定西市黄土丘陵沟壑区第Ⅴ副区侵蚀沟道分级分类研究

王丽洁，孛永明，陈 瑾

(定西市水土保持科学研究所，甘肃 定西 743000)

定西市黄土丘陵沟壑区第Ⅴ副区侵蚀沟道分级分类研究

王丽洁，孛永明，陈 瑾

(定西市水土保持科学研究所，甘肃 定西 743000)

黄土丘陵沟壑区；第Ⅴ副区；侵蚀沟道；分级；分类

采用Strahler提出的地貌几何定量数学模型分级方法和基于沟道开析度、割裂度、主支沟系数的侵蚀沟道分类方法，对位于黄土丘陵沟壑区第Ⅴ副区的甘肃省定西市安定区安家沟流域和高泉沟流域具有典型性的15条侵蚀沟道进行分级分类研究。结果表明：主支沟状况和割裂状况能大致反映沟道的侵蚀特征，强度割裂型和主沟型沟道、中度割裂型和半主沟型沟道有一定相关性。提出了强度割裂型和主沟型沟道、中度割裂型和半主沟型沟道、弱度割裂型和半主沟型沟道的治理对策。

黄土丘陵沟壑区第Ⅴ副区在甘肃省内主要分布于兰州市、白银市、定西市、庆阳市、临夏州等地，区域内地形破碎，坡陡沟深，水土流失严重。本研究以甘肃省定西市安定区安家沟流域和高泉沟流域为例，对黄土丘陵沟壑区第Ⅴ副区具有典型性的侵蚀沟道进行分级分类研究，总结同类型沟道的综合治理模式，希望能为甘肃省小流域综合治理和生态环境改善提供参考。

1 沟道基本特征

定西市安家沟流域和高泉沟流域具有鲜明的黄土丘陵沟壑区第Ⅴ副区地形地类特征，地形图和观测、研究资料比较齐全，因此选择这两个小流域的典型沟道作为分级分类研究对象。

安家沟小流域面积8.56 km2，由安家沟和马家岔两条主沟道组成，其中安家沟沟道长2.97 km、面积3.94 km2，马家岔沟道长3.48 km、面积4.62 km2。沟道内有9条长度>500 m的支沟，沟道最大相对高差235 m。流域内有大小支毛沟42条，沟壑密度3.14 km/km2，平均坡度为14.3°，多年平均降水量427 mm。

高泉沟流域面积9.168 km2，由苟家蕖沟和坡儿下两条主沟道组成，其中苟家蕖沟沟道长6.825 km、坡儿下沟沟道长3.40 km。沟道内有6条长度>500 m的支沟，沟道最大相对高差330 m，沟壑密度2.38 km/km2，多年平均降水量415.2 mm。

2 侵蚀沟道分级方法

传统的侵蚀沟道分级方法，不能从沟道级别上反映侵蚀规律，也难以进行同级沟道的类比。针对这个问题，我们采用Strahler提出的地貌几何定量数学模型分级方法[1]。该分级方法是在同一流域内，最小的不可分支的支沟属于第一级沟道，两个一级沟道汇合而成的沟道为二级沟道，两个二级沟道汇合而成的沟道为三级沟道，以此类推，直至全流域沟道划分完毕；通过全流域的水沙河槽为最高级别沟道，也就是这个小流域的流域等级；所有间歇性沟道和永久性沟道都包括在内，只要具有明显的稳定性谷地，都可以根据序列的命名方式进行分级。

利用安家沟流域和高泉沟流域1 ∶1万地形图，按照水利普查要求，从长度>100 m的沟道里筛选出15条长度>500 m的沟道，进行了系统的实地调查和图上量测。实地调查内容包括对流域界限、沟沿线的勾绘和沟道、沟头治理利用情况调查等，图上量测内容包括每条沟道所在的流域面积、沟壑面积和沟道相对高差等特征值。15条沟道的特征值和分级结果见表1。

3 侵蚀沟道分类方法

选取反映沟道形态的沟道开析度、割裂度和主支沟系数进行侵蚀沟道分类。通过实地调查和图上量测，计算每条沟道的开析度、地面割裂度和主支沟系数等地貌形态特征值。按照统计学原理，计算沟道开析度、割裂度和主支沟系数的平均值和标准差，从而进行侵蚀沟道分类。

3.1 按沟道开析状况分类

沟道的开析状况是指沟道的开张程度，反映沟道的宏观地形开阔特征[2]。一般沟道开析度越大，沟壑越开阔，沟坡越平缓，沟道的立地条件就越好，开发利用潜力越大。沟道的开析度计算公式为

(1)

式中：K为沟道开析度；D为沟道平均宽度，m；H为沟道平均相对高差，m；A为沟壑面积，km2；L为沟道长度，km。

3.2 按沟道的割裂状况分类

沟道的割裂状况用地面割裂度G来反映。在一定的地域范围内，地面割裂度越大，沟壑面积越大，沟谷面积越小，地形越破碎，水土流失面积就越大。割裂度计算公式为

(2)

式中：G为地面割裂度，%；A为沟壑面积，km2；S为流域面积，km2。

3.3 按沟道主支沟状况分类

沟道主支沟状况反映了沟道的支沟发育程度和数量、流域沟道切割的破碎程度，对沟道治理具有指导作用。沟道主支沟状况可用主支沟系数来表示，计算公式为

(3)

式中：R为主支沟系数；L0为主沟道长，m；L为沟道全长，m。

3.4 综合分级

根据表1和公式(1—3)，得到15条沟道的开析度、割裂度和主支沟系数，以及其平均值、标准差计算结果，见表2。

按超过平均值1个标准差为一级、低于平均值1个标准差为一级、中间为一级的原则，对侵蚀沟道开析度、割裂度、主支沟系数进行分类，各分类标准见表3—5。

参照上述标准，对安家沟和高泉沟流域15条典型沟道进行分类，结果见表6。

4 侵蚀沟道防治措施

对沟道进行分级分类，有助于了解和发现沟道侵蚀规律，从而确定有针对性的沟道综合治理模式。根据定西市黄土丘陵沟壑区第Ⅴ副区15条典型沟道的分级分类结果，强度割裂型和主沟型有一定的相关性，中度割裂型和半主沟型有一定的相关性，说明可以根据主支沟状况和割裂状况初步判定沟道状况，结合沟道立地条件，制定防治对策，达到因沟而治的目的。

(1)强度割裂型和主沟型沟道。因沟道地形比较开阔、沟坡较缓、沟底较宽，故应以开发利用为主、治理防护为辅，形成多元化的治理开发体系。高泉沟14、 15号沟，沟坡面积较大，应加强对沟坡的治理，植物和工程措施相结合，注重植物措施的合理布局。沟底部位在治理的同时可配套人畜用水和节水灌溉工程，努力改善当地人畜饮水困难的状况[3]。配套拦水拦泥和蓄水工程，不仅能解决当地群众用水和灌溉问题，而且能发展蓄水养殖，产生一定的经济效益。栽植乔灌混交林可作为定西市黄土丘陵沟壑区第Ⅴ副区强度割裂型和主沟型沟道的主要治理模式，并按照沟道立地条件由好到差，逐渐增加灌木的比例[4]。

(2)中度割裂型和半主沟型沟道。应坚持治理与利用相结合，因地制宜，灵活多样，合理布设工程和植物措施。比如在高泉沟11、12号沟中建设了柳谷坊，既拦蓄了泥沙又增加了植被覆盖；在安家沟7号沟布设了小型淤地坝，沟坡栽植灌木林。这些方法可以在定西市黄土丘陵沟壑区第Ⅴ副区中度割裂型沟道和半主沟型沟道治理中推广。

(3)弱度割裂型和半主沟型沟道。如安家沟1、2、3号沟道地形破碎，沟坡面积小、坡面陡，降水入渗慢，易形成大量径流，进而造成水土流失、沟岸沟头地貌恶化。由于地势相对狭窄、侵蚀严重，故应采取以治理防护为主、开发利用为辅的治理模式，采取植物措施，涵养水土，减少暴雨泥沙流失量，增加降雨就地入渗，达到防治水土流失、阻止次生侵蚀沟头发育的目的。

[1] 付明胜,任兆选,白平良.地貌几何数学模型在黄土高原沟道分级和坝系规划中的应用[J].中国水土保持科学,2003,1(4):25-27,55.

[2] 刘增文,李雅素.黄土残塬区侵蚀沟道分类研究[J].中国水土保持,2003(9):28-30.

[3] 吴发启.水土保持规划[M].西安:西安地图出版社,2002:239-245.

[4] 党维勤,金绥庆,郑妍,等.陕北黄土丘陵沟壑区人工栽培乔木树种的适地适树判别[J].中国水土保持,2003(4):21-22.

(责任编辑 李杨杨)

S157.1

A

1000-0941(2015)03-0043-03

王丽洁(1981—)，女，甘肃定西市人，工程师，从事水土保持研究工作。

2014-09-15