“利奇马”对沂蒙山区水土流失的影响——以银麦小流域前城子水土保持监测站为例

杨慧玲 齐云婷

（1.临沂市水文中心 临沂 275000 2.济宁市水文中心 济宁 272100）

1 引言

沂蒙山区是临沂市水土保持监测站监测点之一，属于生态环境脆弱地区，也是北方土石山区土壤侵蚀最为严重的区域，监测工作具有代表性。

植物措施作为水土保持的3 大措施之一，在治理水土流失和发展农林经济方面具有重要作用。水土保持植物措施主要包括造林、种草、封育和轮牧。国内很多学者对植物措施的水土保持效益进行了大量研究。聂祥瑞、周辉、杨进怀等学者分别对小流域治理的多年实践经验与现代治理提出了要求，对近年来提出的小流域治理理念内涵的界定和建设技术体系进行了探讨。部分学者对北方土石山区水土流失现状和治理对策，从措施配置、效应等方面进行分析。以往的相关研究多集中在措施论述和整体产生效益方面，就降雨量大于2000mm 以上的地区进行了研究，但是对于北方土石山区年降水量在600～800mm、土层比较薄、易水土流失的石质山地研究比较少。本研究以具体小流域中典型径流小区不同植物措施下产流产沙随降雨等级的变化规律开展定量研究，基于蒙阴县银麦小流域水土保持监测坡面径流小区多年观测数据和降雨记录，对比相同坡度下不同植物措施的产流产沙的影响，以期为沂蒙山区的水土流失治理提供科学依据。

2 研究区概况

蒙阴县位于沂蒙山区腹地，属于国家级水土流失重点治理区，小流域内低标准梯田、四荒地和疏幼林地是水土流失的主要策源，为治理水土流失，改善生态环境，维护提高土壤保持和涵养水源能力，构建完善的水土保持防护体系，开展小流域综合治理具有重要意义。前城子水土保持监测点位于银麦小流域内，银麦小流域总面积为18.89km2。该规划区属于北方土石山区水力侵蚀类型区，平均侵蚀模数2063t/（km2·a），现有水土流失面积 12.71km2，占规划区域面积的67.3%，年均土壤流失量3.90 万t。

3 材料与方法

3.1 试验区的布设

前城子监测点于2010年9月1日开始建设，地点位于蒙阴县桃墟镇前城子村，属淮河流域沂河水系桃墟河，东经117°59′44″，北纬35°36′25″。设立4 个径流小区。坡度为9.1°、9.2°、9.5°和9.3°，分别种植当地具有水土保持功能的经济树种。

结合北方土石山区特点，径流小区设计为宽5m，长20m（水平投影），水平投影面积100m2。设集水槽，集水槽横断面为矩形，底宽0.15m，深0.17m，比降0.05。集水槽末端设置分流池（9 孔分流法），按照50年一遇24h 最大暴雨设计。前城子监测点径流小区布设见表1、图1。

表1 前城子监测点径流小区布设表

3.2 降雨等级划分和观测方法

根据国家气象局颁布的降雨等级划分标准，观测内容包括降雨量、降雨历时、降雨场次、径流量和产沙量等。降雨监测采用翻斗式自记雨量计进行观测，雨量计翻斗分辨率为0.5mm，采样周期为5min，其余时段（含降雪）采用人工观测日降水量；泥沙采用人工取样监测；每次降雨过程结束后，记录各小区集流池内水位，计算出次降雨产生的径流量，并计算出径流深和径流系数。将截流池中水搅拌均匀，在池的不同位置量取浑浊水样3～5 瓶，过滤、烘干、称量，结合径流量推算出悬浊水中泥沙干质量；然后放水并测得淤泥体积，定量量取淤泥样品，烘干称量推算出淤泥中泥沙干质量，最后核算出土壤侵蚀总量，结合径流量计算出含沙量。采用蒙阴县前城子水文站2015—2019年的观测数据，利用Excel 及SPSS 进行相关统计分析。

4 结果与分析

4.1 侵蚀性降雨特征分析

“利奇马”期间，监测到前城子径流小区降雨过程为两次降雨，第一场降雨持续时间500min 左右，降雨量小，第二场降雨量350mm 以上。第二场降雨雨强和雨量明显大于第一场降雨，水土流失现象主要发生在第二场降雨中。

本文中的侵蚀性降雨指径流小区中能明显观测到泥沙的次降雨，见图2。此次台风给银麦小流域带来侵蚀性降雨量为354.6 mm，最大次降雨量33h 之内降雨量320.6mm，平均降雨强度9.6mm/h，30min 雨强I30为52.83， 降雨侵蚀力EI30为4509.23MJ·mm/（hm2·h），本次洪水产生的最大流量和最大含沙量都在产流后近2000min 左右，也为一年之中最大的降雨侵蚀力，可作为往后防治水土流失的参考值。分析大雨和暴雨的降雨侵蚀性降雨的主要表现特征，加强相应的水土保持措施。

图2 “利奇马”期间累计径流深、累计产沙模数变化过程图

4.2 径流小区径流系数和含沙量随降雨等级的变化特征

（1）利奇马期间径流小区侵蚀性降雨特征和水土流失量的分析

径流次数和含沙量成正相关关系，“利奇马”期间，径流小区共产流四次，经分析：桃树和石榴混交林产流最大，径流系数为0.31，含沙量为2.95g/L；其次为枣树10年生枣树，径流系数为0.11，含沙量为9.73g/L；9年生花椒径流系数为0.09，含沙量为4.5g/L。土壤流失量最小、径流系数也最小的为荒草地，径流系数为0.09，含沙量为0.46g/L。

（2）径流小区侵蚀性降雨特征和水土流失量的分析

从年度径流小区水土流失状况分析，水土流失比较轻的为混交林，最严重的为荒草地，见表2。

表2 9 号台风“利奇马”降雨产生土壤流失的径流泥沙表

4.3 “利奇马”降雨等级对坡面产流产沙量的影响

历年不同降雨等级的产流产沙与9 号台风“利奇马”期间产流产沙对比分析，历年径流小区降雨强度在大雨、暴雨条件下土壤流失量基本在0.4t/（hm2·a）左右，而本次特大暴雨造成土壤流失量在3.3 t/（hm2·a）。径流次数和含沙量成正相关关系。在鲁南的土石山区，桃树和石榴混交林产流最大，径流系数为0.31，土壤流失量为3.125t/（hm2·a）；其次为枣树10年生枣树，径流系数为0.11，土壤流失量为3.332t/（hm2·a）； 9年生花椒径流系数为0.09，土壤流失量为1.466t/（hm2·a）。土壤流失量最小的，径流系数也最小的为荒草地，径流系数为0.09，土壤流失量为0.0632t/（hm2·a）。

5 结论

通过分析整年度水土流失状况及“利奇马”带来强降雨的水土流失状况，可知在沂蒙山区9 度及以上的坡面实施水土保持植物措施，种植当地适生树种，最好为混交林，桃树和石榴混交要比单纯的枣树和花椒有更好的水土保持作用。分析不同水土保持措施和土地利用类型的水土保持及防洪减灾效益，通过计算分析场次暴雨洪水造成的土壤流失量，积累了场次暴雨水土流失资料。本文成果将为以后极端天气后修复建设和水土保持规划、水土保持生态文明建设等工作及决策提供参考■