沙河市土壤侵蚀模数分析计算

王 磊，刘晓斐

(河北省邢台水文水资源勘测局，河北邢台054000)

河流泥沙是流域降水和径流作用的共同产物，称为固体径流。按泥沙来源分为冲泻质与河床质，按运移方式分为悬移质和推移质。本次主要研究河流悬移泥沙的时空变化规律。由于沙河市区域内没有泥沙站，资料短缺，采用东石岭水库淤积资料分析多年平均输沙模数。根据流域植被、坡度、土壤性质，采用东石岒水库流域泥沙资料为参证流域，用水文比批法计算，计算出其它流域土壤侵蚀模数。

1 东石岒水库上游土壤侵蚀模数计算

东石岭水库地处沙河渡口川上游，位于东石岭村西1 km处，控制流域面积169 km2。水库大坝高81米，总库容为6 840万 m3，防洪库容1 842万 m3，兴利库容2 541万 m3，死库容78万 m3，年调节水量5 460万 m3，设计灌溉面积7.6万亩，年发电量160万度。

该水库1978年建成，并开始蓄水。2006年东石 岭水库除险加固，水库蓄水放干后，对水库淤积量进行测量计算，总淤积量186.8万 m3。沙河市西部山区土壤干容重为1.32 t/m3，则多年总淤积量为246.6万 t。

根据东石岭水库上游流域面积和淤积年限，可计算出东石岭水库上游土壤侵蚀模数为521 t/(km2·a)。

2 土壤侵蚀模数计算公式

在泥沙资料监测的区域，可利用周边区域有列泥沙资监测资料且系列较长的流域作为参证流域，利用水文比拟法对泥沙资料流域进行移置。如果参证流域和无资料需要用泥沙资料的流域的植被覆盖率、地形因素和土壤因素等影响土壤侵蚀量的因素和条件相同，则可以直接移用泥沙资料。参证流域和计算流域的影响因素不同，侵蚀量也不会相同，此时要对不同的影响因素进行修正。

水土流失的过程，受很多因素的作用和影响，其中地貌、土壤、植被、气候、人为活动是其主要影响因素。对一般资料移用的两个相邻流域，降水量和降水时空分相似，降水对土壤侵蚀程度的影响也相近。在降水量影响相似的基础上，分别对地形因素、土壤因素和植被因素进行修正计算后再分析土壤的侵蚀模数。

流域植被较好的区域，土壤结构疏松，孔隙率高，具有很强大的透水性。在汛期强降雨时截留大量的水分，渗入地下补充地下水，从而降低了地表产生的径流对土壤的冲刷侵蚀作用。土壤的渗透能力主要是因为非毛管的孔隙率，通常与非毛管的孔隙率呈明显的正相关线性关系。土壤渗透现象还取决于土壤所含水分的饱和度与接受补给的情况，不同的土壤类型和植被生态系统的类型决定着土壤的渗透能力。植被较差的流域会降低植被根系的活动，没有了植被凋落物覆盖层和土壤孔隙率降低，使土壤的渗水性能降低，增大地表径流对土壤的侵蚀作用。如下表1为不同植被率下降雨对土壤侵蚀影响的参考值。

表1 土壤侵蚀程度影响参考值

当设计流域与参证流域植被因素差别较大时，需要对植被因素进行修正，其方法是用计算流域的植被率对土壤侵蚀影响的参考值与参证流域的土壤侵蚀影响参考值的比值相当于一个系数，乘以参证流域泥沙侵蚀模数得出结果，可通过对植被因素的修正，计算受植被因素的影响下计算流域的土壤侵蚀模数，计算公式为:

式中:E植被为植被因素影响下设计流域土壤侵蚀模数，t/(km2·a);C设计为设计流域植被对土壤侵蚀量影响因素;C参证为参证流域植被对土壤侵蚀量影响因素;E参证为参证流域土壤侵蚀模数，t/(km2·a);α植被为植被因素影响系数。

影响土壤侵蚀量大小的植被影响因素，可根据表1中的植被类型及各流域植被覆盖率确定。

3 沙河市山区土壤侵蚀模数计算

根据沙河市水资源区划结果，根据山区特点以及地形、地貌等变化特征，将山区划分为三个区域。按分区计算其土壤侵蚀模数。

第Ⅰ区:该区只有蝉房乡，35个自然村，人口16 002人，面积164.0 km2，该区山脉连绵，山峰陡立，海拔调和500～1 400 m，最高峰老爷峰1 437.3 m，山脉多为石英砂岩及花岗岩、片麻岩组成，土壤大部分为褐土与棕壤土。森林覆盖率为46.5%。该区面积与东石岭水库控制面积基本相吻合，该区侵蚀模数则为东石岭水库流域的侵蚀模数，为521 t/(km2·a)。

第Ⅱ区:位于沙河市 中部，柴关、册井、刘石岗三个乡镇和綦村镇的孔庄一带，面积290.2 km2，占全市总面积的29.0%。该区山峰低缓，海拔高程为300～500 m，谷地宽阔，耕地面积集中在河流两岸及沟谷中，土质大部分为残坡冲积物和人工堆垫的土壤，质粗土薄，水利条件差，荒山荒坡土层薄，质地粘重，水分少。植树难以成活，多为荒山秃岭，且水土流失严重，流域植被覆盖率为35%。根据表1，按照东石岭水库上游植被覆盖率和第Ⅱ区植被覆盖率，查表得出地面不同植被率对土壤侵蚀影响参考值分别为0.14和0.16，按照上述公式计算出Ⅱ区的土壤侵蚀模数为595 t/(km2·a)。

第Ⅲ区:位于沙河市中部，区域包括綦村镇东部，白塔镇、十里亭乡、新城镇等四个乡镇，面积253.9 km2，占沙河市总面积的25.4%，本区海拔高程100～300 m，地面坡降1/100～1/300，为冰碛地层，阶地发育、梯田遍野，间有切割较深的冲沟及孤山残丘，流域植被覆盖率为30%。以东石岭水库上游流域作为参证流域，用同样的方法，计算出该区土壤侵蚀模数为670 t/(km2·a)。

[1]丁炳坤.工程水文学[M].中国水利水电出版社.1994.6.

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