水土保持植物措施对流域侵蚀模数的影响分析

文慧芳

【摘要】通过对邢台市西部山区两个径流实验站的不同时期降雨径流及泥沙情况监测，分析了流域植被对年输沙模数、地表径流含沙量以及次暴雨对输沙模数的影响等，提出了搞好水土保持、增加流域植被的覆盖率对涵养水源、控制土壤侵蚀具有重大意义。

【关键词】水土保持植物措施；降水量；土壤侵蚀模数；含沙量

1. 研究区基本概况与植被情况

1.1研究区地理位置与基本概况。邢台市位于河北省南部，东经113°45ˊ至115 ° 50ˊ，北纬36 ° 45ˊ至37 ° 48ˊ之间。西靠太行山与山西接壤，东以卫运河为界与山东省毗邻。北与石家庄、衡水、南与邯郸市相连。本区地势西高东低，以京广线为界，西部为山区丘陵，东部为平原。西部山丘区面积3508Km2，约占全市总面积的28%，高程多在千米以下，平均坡度1/100左右，丘陵与平原间地形变化急剧，没有明显的缓冲地带。

1.2研究区地质地貌、土壤植被情况。

（1）中低山区岩性主要包括太古界古老变质岩系，元古界浅变质岩系和震旦纪石英砂岩系。丘陵和山前台地区主要为下古界寒武系奥陶石灰岩和上古界石碳二叠岩系，中生界三叠系、白垩系地层有零星分布。

（2）中低山区面积为2015.8Km2，海拔一般在500～1000m，最高山峰海拔为1820m。山脉连绵，河流蜿蜒。较大山川有沙河市渡口川；邢台县路罗川、浆水川、将军墓川和宋家庄川；内丘县獐獏川；临城县郝庄川。该区土壤主要是片麻岩、花岗岩、页岩、石灰岩、坡积物和洪积物及黄土性母质等。土壤类型为：山地生草甸棕壤土、褐土及草甸土，分布在邢台县、内丘县和临城县与山西省交界的高山区；山地褐土，沙河、邢台、内丘、临城均有分布，在海拔1000m以下的黄土坡积物和洪积物上，土层明显，保水保土能力较强。中低山区有林地598.7Km2，森林覆盖率达29.9%，杂草茂密，植被率达60%～70%。

（3）丘陵区总面积为1313.8Km2，海拔为150～500m，地面起伏，沿河川两岸分布有带状和裙状一、二级阶地，冲沟较发育，水土流失严重。丘陵区土壤多发育在黄土性母质上。土壤类型有：碳酸盐褐土，此类土分布最广，以内丘县、临城县覆盖面积最大；淋溶褐土，分布在沙河市、邢台县的丘陵区。整个丘陵区的植被覆盖较差，林草覆盖率约为45%。

1.3流域降水特性分析。

（1）利用1956～2000年山区降雨量资料系列分析计算，邢台市西部山区多年平均降水量594.5mm。对年降雨量系列进行频率计算，频率曲线采用皮尔逊Ⅲ型曲线，频率计算采用适线法。对于变差系数Cv值的确定，在适线中，对系列中出现的特大特小值，一般不做处理，由于年降水量相对稳定。偏差系数Cs的取值一般用Cv/Cs值来反映。邢台市西部山区不同频率年降水量计算成果见表1。

（2）邢台市西部山区降水量年际变化很大，且常有连续几年降水量偏多或连续几年降水量偏少的现象。以历年年降水量最大值与最小值之间的比值K来表示年际变化，西部山区各雨量站监测的年降雨量资料分析，各站极值比大都在4.0以上，其中，獐貘、侯家庄两个雨量站变化幅度最大，极值比分别为9.4和9.2。

（3）邢台市西部山区降水量具有年内非常集中的特点，全年降水量的80%左右集中在汛期（6～9月），而汛期降水又集中在在7、8月份，按多年平均计算，7、8月份降水量占全年降水量的60%，6～9月份降水量占全年降水量的78.3%。特别是一些大水年份，降雨更加集中。非汛期8个月期间的降水量仅占全年降水量的21.7%。

1.4泥沙监测情况。项目区有邢台县坡底小流域实验站和临城县西台峪小流域实验站两处。两站均检测单样含沙量和悬移质输沙率检测项目。单沙测次的年内分布及要求，应能控制沙量变化的过程。洪水期，每次较大洪水，取样不得小于3次，洪峰重迭，水沙峰不一致或含沙量变化剧烈时，应增加测次。汛期的平水期，在水位定时观测时取样一次，非汛期含沙量变化平缓时，每5～10日取样一次。年内悬移质输沙率的测次及要求，应主要分布在洪水期，每次较大洪水不得小于3次，平水期每月测3～5次，以控制年内含沙量的变化过程。本次分析计算采用1991年～2005年泥沙监测资料。

2. 研究区土壤侵蚀形式分析

研究区土壤侵蚀以降水和地表径流作为侵蚀的直接动力，即以水力侵蚀为主，其主要侵蚀形态有面蚀和沟蚀。水力侵蚀的强度决定于土壤或土体的特性、地面坡度、植被情况、降水特征及水流冲刷力的大小等，其中降水是最重要的动力因素，尤其是暴雨对土壤的分散、破坏作用最大，同时增强地面径流的冲刷力和搬运能力，加大土壤侵蚀量。少数几次大暴雨引起的侵蚀量，往往占年侵蚀量的主要部分。植被对地面的覆盖是减少水力侵蚀的关键因素，严重的水力侵蚀一般发生在植被遭到严重破坏的地区。坡度与坡长即影响径流速度，也影响渗透量和径流量。

2.1面蚀情况分析。根据邢台市水土保持规划调查情况，上述两个小流域在次暴雨面雨量小于50mm时，土壤侵蚀以面蚀为主。在西台峪流域的土石山区，由于土层浅薄，土壤含砂砾较多，在面蚀过程中，细土粒被地表径流带走，使土壤表层的细土粒不断减少，砂砾逐渐增多，最后导致弃耕，这种砂砾化面蚀是造成该流域水土流失的一个重要因素。

2.2沟蚀情况分析。根据沟蚀发生的形态和演变过程，可分为浅沟侵蚀、切沟侵蚀、冲沟侵蚀、干沟侵蚀、河沟侵蚀等。沟蚀所形成的各种沟道，从上至下互相连接，形成自然排水系统的组成部分。浅沟侵蚀是沟蚀的开始阶段，进一步发展则形成切沟侵蚀和冲沟侵蚀。沟蚀上部与面蚀地段呈犬牙状交错连接，其下部与河道相通。河道是地表径流的自然通路，主要由凹地、旱溪和河川三个环节组成。当地面径流集中于相对狭长的河道后，水流逐渐变大，对土壤的侵蚀作用以下切河道底部和冲淘河道边岸为主。该区域面雨量在50～150mm时，面蚀、沟蚀两种侵蚀形式均对土壤产生侵蚀作用，而以沟蚀侵蚀为主。endprint

2.3山洪侵蚀。在山区、丘陵区富含泥沙的地表径流，经过侵蚀沟网的集中，形成突发洪水，冲出沟道向河道汇集，山区河流洪水对沟道堤岸的冲淘、对河床的冲刷或淤积过程称之为山洪侵蚀。如1996年8月份的一场暴雨，坡底流域次暴雨面雨量为326.1mm，土壤侵蚀模数为5830t/Km2，该次降水过程对土壤侵蚀量为165万t；西台峪流域次暴雨面雨量为468.9mm，土壤侵蚀模数为5140t/Km2，对土壤侵蚀量为65.3万t。该研究区在1996年、2000年发生特大暴雨洪水，上述流域均发生山洪侵蚀，对农田、河流、道路等损毁严重，给当地生产生活造成很大损失。

3. 流域植被对土壤侵蚀作用的实验分析

植被的根系可以固结土壤，改善土壤结构，增强团粒的黏结性，可以增加土壤孔隙度，增强土壤渗透力。根系发达的木本植物，具有强大的主根和支根体系，其作用更强；主根型的草本植物，对于雨水向下移动有良好的作用；须根系的草本植物可以牢固地固结土壤，死亡后为土壤增加有机质。枯枝落叶层对于拦截坡面径流，减缓径流速度和径流强度，增加土壤入渗的作用很显著。良好而深厚的枯枝落叶层，在植物保护土壤免遭侵蚀中可起到60%～70%的作用。没有枯枝落叶层和灌丛的林地，尽管郁闭度高，仍然产生强烈的坡面径流，并导致严重的沟蚀。如坡底流域内24.04%森林植被，坡面的枯枝落叶和灌草的覆盖层很厚，它们具有很大的容水量，能吸收比自身干重2～5倍的水分，对减少径流量和径流强度起重要作用。

3.1流域植被对土壤年侵蚀模数的影响。

（1）泥沙的搬运形式可分为推移和悬移两大类。这两种形式运动的泥沙分别称为推移质及悬移质，它们各自遵循不同的规律。

（2）水流挟沙力应该包括推移质和悬移质的全部沙量。由于推移质运动要比悬移质运动复杂得多，当前的测验工作仅限于悬移质方面，对于推移质测验还有不少困难，并且在天然河流中，悬移质一般成了全部运动泥沙的主体，因此，对于一般河流来说，常以悬移质输沙率代替水流的全部挟沙力。根据1991～2005年泥沙监测资料，分析比较坡底、西台峪两个流域输沙模数等情况，流域输沙模数、平均输沙率统计结果见表2。

通过对坡底、西台峪两个小面积实验站年输沙模数与年平均输沙率进行分析计算，坡底站流域输沙模数为504.39 t/（Km2·a），西台峪站为849.86 t/（Km2·a）。西台峪站输沙模数比坡地站高41%。通过计算还可以看出，流域植被对土壤侵蚀的影响主要与植被有关，但也和降雨强度和降雨历时及降水量有关。endprint

2.3山洪侵蚀。在山区、丘陵区富含泥沙的地表径流，经过侵蚀沟网的集中，形成突发洪水，冲出沟道向河道汇集，山区河流洪水对沟道堤岸的冲淘、对河床的冲刷或淤积过程称之为山洪侵蚀。如1996年8月份的一场暴雨，坡底流域次暴雨面雨量为326.1mm，土壤侵蚀模数为5830t/Km2，该次降水过程对土壤侵蚀量为165万t；西台峪流域次暴雨面雨量为468.9mm，土壤侵蚀模数为5140t/Km2，对土壤侵蚀量为65.3万t。该研究区在1996年、2000年发生特大暴雨洪水，上述流域均发生山洪侵蚀，对农田、河流、道路等损毁严重，给当地生产生活造成很大损失。

3. 流域植被对土壤侵蚀作用的实验分析

植被的根系可以固结土壤，改善土壤结构，增强团粒的黏结性，可以增加土壤孔隙度，增强土壤渗透力。根系发达的木本植物，具有强大的主根和支根体系，其作用更强；主根型的草本植物，对于雨水向下移动有良好的作用；须根系的草本植物可以牢固地固结土壤，死亡后为土壤增加有机质。枯枝落叶层对于拦截坡面径流，减缓径流速度和径流强度，增加土壤入渗的作用很显著。良好而深厚的枯枝落叶层，在植物保护土壤免遭侵蚀中可起到60%～70%的作用。没有枯枝落叶层和灌丛的林地，尽管郁闭度高，仍然产生强烈的坡面径流，并导致严重的沟蚀。如坡底流域内24.04%森林植被，坡面的枯枝落叶和灌草的覆盖层很厚，它们具有很大的容水量，能吸收比自身干重2～5倍的水分，对减少径流量和径流强度起重要作用。

3.1流域植被对土壤年侵蚀模数的影响。

（1）泥沙的搬运形式可分为推移和悬移两大类。这两种形式运动的泥沙分别称为推移质及悬移质，它们各自遵循不同的规律。

（2）水流挟沙力应该包括推移质和悬移质的全部沙量。由于推移质运动要比悬移质运动复杂得多，当前的测验工作仅限于悬移质方面，对于推移质测验还有不少困难，并且在天然河流中，悬移质一般成了全部运动泥沙的主体，因此，对于一般河流来说，常以悬移质输沙率代替水流的全部挟沙力。根据1991～2005年泥沙监测资料，分析比较坡底、西台峪两个流域输沙模数等情况，流域输沙模数、平均输沙率统计结果见表2。

通过对坡底、西台峪两个小面积实验站年输沙模数与年平均输沙率进行分析计算，坡底站流域输沙模数为504.39 t/（Km2·a），西台峪站为849.86 t/（Km2·a）。西台峪站输沙模数比坡地站高41%。通过计算还可以看出，流域植被对土壤侵蚀的影响主要与植被有关，但也和降雨强度和降雨历时及降水量有关。endprint

2.3山洪侵蚀。在山区、丘陵区富含泥沙的地表径流，经过侵蚀沟网的集中，形成突发洪水，冲出沟道向河道汇集，山区河流洪水对沟道堤岸的冲淘、对河床的冲刷或淤积过程称之为山洪侵蚀。如1996年8月份的一场暴雨，坡底流域次暴雨面雨量为326.1mm，土壤侵蚀模数为5830t/Km2，该次降水过程对土壤侵蚀量为165万t；西台峪流域次暴雨面雨量为468.9mm，土壤侵蚀模数为5140t/Km2，对土壤侵蚀量为65.3万t。该研究区在1996年、2000年发生特大暴雨洪水，上述流域均发生山洪侵蚀，对农田、河流、道路等损毁严重，给当地生产生活造成很大损失。

3. 流域植被对土壤侵蚀作用的实验分析

植被的根系可以固结土壤，改善土壤结构，增强团粒的黏结性，可以增加土壤孔隙度，增强土壤渗透力。根系发达的木本植物，具有强大的主根和支根体系，其作用更强；主根型的草本植物，对于雨水向下移动有良好的作用；须根系的草本植物可以牢固地固结土壤，死亡后为土壤增加有机质。枯枝落叶层对于拦截坡面径流，减缓径流速度和径流强度，增加土壤入渗的作用很显著。良好而深厚的枯枝落叶层，在植物保护土壤免遭侵蚀中可起到60%～70%的作用。没有枯枝落叶层和灌丛的林地，尽管郁闭度高，仍然产生强烈的坡面径流，并导致严重的沟蚀。如坡底流域内24.04%森林植被，坡面的枯枝落叶和灌草的覆盖层很厚，它们具有很大的容水量，能吸收比自身干重2～5倍的水分，对减少径流量和径流强度起重要作用。

3.1流域植被对土壤年侵蚀模数的影响。

（1）泥沙的搬运形式可分为推移和悬移两大类。这两种形式运动的泥沙分别称为推移质及悬移质，它们各自遵循不同的规律。

（2）水流挟沙力应该包括推移质和悬移质的全部沙量。由于推移质运动要比悬移质运动复杂得多，当前的测验工作仅限于悬移质方面，对于推移质测验还有不少困难，并且在天然河流中，悬移质一般成了全部运动泥沙的主体，因此，对于一般河流来说，常以悬移质输沙率代替水流的全部挟沙力。根据1991～2005年泥沙监测资料，分析比较坡底、西台峪两个流域输沙模数等情况，流域输沙模数、平均输沙率统计结果见表2。

通过对坡底、西台峪两个小面积实验站年输沙模数与年平均输沙率进行分析计算，坡底站流域输沙模数为504.39 t/（Km2·a），西台峪站为849.86 t/（Km2·a）。西台峪站输沙模数比坡地站高41%。通过计算还可以看出，流域植被对土壤侵蚀的影响主要与植被有关，但也和降雨强度和降雨历时及降水量有关。endprint