大别山南坡水土保持策略研究

张 理 华

(安庆师范大学 资源环境学院，安徽 安庆 246133)



大别山南坡水土保持策略研究

张 理 华

(安庆师范大学 资源环境学院，安徽 安庆 246133)

摘要：以大别山南坡皖河石牌水文站的径流量、含沙量与输沙量作为流域水土流失的相关性指标，研究其水土流失成因和发生时间，提出水土保持策略与措施。皖河输沙量变化与含沙量、径流量波动有正相关性，表明暴雨型降水是水土流失的根本原因，6-7月暴雨期是水土流失高发时段。继续做好水土保持，策略与措施直接针对6-7月份的强降水过程。

关键词：大别山；水土保持；皖河径流量；含沙量；输沙量

DOI：10.13757/j.cnki.cn34-1150/n.2016.02.026

亚热带季风区中低山地普遍存在比较严重的水土流失，即使森林覆盖率达到60%以上也难遏制，相关的水土保持研究很多[1-9]。安徽省将大别山区岳西等6县列为水土流失重点整治区。以大别山南坡的河流径流量、含沙量和输沙量作为流域水土流失的相关性指标，分析其变化特征，结合实地调查研究，探讨水土保持策略与措施，对亚热带季风区山地的水土保持有参照意义。

1研究区域概况

大别山位于安徽、湖北与河南三省交界处，地理位置30°10′-32°30′N，112°40′-117°10′E，呈西北—东南走向，山峰众多，海拔1 500m左右。地质构造基础是古生代华力西中期的秦岭大别山褶皱带，主要由前震旦纪地层和侵入岩构成，以花岗岩、片麻岩等为主，风化程度深。坡度多在25°-50°。山间河漫滩和阶地平原狭小，是主要农耕区。山区水库众多，大小不等，皖河、淠河等河流的中上游都在山区。

山地南北两坡分别属长江与淮河水系，河流分布呈放射状。山区属北亚热带季风气候，冬冷夏热，雨量丰沛，多年平均气温16.5 ℃，多年平均降水量1 440mm、蒸发量894mm、径流深749mm，降水集中于夏季。上游山区径流深超过850mm，径流系数偏高。径流量随降水波动大，坡陡流急，侵蚀力强。

山地森林覆盖率为50%-70%，建群种以马尾松、杉、栎为主，大多是20世纪70年代以来植树造林的成果。油桐、油茶、乌桕、漆树等经济林木在低山丘陵区分布广泛。

水土流失缘起历史上的乱砍滥伐和盲目开垦，水土保持研究经历30余年，虽经长期生态修复，大别山区仍然是水土流失重点区域。

2研究材料及分析

2.1年径流量与输沙量

大别山南坡地势由西北向东南下降，河流短小，向东南汇聚入长江，其中皖河中上游水系规模较大，有代表性。河流输沙量是反映流域水土流失的主要指标。皖河干流出山口后有石牌水文站，提取皖河1965-2010年年径流量与年输沙量数据，如图1所示。

图1皖河石牌站1965-2010年年径流量与输沙量

河流径流量(Q)与输沙量(V)为直线关系，即V=QS，式中S为含沙量。分析图1，曲线波动特征显示年径流量与输沙量并非简单直线关系，说明含沙量(S)不稳定。计算1965-2010年年径流量与年输沙量的皮尔逊积矩相关系数为0.687，偏低。追究原因，可能是年际降水量或降水强度的差异，不同年份含沙量有较大的变化，导致径流量与输沙量的直线关系变得复杂。

图1反映，1965-2010年输沙量有明显下降趋势。46年来，平均年输沙量为55.28×104t/年。年输沙量变化特征可分两个阶段，1997年以前输沙量较大；1997-2010年，输沙量显著性下降，意味着水土流失量减少。分析与20世纪70年代后大规模植树造林，森林覆盖率提高有关。经过20年积累，至1997年后，森林对水土保持的贡献开始显现。

2.2年径流量与年平均含沙量的相关性

1965-2010年，皖河平均年径流量为33.2×108m3。大多数年份，年径流量波动范围为20×108-50×108m3，超过此范围的是洪水年或枯水年，如1969、1978、1893年等年份，年径流量出现极端值，如图2所示。

图2　皖河石牌站(1965-2010)年径流量与年平均含沙量

图2中年径流量曲线与年平均含沙量曲线显示正相关，其中20世纪80年代以前的相关性显著；洪水年份和枯水年份的正相关性显著。计算两者1965-2010年皮尔逊积矩相关系数为0.291，并不高。实际上年径流量与年平均含沙量并无因果联系。曲线显示的正相关现象作如下解读：年径流量大或洪水年，暴雨多，强降水打击地表，洪水冲刷河床，导致强侵蚀作用，含沙量升高；而平水年份，暴雨型降水不多的情况下，二者不显示相关性；枯水年份，降水量小，暴雨少，侵蚀作用弱，年平均含沙量偏小。

年平均含沙量变化也分两个阶段。1965-1997年，多数年份变化幅度为0.18-0.32kg/m3，洪水年有极大值，枯水年出现低值，1969、1978等年份都很典型。1997-2010年，平均含沙量波动区间显著性下降，基本都在0.18kg/m3以下，反映水土流失量下降，与输沙量变化特征一致。计算1965-2010年年平均含沙量与年输沙量的皮尔逊积矩相关系数为0.825，相关性更显著。

综合上述分析推断，降水多，暴雨多，径流量大的年份，年平均含沙量大，全年输沙量大大增加。1969、1978、1893等年份，年降水量差异很大，含沙量相差也很大，二者同时出现峰、谷，而其年输沙量相差更大。以图中数据计算，1969年(洪水年)年径流量61.98×108m3，输沙量289.9×104t；1978年(枯水年)年径流量11.3×108m3，输沙量12.4×104t；两年份对比，径流量相差4.5倍，而输沙量竟相差22.3倍。反映洪水年份出现大量水土流失，而枯水年份水土流失量很小。

2.3月平均径流量与含沙量显著正相关

季风区河流月平均径流量因夏季风带来降水等原因变化很大。皖河石牌站月径流量波动与月平均含沙量变化如图3所示，呈显著正相关。

图3　皖河石牌站丰水年与枯水年的月平均径流量与含沙量

1996年(丰水年)径流量54.44×108m3，集中于6-7月份。7月份平均径流量1 250m3/s为最大，相当于最小月(2月，13.9m3/s)径流量的90倍。7月份含沙量为0.24kg/m3，而最小月份(8-12及1、2月)为0。月平均径流量与月平均含沙量的皮尔逊积矩相关系数为0.785，呈显著性正相关。

枯水年径流量和含沙量也反映了上述特征。1978年为典型枯水年，径流量集中于上半年，下半年很小。5-6月份径流量最大，但也低于100m3/s；含沙量较大，6月为0.16kg/m3；7-12月径流量很小，含沙量也很小，8、9、10和12月为0。月平均径流量与月平均含沙量的皮尔逊积矩相关系数为0.658，也呈显著性正相关。

由此可见，月平均径流量与月平均含沙量的正相关性更为显著。反映降水多的月份，降水强度大，含沙量大，与上述推断结果有一致性。表明输沙量集中于多雨的6-7月，出现大量水土流失，而其他月份水土流失不明显。

3调查实证

调查皖河流域中上游干、支流长河、皖水和潜水流域的典型水土流失区，水土流失概况如表1所示。

表1　皖河流域水土流失重点分布区域

资料来源：安庆市水利局2005年流域规划统计数整理成果。

大别山区是长江中下游交界的暴雨中心之一，降水集中在5-9月。多年平均暴雨次数为5.2次，6-7月份暴雨频次占全年的81.9%。流域多年平均24h暴雨量为125mm。暴雨与洪水发生高度一致。相对应的是洪水暴涨暴落，冲刷力强、含沙量大和破坏力大，但历时短。

水土流失区山坡坡度多为30°-40°，最陡达70°。河谷底部基岩裸露，河岸多见崩塌、滑坡的风化层。各支流出山口以上河道洪水过程多以单峰为主，洪水历时一般1-3天。

表1中重点区域土壤侵蚀的成因类型主要为水力侵蚀，陡崖与深切割沟谷伴有重力侵蚀和混合侵蚀。侵蚀形式整体以面蚀为主，也有沟蚀。面蚀伴随农耕、造林、垦荒、建筑材料开采及修筑公路等人为活动和生产过程出现，特点是侵蚀总量大，显见度低，潜在危害大。土层较厚的坡耕地，细沟侵蚀是面蚀的主要形态。沟蚀有集中性，偶发性，显见度高的特点。滑坡、崩塌和泥石流常伴随暴雨洪水发生。

大别山区现有森林以针叶林为主，多为单一纯林，森林生态稳定性不高，林下灌木、草本少，涵养水源与阻滞径流的能力有限，急需林相更新和生态保育。经济林地的地被覆盖率为30%-70%，山坡耕地80%以上属梯田。

4结论与建议

20世纪末，大别山区水土流失现象有显著改善。中低山地森林覆盖率达到较高水平仍然会发生水土流失。皖河输沙量与年平均含沙量呈显著性正相关，与年径流量也呈正相关。年径流量与年平均含沙量也呈正相关，洪水年与枯水年的相关性显著。月平均径流量与月平均含沙量呈显著性正相关。说明了暴雨型降水是水土流失的根本原因，坡度陡峻、河谷幽深，岩层风化强烈也是重要因素。同时也表明6-7月暴雨期是水土流失高发时段，输沙量大，尤其是多雨年份，实地调查证实了分析推断。要在现有基础上继续做好水土保持，主要针对6-7月份的强降水过程，做好以下工作。

1) 调整产业结构和农田耕作制度。大别山区传统农耕制度是两熟制，夏收后农田裸露率高，翻耕、松土都会导致地表失去植被保护，对强降水打击很敏感，遇暴雨即形成面蚀。抛弃传统的双季稻种植，扩大山区特产作物轮作，通过调整产业结构和耕作制度，确保6-7月份农田绿色全覆盖，抵御暴雨和坡面片流对土壤的侵蚀、冲刷。

2) 限制暴雨多发期的挖掘性施工。涉及土地挖掘的工程施工和弃渣堆积是水土流失的重要原因之一。修梯田形成的高陡边坡、弃渣弃土处理不当，也会造成严重的水土流失。在工程建设集中的城镇或采矿采石区、道路建设施工区，都是水土流失重点区。

建议大型工程施工前必须设计水保措施，禁止在6-7月间挖掘性施工。

3)建设水土保持工程。山坡防护工程通常有梯田、水平沟、水平阶、鱼鳞坑等。在陡崖与深切割沟谷建设挡土石墙、石坊、山洪排导沟等。山沟治理工程有沟头防护工程、谷坊、拦沙坝、淤地坝等。对主要河流的水能资源实施梯级开发、综合开发，保证防洪、拦沙，控制和稳定径流，减轻河床冲蚀，降低滑坡、崩塌和泥石流的发生率。

4) 改善森林结构。当森林覆盖率达到65%以上，再提高已不现实。水土保持需要做两方面工作：一是改善森林树种结构，补充乡土树种、阔叶树种，提高郁闭度，改变针叶林树种单一状况；二是改善植被结构，恢复林下灌木、草本植被。未成林造林地是重点水土流失区之一，必须保护草被。坡地改梯田或新开辟营林造林地必须与植草相结合。

5) 保护经济园林草被。桑、茶、果、中药材等经济园林是山区主要经营方式之一，有良好扩张前景。当前林下草本覆盖水平普遍低，大多数园地抚育与耕地种植相似，山民有园地除草的习惯，必须调整园地作业，禁止6-7月地表裸露，保护草被，阻滞地表径流。

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InvestigationandStrategyStudyofSoilandWaterConservationintheSouthofDabieMountains

ZHANGLi-hua

(SchoolofResourcesandEnvironment,AnqingNormalUniversity,Anqing,Anhui246133,China)

Abstract:Therunoff,sedimentconcentrationandsedimentloadofWanRiverhydrologicalstationinsouthDabieMountainwereusedascorrelationindicatorstoinvestigatetheregularityandpossiblecauseofsoilerosionwhichfurtherprovidedthestrategiesandmethodsforsoilandwaterconservation.ThesedimentdischargevariationofWanRiverwaspositivelyrelatedwiththefluctuationofrunoffandsedimentconcentration,indicatingthatrainstorminJuneandJulyisthehightimeofsoilerosionandthestorm-typeofprecipitationistherootcause.ThekeystrategiesforsoilandwaterconservationshouldbedirectlyfocusedontheheavyrainfallinJuneandJuly.

Keywords:DabieMountain;soilandwaterconservation;runoffofWanRiver;sedimentconcentration;sedimentdischarge

* 收稿日期：2015-08-10

基金项目：安徽省自然科学基金项目(07021011)。

作者简介：张理华，男，安徽宿松人，安庆师范大学资源与环境学院教授，主要研究方向为区域资源开发。 Email: zhanglihua@aqnu.edu.cn

中图分类号：S714.7

文献标识码：A

文章编号：1007-4260(2016)02-0106-05

网络出版时间：2016-06-08 12:57网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/34.1150.N.20160608.1257.026.html