荒沟、荒丘、荒滩)使用权,加快了治理开发步伐。城市水土保持正在成为水土保持工作的新领域 水土保持部门增强了自身活力,提高了服务功能 (二)水土保持的作用 江河上游水土保持即从小流域为单元的水土保持综合治理,包括调整土地利用结构、林草措施、工程措施、农业技术 措施以及监督管理措施。山区水土保持小流域综合治理的作用,主要有以下几方面: 1.增加蓄水能力,提高降水资源的有效利 水土保持流域综合治理措施可增加拦蓄降水资源的能力,在解决山丘区农村人畜饮水困难的同时,可缓解农业生产缺 水问题,增加抗御旱灾能力。同时,水土保持综合治理增加了植物(含作物)的面积和生物产量,改水分无效蒸发为 有效蒸腾,提高了降水资源的利用率。 黄河流域中上游部分地区经水土流失综合治理后,9年代与50-60年代初相比,平均每年多拦蓄降水3.17万m3/km2 相当于32mm的降水量,即综合治理可提高蓄水能力近32mm。地处半湿润地区海河流域和湿润地区的长江流域,水 土保持増加拦蓄降水的能力比黄河流域还要成倍增加,但目前仅有小流域的观测结果。在海河流域,面积为21.8km2 的北京市延庆县汉家川小流域,经多年治理后,流域的降水拦蓄能力增加了11.2万m3/(km2·a),相当于112mm:长 江流域的江西省兴国县塘背河小流域,水土流失综合治理年增加降水拦蓄能力达210mm。 2.削洪增枯,提高河川水资源的有效利用率 由于水土流失综合治理增加了流域降水的拦蓄能力,改变了地表径流和地下径流的分配格局和时序,从而在一定程度 上改变河川径流的年内分配,削减洪峰流量,增加枯水流量。水土保持的削峰作用大小以决于雨情、地形、土壤、基 岩、流域前期储水状况、水土保持措施实效及流域尺度等许多因素。但总的来看,在小流域尺度上,水土保持对洪水 的消减能力是显著的,可达30%%70%在大江大河洪峰流量的形成主要受流域降雨因素的影响,其中包括雨区范围 暴雨中心位置、降雨的时空变化、前期降雨(流域土壤湿润)状况等,大流域尺度效应对洪峰流量的影响很大,局部 地区的水土保持削峰效应相当于大流域的洪峰流量难以显示出来,但是,随着大流域内水土流失综合治理面积的扩大 和治理程度的提高,其消减洪峰流量的作用也必将在大流域内显示出来。 由于水土保持改善了流域水文环境,减小了洪流量,促进了降水资源向地下水的转化进而增加枯水期对河川径流的补 给量,黄河流域的大理河(流域面积3560km2)在每年7~9月拦蓄的洪水径流,有40%在非汛期释放出来,增加了河 川基流 3.对河川年总径流量的影响 水土流失综合治理拦蓄了降水用于当地的生产、生活和改善生态环境,就必然在一定程度上减少进入河川的总径流量 水土保持对于湿润地区的河川年径流量影响不大。对于大部分面积处于干旱半干旱地区的黄河流域而言,水土保持减 少黄河年总径流的作用随着治理面积的扩大和治理程度的提高逐渐加强。据统计分析,目前,黄土高原水土流失综合 治理面积约占总流失面积的1/3,且治理标准不太高的情况下,由于水土保持措施而减少的河川径流总量为8亿-10亿 江流域渠江碧溪水文站,流域面积1970km2,1989年实施重点治理后,8年多年均径流量减少了4.512亿m3,占治 理前年径流量的27,2%。通过水文分析,求得降雨因素的影响使径流量减少了2.122亿m3,水土保持因素使年径流量 减少了2.390亿m3,占治理前多年年均径流量的144%,相当于减少径流约120万m3/(km2·a)。采用此项指标推算, 长江全流域现已治理面积21.04万km2,每年减少河川径流总量约250亿m3 4.控制土壤侵蚀,减少河流泥沙 水土流失综合治理对于土壤水蚀采取了层层设防的措施,通过以坡改梯为主体的基本农田建设、林草植被建设、土壤 耕作制度的改进以及沟道以淤地坝为主体的工程建设,可以大大降低土壤侵蚀模数,显著地减少进入河川的泥沙量。 7
7 （4）突出重点，集中治理，形成了点面结合的新格局。80 年代以来，国家和地方开始选择一些水土流失严重地区作 为治理重点，实行集中治理、连续治理和规模治理，发挥整体效益，对面上治理起到了示范推动作用，也充分体现了 水土保持在生态环境建设中的主体地位。20 年来，全国列入试点、重点治理的小流域已达 2 万余条，已完成 5000 多 条。 （5）水土保持改革日渐深入，全社会办水土保持的新机制逐步形成。治理的组织形式由集体统一治理发展为承包、租 赁、股份合作等多种形式。在建立多元化、多渠道、多层次的水土保持投资体系方面取得进展，拓宽了资金渠道。拍 卖“四荒”（荒山、荒沟、荒丘、荒滩）使用权，加快了治理开发步伐。城市水土保持正在成为水土保持工作的新领域。 水土保持部门增强了自身活力，提高了服务功能。 （二）水土保持的作用 江河上游水土保持即从小流域为单元的水土保持综合治理，包括调整土地利用结构、林草措施、工程措施、农业技术 措施以及监督管理措施。山区水土保持小流域综合治理的作用，主要有以下几方面： 1. 增加蓄水能力，提高降水资源的有效利用 水土保持流域综合治理措施可增加拦蓄降水资源的能力，在解决山丘区农村人畜饮水困难的同时，可缓解农业生产缺 水问题，增加抗御旱灾能力。同时，水土保持综合治理增加了植物（含作物）的面积和生物产量，改水分无效蒸发为 有效蒸腾，提高了降水资源的利用率。 黄河流域中上游部分地区经水土流失综合治理后，90 年代与 50~60 年代初相比，平均每年多拦蓄降水 3.17 万 m3/km2， 相当于 32mm 的降水量，即综合治理可提高蓄水能力近 32mm。地处半湿润地区海河流域和湿润地区的长江流域，水 土保持增加拦蓄降水的能力比黄河流域还要成倍增加，但目前仅有小流域的观测结果。在海河流域，面积为 21.8km2 的北京市延庆县汉家川小流域，经多年治理后，流域的降水拦蓄能力增加了 11.2 万 m3/（km2•a），相当于 112mm；长 江流域的江西省兴国县塘背河小流域，水土流失综合治理年增加降水拦蓄能力达 210mm。 2. 削洪增枯，提高河川水资源的有效利用率 由于水土流失综合治理增加了流域降水的拦蓄能力，改变了地表径流和地下径流的分配格局和时序，从而在一定程度 上改变河川径流的年内分配，削减洪峰流量，增加枯水流量。水土保持的削峰作用大小以决于雨情、地形、土壤、基 岩、流域前期储水状况、水土保持措施实效及流域尺度等许多因素。但总的来看，在小流域尺度上，水土保持对洪水 的消减能力是显著的，可达 30%%~70%。在大江大河洪峰流量的形成主要受流域降雨因素的影响，其中包括雨区范围、 暴雨中心位置、降雨的时空变化、前期降雨（流域土壤湿润）状况等，大流域尺度效应对洪峰流量的影响很大，局部 地区的水土保持削峰效应相当于大流域的洪峰流量难以显示出来，但是，随着大流域内水土流失综合治理面积的扩大 和治理程度的提高，其消减洪峰流量的作用也必将在大流域内显示出来。 由于水土保持改善了流域水文环境，减小了洪流量，促进了降水资源向地下水的转化进而增加枯水期对河川径流的补 给量，黄河流域的大理河（流域面积 3560km2）在每年 7~9 月拦蓄的洪水径流，有 40%在非汛期释放出来，增加了河 川基流。 3. 对河川年总径流量的影响 水土流失综合治理拦蓄了降水用于当地的生产、生活和改善生态环境，就必然在一定程度上减少进入河川的总径流量。 水土保持对于湿润地区的河川年径流量影响不大。对于大部分面积处于干旱半干旱地区的黄河流域而言，水土保持减 少黄河年总径流的作用随着治理面积的扩大和治理程度的提高逐渐加强。据统计分析，目前，黄土高原水土流失综合 治理面积约占总流失面积的 1/3，且治理标准不太高的情况下，由于水土保持措施而减少的河川径流总量为 8 亿~10 亿 m3。 长江流域渠江碧溪水文站，流域面积 1970km2，1989 年实施重点治理后，8 年多年均径流量减少了 4.512 亿 m3，占治 理前年径流量的 27.2%。通过水文分析，求得降雨因素的影响使径流量减少了 2.122 亿 m3，水土保持因素使年径流量 减少了 2.390 亿 m3，占治理前多年年均径流量的 14.4%，相当于减少径流约 12.0 万 m3/（km2•a）。采用此项指标推算， 长江全流域现已治理面积 21.04 万 km2，每年减少河川径流总量约 250 亿 m3。 4. 控制土壤侵蚀，减少河流泥沙 水土流失综合治理对于土壤水蚀采取了层层设防的措施，通过以坡改梯为主体的基本农田建设、林草植被建设、土壤 耕作制度的改进以及沟道以淤地坝为主体的工程建设，可以大大降低土壤侵蚀模数，显著地减少进入河川的泥沙量
在土厚易蚀的黄土高原,水土流失综合治理的减蚀减沙效益极为显著。一般小流域经过综合治理,土壤侵蚀模数可以 从每年每平方公里1万~2万减少到2000-30t,如陕西安塞县纸坊沟小流域经过综合治理,土壤侵蚀模数由14000y (km2·a)减少到3000υ(km2·a),减少了l1000t(km2·a)。如果治理措施得当、治理质量达到规范标准,将侵蚀 模数降低到1000t(km2·a)的允许水平以下是可能的。在治理初期,沟道治理工程对拦沙起决定性作用,随着时间 的推移,基本农田建设工程和植被建设会发挥越来越大的作用。在中尺度流域,水土保持减沙效益很显著,如黄河中 游一级支河无定河,流域面积3026km2,水土流失治理面积占总流失面积的5676%,90年代水土保持综合治理减少 河流泥沙590%。大量研究结果表明,黄河流域水土保持在大尺度上也可减少河流含沙量和输沙量,减少了水利工程 的淤积。治理黄河以来,水土保持累计保土拦泥106.55亿t,每年平均减少入黄泥沙3亿t,是黄河多年平均输沙量 16亿t的18% 水土保持的减蚀减沙效应在其他流也是明显的。长江流域水土持综合措施可减少土壤侵蚀模数2000~2500(km2·a) 以上,现有水土流失重点治理面积5.86万km2,减少输沙模数500t(km2·a),每年可减少入江泥沙约3000万t,由 于影响长江干流泥沙的因素十分复杂,目前,水土保持对长江干流泥沙的影响还十分明显,但是,随着治理面积的扩 大和治理程度的提高,水土保持减沙作用必将逐渐显示出来 5.改善水文环境、保护水质 水土保持综合治理对水资源的影响不仅表现在量的方面,同时还表面在质的方面,综合措施在保水的同时还保土、保 肥,从而减小河川水体的面源污染,发挥水质保护水质作用。水土保持林草措施通过其特有的防护作用,吸收和过滤 水体中的一些有害物质,使水体质量显显改善。 6.促进区域(流域)社会经济可持续发展 水土保持加快脱贫致富的步伐,促进流域社会经济的可持续发展。流域生态环境的改善和保护,是维护健康的流域水 文环境,实现水资源可持续发展战略的保证。 黄土高原的水土流失综合治理有效地改变了一些地区的农业生产条件,促进了这一地区群众脱贫治富步 现有水土保持措施,每年可增产粮食40亿kg,生产果品150亿kg,使1000多万农民解决了温饱和农村生活用水问题, 缓解了水土流失地区群众的“三料”(肥料、饲料、燃料)困难。黄土高原列入国家“八七”扶贫攻坚计划的贫困人口 数量已由2300万人减少到目前的1350万人。 长江流域“长治”工程实施10年来,已累计粮食30亿kg,治理区农业人均产粮由治理前的300kg提高到440kg。800 多万人摆脱贫困走上了致富之路,并出现了一批小康户、小康村。 第四节水土保持工程学与其他学科的关系 水土保持工程学与一些其他基础性自然科学、应用科学和环境科学均有紧密的关系。在基础科学方面:①水土保持学 与气象学、水文学的关系:各种气候因素和不同气候类型对水土流失都有直接或间接的影响,并形成不同的水文特征 ②水土保持工程学与地貌学的关系:地形条件是影响水土流失的重要因素之一,而水蚀及风蚀等水土流失过程又对塑 造地形起重要作用。③水土保持工程学与地质学的关系:水土流失与地质构造、岩石特性有很大关系。许多水土流失 作用如滑坡、泥石流等均与地质条件有关,水土保持工程的设计与施工涉及地基、地下水等方面的问题,需要运用第 四纪地质学、水文地质学及工程地质学的专业知识。④水土保持工程学与土壤学的关系:土壤是水蚀和风蚀的主要对 象,不同的土壤具有不同的渗水、蓄水和抗蚀能力。改良土壤性状,保持与提高土壤肥力与防止水土流失有很大的关 系。⑤水土保持工程学与应用力学关系密切:为了查明水土流失原因,确定防治对策,还需要土力学、岩石力学等方 面的知识。在应用科学方面,水土保持工程学与农学、林学及农田水利学、水利工程学等均有密切关系
8 在土厚易蚀的黄土高原，水土流失综合治理的减蚀减沙效益极为显著。一般小流域经过综合治理，土壤侵蚀模数可以 从每年每平方公里 1 万~2 万减少到 2000~3000t，如陕西安塞县纸坊沟小流域经过综合治理，土壤侵蚀模数由 14 000t/ （km2•a）减少到 3000 t/（km2•a），减少了 11000 t/（km2•a）。如果治理措施得当、治理质量达到规范标准，将侵蚀 模数降低到 1000 t/（km2•a）的允许水平以下是可能的。在治理初期，沟道治理工程对拦沙起决定性作用，随着时间 的推移，基本农田建设工程和植被建设会发挥越来越大的作用。在中尺度流域，水土保持减沙效益很显著，如黄河中 游一级支河无定河，流域面积 30261km2，水土流失治理面积占总流失面积的 56.76%，90 年代水土保持综合治理减少 河流泥沙 59.0%。大量研究结果表明，黄河流域水土保持在大尺度上也可减少河流含沙量和输沙量，减少了水利工程 的淤积。治理黄河以来，水土保持累计保土拦泥 106.55 亿 t，每年平均减少入黄泥沙 3 亿 t，是黄河多年平均输沙量 16 亿 t 的 18%。 水土保持的减蚀减沙效应在其他流也是明显的。长江流域水土持综合措施可减少土壤侵蚀模数 2000~2500 t/（km2•a） 以上，现有水土流失重点治理面积 5.86 万 km2，减少输沙模数 500 t/（km2•a），每年可减少入江泥沙约 3000 万 t，由 于影响长江干流泥沙的因素十分复杂，目前，水土保持对长江干流泥沙的影响还十分明显，但是，随着治理面积的扩 大和治理程度的提高，水土保持减沙作用必将逐渐显示出来。 5. 改善水文环境、保护水质 水土保持综合治理对水资源的影响不仅表现在量的方面，同时还表面在质的方面，综合措施在保水的同时还保土、保 肥，从而减小河川水体的面源污染，发挥水质保护水质作用。水土保持林草措施通过其特有的防护作用，吸收和过滤 水体中的一些有害物质，使水体质量显显改善。 6. 促进区域（流域）社会经济可持续发展 水土保持加快脱贫致富的步伐，促进流域社会经济的可持续发展。流域生态环境的改善和保护，是维护健康的流域水 文环境，实现水资源可持续发展战略的保证。 黄土高原的水土流失综合治理有效地改变了一些地区的农业生产条件，促进了这一地区群众脱贫治富步伐。黄土高原 现有水土保持措施，每年可增产粮食 40 亿 kg，生产果品 150 亿 kg，使 1000 多万农民解决了温饱和农村生活用水问题， 缓解了水土流失地区群众的“三料”（肥料、饲料、燃料）困难。黄土高原列入国家“八七”扶贫攻坚计划的贫困人口 数量已由 2300 万人减少到目前的 1350 万人。 长江流域“长治”工程实施 10 年来，已累计粮食 30 亿 kg，治理区农业人均产粮由治理前的 300kg 提高到 440kg。800 多万人摆脱贫困走上了致富之路，并出现了一批小康户、小康村。 第四节 水土保持工程学与其他学科的关系 水土保持工程学与一些其他基础性自然科学、应用科学和环境科学均有紧密的关系。在基础科学方面：①水土保持学 与气象学、水文学的关系：各种气候因素和不同气候类型对水土流失都有直接或间接的影响，并形成不同的水文特征。 ②水土保持工程学与地貌学的关系：地形条件是影响水土流失的重要因素之一，而水蚀及风蚀等水土流失过程又对塑 造地形起重要作用。③水土保持工程学与地质学的关系：水土流失与地质构造、岩石特性有很大关系。许多水土流失 作用如滑坡、泥石流等均与地质条件有关，水土保持工程的设计与施工涉及地基、地下水等方面的问题，需要运用第 四纪地质学、水文地质学及工程地质学的专业知识。④水土保持工程学与土壤学的关系：土壤是水蚀和风蚀的主要对 象，不同的土壤具有不同的渗水、蓄水和抗蚀能力。改良土壤性状，保持与提高土壤肥力与防止水土流失有很大的关 系。⑤水土保持工程学与应用力学关系密切：为了查明水土流失原因，确定防治对策，还需要土力学、岩石力学等方 面的知识。在应用科学方面，水土保持工程学与农学、林学及农田水利学、水利工程学等均有密切关系
第二章坡面集水保水工程 第一节概述 、水资源分布概况 水是农业的命脉,尤其是旱地农业区,由于水资源的匮乏,水资源的状况对其生产更有着持别重 要的意义。 地球上的水资源主要包括三个方面,一是天然降水,二是河川径流,即地表水,三是地下水。在 这三种水资源中,天然降水是最基本的水资源。因为河川径流和地下水都是以天然降水为补给源的。 据有关资料统计,地球上1386×10亿m3水体的97.5%为咸水,汇聚于海洋和成水湖泊。仅有约 2.5%,即3.5×108亿m3的淡水可为人类生活、生产取用。淡水的687%成为极圈冰盖和高山冰川,加 上30.8%的深层地下水,均为难以利用的淡水资源。河流、湖泊及浅层地上水,约占总淡水量的0.5%‰。 换言之,地球生命界需用淡水的绝大部分,依赖于地球水文的循环。这种水文循环主要依赖于河湖、 海洋主要水域及水量的土壤水,经太阳热力的作用,直接蒸发和间接蒸腾成为水汽随气流上升进入 大气循环。 联合国粮农组织199年2月公布的1950~2000年世界各地区人均占有水资源的情况表明,水资 源匮乏问题在全球各地的发展趋势都是非常严峻的。平均每10年递减20%左右,预计2OOO年比1980 年要减少345%。其中,非洲和拉丁美洲分别减少45.7%和42%,亚洲减少35.3%详见表21 表211950~2000年世界各地区人均占有水资源亿 1950 1960 1970 2000年比1980年减少的百分数 非洲 127 45 亚洲 拉丁美洲 1050 802 617 283 欧洲 北美洲 373 资科来源:联合国粮农组织1994年公布资料。 根据中国水利年鉴1990年的统计结果,中国三种水资源的总状况是:①降水。全国多年平均降 水总量为6889亿m3,平均年降水深为648.8mm。既小于全世界陆地平均降水深800mm。也小于亚 洲平均年降水深749mm②地表水。全国多年平均年地表水资源量2715亿m3,平均年径流深为 284mm。③地下水。全国多年平均年地下水资源总量为8288亿m3,其中山区6726亿m3,平原1874 亿 从水资源的分布地区来看:①多雨丰水带(即南方两广、江浙一带),年降水量大于1600mm, 年径流深超过800mm,年径流系数在0.5以上。年降水日数为160d以上:②湿润多水带(包括秦岭 南、长白山、淮河两岸),年降水量800~1600mm,年径流深200~800mm,年径流系数为025~0.5, 年降水日数为120d以上;③半湿润过渡带(包括黄淮海、东北、晋、陕、甘、青东南、四川、新疆 部分地区),年降水量400~800mm,年径流深50~200mm,年径流系数为01~0.23,年降水日数为 80~100d:④半干旱少水带(包括黄土高原及北方大部分旱农地区),年降水量为200~400mm,年径 流深10~50mm,年径流系数在0.1以上,年降水日数为60~80d;⑤干旱于涸带(包括西北、内蒙 古等地的荒漠地区),年降水量小于200mm,径流深不足10mm,降水日数少于60d 从中国水资源的主要特征来看:①水资源的总量不少,但人均,亩均较少,河川径流量少于巴 9
9 第二章 坡面集水保水工程 第一节 概述 一、水资源分布概况 水是农业的命脉，尤其是旱地农业区，由于水资源的匮乏，水资源的状况对其生产更有着持别重 要的意义。 地球上的水资源主要包括三个方面，一是天然降水，二是河川径流，即地表水，三是地下水。在 这三种水资源中，天然降水是最基本的水资源。因为河川径流和地下水都是以天然降水为补给源的。 据有关资料统计，地球上 138.6×108 亿 m3 水体的 97.5%为咸水，汇聚于海洋和成水湖泊。仅有约 2.5%，即 3.5×108 亿 m3 的淡水可为人类生活、生产取用。淡水的 68.7%成为极圈冰盖和高山冰川，加 上 30.8%的深层地下水，均为难以利用的淡水资源。河流、湖泊及浅层地上水，约占总淡水量的 0.5%。 换言之，地球生命界需用淡水的绝大部分，依赖于地球水文的循环。这种水文循环主要依赖于河湖、 海洋主要水域及水量的土壤水，经太阳热力的作用，直接蒸发和间接蒸腾成为水汽.随气流上升进入 大气循环。 联合国粮农组织 1994 年 2 月公布的 1950～2000 年世界各地区人均占有水资源的情况表明，水资 源匮乏问题在全球各地的发展趋势都是非常严峻的。平均每 10 年递减 20%左右，预计 2OOO 年比 1980 年要减少 34.5%。其中，非洲和拉丁美洲分别减少 45.7%和 42%，亚洲减少 35.3%。详见表 2—1。 表 2-1 1950～2000 年世界各地区人均占有水资源 亿 m3 地 区 1950 1960 1970 1980 1990 2000年比1980年减少的百分数 非洲 亚 洲 拉丁美洲 欧 洲 北美洲 206 96 1 050 59 373 165 79 802 54 302 127 61 617 49 252 94 51 488 44 213 51 33 283 4l 175 45.7 35.3 42 6.8 17.8 资科来源：联合国粮农组织 1994 年公布资料。 根据中国水利年鉴 1990 年的统计结果，中国三种水资源的总状况是；①降水。全国多年平均降 水总量为 6l 889 亿 m3，平均年降水深为 648.8mm。既小于全世界陆地平均降水深 800mm。也小于亚 洲平均年降水深 749mm②地表水。全国多年平均年地表水资源量 27 115 亿 m3，平均年径流深为 284mm。③地下水。全国多年平均年地下水资源总量为 8 288 亿 m3，其中山区 6 726 亿 m3，平原 1 874 亿 m3。 从水资源的分布地区来看：①多雨丰水带（即南方两广、江浙一带），年降水量大于 l 600mm， 年径流深超过 800mm，年径流系数在 0.5 以上。年降水日数为 160d 以上；②湿润多水带（包括秦岭 南、长白山、淮河两岸），年降水量 800～1 600mm，年径流深 200～800mm，年径流系数为 0.25～0.5， 年降水日数为 120d 以上；③半湿润过渡带（包括黄淮海、东北、晋、陕、甘、青东南、四川、新疆 部分地区），年降水量 400～800mm，年径流深 50～200mm，年径流系数为 0.1～0.23，年降水日数为 80～l00d；④半干旱少水带（包括黄土高原及北方大部分旱农地区），年降水量为 200～400mm，年径 流深 10～50mm，年径流系数在 0.1 以上，年降水日数为 60～80d；⑤干旱于涸带（包括西北、内蒙 古等地的荒漠地区），年降水量小于 200mm，径流深不足 10mm，降水日数少于 60d。 从中国水资源的主要特征来看：①水资源的总量不少，但人均，亩均较.少，河川径流量少于巴
西、前苏联、加拿大、美国和印度尼西亚,居世界第6位。人均水量只有2710m3,为世界人均水量 的1/4居世界第88位。亩①均水量1770m3,约为世界亩均水量的3/4,低于巴西、加拿大、日本 和印度尼西亚。②水资源地区分布不均匀,与人口、耕地分布不适应。南方水多地少,北方地多水少。 北方旱区(不含内陆区)水资源总量只占全国的144%, 耕地却占全国583%:人口占全国492%人均水量为938m3/人(南方为4170m3/人),亩均水量为 454m3/亩(南方为4134m3/亩)。南方与北方相比,南方人均水量为北方的44倍,亩均水量为北 方的9.1倍 以上情况总的说明,从全球全国和我国北方旱区的水资源状况分析,可以看出,水资源的匮乏是 个严峻的问题,特别是在中国的北方旱区,问题更为严重 集水技术和径流农业 集水技术是在干旱地区充分利用降水资源为农业生产和人畜生活用水服务的一种技术措施。在降 水是惟一水源或主要水源的旱农业地区,根据水量平衡原理,为了增加土壤的贮水量,只有通过减少 地表径流,抑制土壤无效蒸发,才能达到预期的目的,其中集水技术是一种最有效的方法。这是一种 为了弥补农田水分不足把较大范围上的降水聚集到小面积的农田上使用的一种方法。也就是将旱地农 业区有限的、季节分布不均的降水量,尽量保留和集中在农田里,供农作物生长发育之需,从而获得 稳产高产的一种技术措施。在旱农地区,降水的主要特点是降水较少且非常不稳定和无法预测。 因此,集水技术对旱地农业的降水起调剂作用,是充分利用降水资源使旱地农业稳产高产的一种 重要的技术措施。 集水技术的另一术语是“雨量增值”或“降雨增效”这一术语指将非耕地里的降雨径流集中到耕地 里使其获得足够的水分以种植作物。这样给耕地里的水要比直接接受的雨水多,因而雨量增值。 据山西省水土保持科学研究所曾伯庆在晋西黄土丘陵沟壑区所作的实测资料表明,在同样降雨条 件下,不同地类的径流量不同,如一次降雨60mm,梯田不发生径流,林地、草地、坡耕地和道路分 别可产生径流2.5、46、8.0和145mm。这些径流如不利用,它就由坡面汇集于沟道,并在流动中冲 蚀土壤。当把它收集贮存起来,就可增加基本农田的降水量,从他们在9个不同径流面积组合中所计 算出来的径流水量来看,每亩基本农田可蓄积利用的地面径流量为112~40.3m3 集水技术是干旱地区发展径流农业(或称聚流农业)的基础。所谓径流农业或聚流农业,就是充 分利用现有的降水资源和径流资源把集水技术与农业生产相结合的农业生产技术的总称。 利用集水技术发展径流农业,在干旱地区的农业生产中是一种古老的农业生产技术,已有4000 多年的历史。从青铜器时代开始,大量的调查证明,在古代中东地区,农民利用简单的集水技术,如 清理岗顶上杂物以増加径流,又沿等高线堆置石坝汇集径流,并把水引入较低的农田或蓄水池内,以 利于从事旱农生产或补充灌溉,从而使平均年降水量为100mm的荒漠地区的农业得到了发展。 对现代来说,在干旱地区采用集水技术发展径流农业已经证明是可靠的措施。作为一项工程 它在以色列的涅杰夫沙漠地区已再新生。现在在干旱地区许多国家,如墨西哥、印度、巴基斯坦、澳 大利亚、叙利亚、也门和非洲的一些国家都有集水农场。在阿富汗的考斯省,使用集水方法来种植小 麦和果树的面积就超过了70000hm2。印度西北地区还研究提出了暴雨集水法。 本章主要介绍的集水蓄水工程包括水窑(又名旱井)、涝池(又名蓄水池)、山边沟渠工程、鱼鳞 坑和保水抟术等 ①亩为非法定计量单位,1亩=1/15hm
10 西、前苏联、加拿大、美国和印度尼西亚，居世界第 6 位。人均水量只有 2 710m3，为世界人均水量 的 1／4.居世界第 88 位。亩1①均水量 1 770m3，约为世界亩均水量的 3／4，低于巴西、加拿大、日本 和印度尼西亚。②水资源地区分布不均匀，与人口、耕地分布不适应。南方水多地少，北方地多水少。 北方旱区（不含内陆区）水资源总量只占全国的 14.4%， 耕地却占全国 58.3%；人口占全国 49.2%.人均水量为 938m3／人（南方为 4 170m3／人），亩均水量为 454m3／亩（南方为 4 134m3／亩）。南方与北方相比，南方人均水量为北方的 4.4 倍，亩均水量为北 方的 9.1 倍。 以上情况总的说明，从全球全国和我国北方旱区的水资源状况分析，可以看出，水资源的匮乏是 一个严峻的问题，特别是在中国的北方旱区，问题更为严重。 二、集水技术和径流农业 集水技术是在干旱地区充分利用降水资源为农业生产和人畜生活用水服务的—种技术措施。在降 水是惟一水源或主要水源的旱农业地区，根据水量平衡原理，为了增加土壤的贮水量，只有通过减少 地表径流，抑制土壤无效蒸发，才能达到预期的目的，其中集水技术是一种最有效的方法。这是一种 为了弥补农田水分不足把较大范围上的降水聚集到小面积的农田上使用的一种方法。也就是将旱地农 业区有限的、季节分布不均的降水量，尽量保留和集中在农田里，供农作物生长发育之需，从而获得 稳产高产的一种技术措施。在旱农地区，降水的主要特点是降水较少且非常不稳定和无法预测。 因此，集水技术对旱地农业的降水起调剂作用，是充分利用降水资源使旱地农业稳产高产的一种 重要的技术措施。 集水技术的另一术语是“雨量增值”或“降雨增效”这一术语指将非耕地里的降雨径流集中到耕地 里使其获得足够的水分以种植作物。这样给耕地里的水要比直接接受的雨水多，因而雨量增值。 据山西省水土保持科学研究所曾伯庆在晋西黄土丘陵沟壑区所作的实测资料表明，在同样降雨条 件下，不同地类的径流量不同，如一次降雨 60mm，梯田不发生径流，林地、草地、坡耕地和道路分 别可产生径流 2.5、4.6、8.0 和 14.5mm。这些径流如不利用，它就由坡面汇集于沟道，并在流动中冲 蚀土壤。当把它收集贮存起来，就可增加基本农田的降水量，从他们在 9 个不同径流面积组合中所计 算出来的径流水量来看，每亩基本农田可蓄积利用的地面径流量为 11.2～40.3m3。 集水技术是干旱地区发展径流农业（或称聚流农业）的基础。所谓径流农业或聚流农业，就是充 分利用现有的降水资源和径流资源把集水技术与农业生产相结合的农业生产技术的总称。 利用集水技术发展径流农业，在干旱地区的农业生产中是一种古老的农业生产技术，已有 4 000 多年的历史。从青铜器时代开始，大量的调查证明，在古代中东地区，农民利用简单的集水技术，如 清理岗顶上杂物以增加径流，又沿等高线堆置石坝汇集径流，并把水引入较低的农田或蓄水池内，以 利于从事旱农生产或补充灌溉，从而使平均年降水量为 100mm 的荒漠地区的农业得到了发展。 对现代来说，在干旱地区采用集水技术发展径流农业已经证明是可靠的.措施。作为一项工程， 它在以色列的涅杰夫沙漠地区已再新生。现在在干旱地区许多国家，如墨西哥、印度、巴基斯坦、澳 大利亚、叙利亚、也门和非洲的一些国家都有集水农场。在阿富汗的考斯省，使用集水方法来种植小 麦和果树的面积就超过了 70 000hm2。印度西北地区还研究提出了暴雨集水法。 本章主要介绍的集水蓄水工程包括水窑（又名旱井）、涝池（又名蓄水池）、山边沟渠工程、鱼鳞 坑和保水抟术等. 1 ① 亩为非法定计量单位，1 亩=1/15hm2