阜蒙县三家子小流域土壤侵蚀特征分析

郑春梅

(辽宁省阜新蒙古族自治县招束沟镇政府，辽宁 阜新 123115)

1 前言

阜蒙县水土流失面广量大，危害严重，影响深远，已经成为全县国民经济持续、稳定发展和协调平衡发展的主要制约因素。阜蒙县地处辽西山地丘陵区域，是省内水土流失严重、生态环境恶劣的区域，区域内植被条件较差，森林覆盖率低，耕地土壤侵蚀严重，土地资源受到严重威胁，加之区域内农业基础设施薄弱，粮食生产能力较为低下。从水土流失的驱动机制及水土保持的战略考量来看，应在全面客观分析和预测阜蒙县小流域土壤侵蚀特征及发展趋势的基础上，促进水土保持综合治理与社会经济发展充分融合，在水土保持综合治理重点工程的统领下，加大生态脆弱、水土流失严重区域的治理力度，最终实现经济效益和生态效益的和谐统一。

2 流域概况

三家子小流域位于辽宁省阜蒙县中部偏东方向招束沟乡三家子村，沙十线公路多小流域东侧窜过，各屯之前有村村通公路相连接。小流域属辽河流域，总面积26.35 km2，水土流失面积7.26 km2，占流域总面积的27.56%。气候类型为半干旱、半湿润大陆性季风气候，属低山丘陵地貌。

项目区多年平均降水量465 mm，汛期降雨(6月～9月)约占全年总量75%以上，且多以大雨、暴雨出现。5 a一遇6 h最大降雨量68.80 mm，10 a一遇24 h最大降雨量137.34 mm，10 a一遇6 h最大降雨量90.20 mm，一般年径流深60 mm。项目区年均气温7.4℃≥10℃积温3336℃，年均日照2631 h，太阳总辐射135.8 kcal/cm2。平均风速3.41 m/s，大风日数17 d。年均蒸发量1848 mm，干燥度1.28，冻土深1.50 m，无霜期158 d。冬季以西北风为主，夏季以西南风为主。项目所在地年积温、无霜期等因素均适合农作物生长。但项目区内降雨量分布不均，对农作物生长不利。项目区内植被单一，林地多为人工纯林，树种主要有油松、山杏。荒山荒坡多为天然野生杂草。林地面积675.27 hm2，占流域面积的25.63%。流域内树种单一，林相欠佳，效益不明显。荒山荒坡面积33.81 hm2，占流域面积的1.28%，草种主要是天然野生杂草，由于流域的自然条件及气候特点，荒山荒坡野生草稀疏，林草覆盖率为25%，水土流失严重，经济和生态效益甚微。

3 流域土壤侵蚀分析方法

采用RUSLE模型进行三家子小流域土壤侵蚀特征的预测及水土流失过程的模拟，其基本公式为：

A=R×K×L×S×C×P

(1)

式中：A为流域土壤侵蚀总量，t/(km2·a)，表示小流域单位面积内细沟、坡地坡面年平均侵蚀规模；R为降水侵蚀力因子；K为土壤可蚀性因子；L为坡长，m；S为坡度，(°)；C为植被覆盖因子；P为水土保持措施因子；地形因子L、S和C、P均为无量纲量。

降水侵蚀力因子R是进行降雨侵蚀程度及降雨影响水土流失程度定量描述的重要参数，该参数可根据阜蒙县三家子小流域多年降水资料按R=0.141Pa1.560的简易公式[1]计算，根据阜蒙县1985年～2018年降雨监测资料，可确定项目区多年平均降雨量为465 mm，通过简易公式可得出该区域降水侵蚀力因子取值。考虑到该流域占地面积较小，所以整个区域降雨侵蚀力因子均采用同一值。

土壤可蚀性因子K是反应土壤因受到降水侵蚀后分离、移运及冲蚀难易程度的指标。三家子小流域土壤由褐土及棕壤土组成，褐土土质面积占土壤面积的85%，分布在流域的中部和东部，棕壤土土质面积占土壤面积的15%，主要分布在流域西侧部山坡上部。褐土主要是薄腐酸性岩褐土性土及酸性岩砂砾褐土两类，棕壤土主要是薄腐坡积棕壤及耕型坡积棕壤两类。项目区在土壤属性及类型方面呈现出典型的北方土石山区特征，所以借鉴北方土石山区土壤可蚀性因子研究结果[2]，该区域褐土及棕壤土可蚀性因子分别取0.3231和0.2185。

结合小流域植被覆盖类型及土地利用方式等相关资料，通过直接赋值法进行流域植被覆盖因子C和水土保持措施因子P的确定。植被覆盖因子C是在降雨、土壤类型及坡度等相同的情况下，不种植任何作物的土地水土流失量与种植某一特定植物的水土流失量之比，其取值在0～1之间。水土保持措施因子P则是某一治理措施实施后与实施前水土流失量之比，该流域主要采用的治理措施包括土坎梯田、保土耕作、封育治理等，未采取治理措施和无侵蚀发生的区域其P值取1.0。根据三家子小流域治理现状，其植被覆盖因子C和水土保持措施因子P的取值见表1。

表1 小流域植被覆盖因子和水土保持措施因子的取值

4 流域土壤侵蚀特征

4.1 结果验证

本次分析在综合参考三家子小流域泥沙拦截量、水利工程淤积量及拦砂率等数据的基础上进行流域土壤侵蚀模数的确定，并综合考虑流域植被覆盖、人类活动及地形地貌等的基础上进行流域土壤侵蚀模数的综合确定。分析过程中所采用的数据准确性与可行度均通过对比分析加以验证。

4.2 流域土壤侵蚀状况

根据水利部所给出的土壤侵蚀分级标准可确定出北方土石质地区土壤流失量最大允许值为200 t/(km2·a)，该流域以此为土壤侵蚀分类标准，三家子小流域年平均侵蚀量为8353.87 t，平均土壤侵蚀模数为1054 t/(km2·a)，其土壤侵蚀强度见表2。

表2 三家子小流域土壤侵蚀强度

由表2统计结果可知，小流域水土流失面积726.18 hm2，其中轻度侵蚀面积为296.12 hm2，占水土流失面积的40.78%；中度侵蚀面积为370.82 hm2，占水土流失面积的51.06%；强烈侵蚀面积为59.24 hm2，占水土流失面积的8.16%。项目区属土石质轻度侵蚀区，土壤侵蚀较为严重，且侵蚀方式主要以中度和轻度水蚀为主，主要表现为鳞片状面侵，侵蚀主要分布在坡耕地及疏幼林地内。在流域水保治理中应加强对中度和轻度水蚀的治理，而强烈侵蚀面积虽然仅占8.16%，但其表现出持续恶化和扩大的趋势，实际治理工作中也应加强。

4.3 土壤侵蚀与土地利用类型

根据不同土地利用类型所对应的土壤侵蚀面积、侵蚀模数及侵蚀量等的变化趋势特征(图1)，三家子小流域所侵蚀土地中有林地面积占比为67.51%，占比最大，其所对应的侵蚀模数为962 t/(km2·a)；其次为水域，其侵蚀面积占比19.6%，对应的侵蚀模数为943 t/(km2·a)；其余土地利用类型的面积占比较小，但耕地、村庄、交通用地及水利设施等侵蚀量较大。可见，虽然该流域土壤侵蚀主要以中度和轻度水蚀为主，但不同土地利用类型下侵蚀强度等级存在较大差异，在综合考虑侵蚀量和土地利用类型面积等的基础上，认为有林地面积占比最高，侵蚀强度较严重，侵蚀量也相对较高，应作为三家子小流域水土流失治理的重点领域。此外，水域、灌木林地、村庄和荒坡应作为流域水土流失治理进一步扩展的区域。

图1 三家子小流域土地利用类型及土壤侵蚀情况

4.4 土壤侵蚀与地形条件

根据三家子小流域土壤侵蚀的空间配置关系及地形坡度条件，将区域内坡度划分为0～5°、5°～10°、10°～15°、15°～20°、20°～25°、25°以上等级别，不同坡度地形侵蚀量及面积占比见图2。由图2可知，三家子小流域土壤侵蚀模数随着坡度的增大而不断增大，特别是当坡度超出25°后坡面侵蚀强度显著增加。坡度在5°以下的地形面积占比小，土壤侵蚀量也较低。坡度在5°～20°之间的地形面积在流域总面积中占比61.29%，所对应的土壤侵蚀量在侵蚀总量中占比68.3%，所以该流域水土流失治理过程中应当加强坡度在5°～20°之间的地形的防护与治理。坡度超出25°的地形在流域总面积中占比较小，为7.94%，但是所对应的土壤侵蚀量占比却达18.21%，侵蚀模数均值也是不同坡度地形中最大的，所以应在加强坡度在5°～20°之间的地形水土流失治理的同时，还应注重对坡度超出25°的地形水土流失的防护与治理。

图2 不同坡度地形侵蚀量及面积占比

5 结论

本文采用RUSLE模型对三家子小流域土壤侵蚀特征进行预测，并对流域水土流失过程进行模拟，分析所得的流域土壤侵蚀模数与流域水文资料测算结果基本一致，表明本文所采用方法具有较高的准确性与适用性。流域土壤侵蚀主要以中度和轻度水蚀为主，且随着侵蚀等级的提高，侵蚀量及侵蚀面积占比逐渐下降，其中轻度和中度侵蚀分别占40.78%和51.06%。考虑到轻度侵蚀是该流域侵蚀产沙的主要原因，故而应加强对轻度侵蚀的综合治理。但同时由于中度及以上侵蚀有逐渐扩大之势，所以，综合治理工程也不能忽略对中度及以上侵蚀的治理。根据对侵蚀强度、侵蚀量与土地利用类型的分析发现，小流域内有林地面积最大且侵蚀量较高，应作为该流域水土流失治理的重点区域，其次为水域，耕地、村庄、交通用地及水利设施等土地利用类型的面积占比较小，但侵蚀量仍较大，故也应纳入流域土壤侵蚀的治理范围。