济南市南部山区水土流失变化分析

陈振江，李 环，孙雪梅

（济南市水文中心，山东 济南250014）

济西水土保持监测站（监测点编码DA3722914130）位于济南市槐荫区段店镇王府庄，属黄河流域，黄河干流水系。监测站包括5个不同坡度径流小区、综合气象观测场和人工模拟降雨系统[1，2]。

径流小区是对坡地水土流失规律和小流域水土流失规律进行定量研究的一种测验设施。径流小区测验是水土保持观测试验的重要方法之一，是测验径流、泥沙的主要手段[1，3]。济西水土保持监测站径流小区尺寸均为5 m×10 m，坡度分别为5°、10°、15°、20°、25°。径流小区土壤类型采用褐土，土层厚度50 cm；措施类型采用经果林和人工乔木林类型，其中5°和10°小区种植核桃，其余小区种植侧柏、荆条、白车轴草等。径流小区情况一览表见表1。

表1 径流小区情况一览表

本研究通过对济西水土保持监测站2016—2018年径流小区产流、产沙情况进行分析，推算济南市南部山区水土流失量，并对其水土流失变化情况进行分析。

1 研究方法

1.1 降水量

采用自计雨量计。

1.2 泥沙处理

1）泥沙取样。取样方式采用人工取样法[1]。样品体积为500 mL。

2）样品室内处理。处理方法采用烘干称重法[1]。样品进行沉淀、过滤后，将泥沙盒放入烘箱，在105℃下烘干8～12 h至恒重。用电子天平（精度0.01 g以上）依次称量，单位g，保留两位小数。

1.3 计算方法

1）径流小区径流量计算方法。径流小区产生的径流量直接从集流桶刻度读出。年径流量为本年度径流量之和（单位L，保留整数）。2）径流小区泥沙量计算方法。径流小区泥沙量=（泥沙盒+干土重）-泥沙盒重/0.5×径流量。年泥沙量为本年度泥沙量之和（单位g，保留整数）。3）济南市南部山区坡度面积根据济南市南部山区DEM图结合GIS软件分析获取（单位km2，保留两位小数）。

2 计算结果

2.1 径流小区径流泥沙量

通过对济西水土保持监测站2016—2018年径流量、泥沙量分析得出，监测站降水量在485.6~755.0 mm之间，2018年25°小区产生径流量最大，为870 L；2017年15°小区产生径流量最小为0；2018年25°小区产生泥沙量最大，为7 050 g，2017年15°小区产生泥沙量最小为0。径流小区径流泥沙量见表2。

表2 径流小区径流泥沙量表

2.2 济南市南部山区坡度面积结果

根据济南市南部山区DEM图结合GIS软件分析，济南市南部山区面积为3 998.80 km2。其中，0°~10°坡度面积最大，为2 630.96 km2，占南部山区总面积的65.79%；25°以上坡度面积最小，为215.21 km2，占南部山区总面积的5.38%。济南市南部山区坡度面积见表3。

表3 济南市南部山区坡度面积表

2.3 济南市南部山区径流泥沙量

通过径流小区面积和坡度及所产生的径流泥沙量，结合济南市南部山区面积和坡度，推算南部山区径流泥沙量。济南市济西水土保持监测站2016—2018年总降水量1 943.1 mm，经推算，南部山区共产生径流量3 565.62万m3，产生泥沙量57 048.57 t。其中，2018年降水量最大，为755.0 mm，经推算，2018年南部山区产生径流量和泥沙量最大，分别为2 312.28万m3、48 859.82 t；2017年降水量最小，为485.6 mm，经推算，2017年南部山区产生的径流量和泥沙量最小，分别为207.31万m3和2 803.23 t。

从2016—2018年不同坡度流失量数据分析，0°~10°坡面产生的径流量最大，为2 341.55万m3；20°~25°坡面产生的径流量最小，为62.24万m3；25°以上坡面产生的泥沙量最大，为34 476.65 t；10°~15°坡面产生的泥沙量最小，为1 545.48 t。其中，2018年0°~10°坡面产生的径流量最大，为1 447.03万m3；2017年15°~20°坡面产生的径流量最小为0；2018年25°以上坡面产生的泥沙量最大，为30 344.61 t；2017年15°~20°坡面泥沙量最小为0。济南市南部山区径流泥沙量见表4。

表4 济南市南部山区径流泥沙量表

3 结论

1）2016—2018年，济西水土保持监测站的降水量在485.6~755.0 mm之间，各径流小区径流量在0~870 L之间，泥沙量在0~7 050 t之间，土壤侵蚀模数在0～141.0 t/km2·a之间，各径流小区土壤侵蚀模数以2018年25°小区最大，为141.0 t/km2·a，以2017年15°小区最小为0，平均土壤侵蚀模数为13.3 t/km2·a。根据《北方土石山区水土流失综合治理技术标准》（SL665-2014），土壤侵蚀强度均为微度侵蚀。

2）经推算，2016—2018年南部山区共产生径流量3 565.62万m3，产生泥沙量57 048.57 t。其中，0°~10°坡面产生径流量最大，应在0°~10°坡面上继续加强植树种草等植物措施，在农田和经果林内采取梯田、鱼鳞坑、水平阶等耕作措施，在河道内采取小型拦水坝、塘坝等蓄水措施，减少人为扰动破坏，减少径流流失；25°以上坡面产生泥沙量最大，应在25°以上坡面上继续加强取封育林等措施，采用飞播植树种草，增加植物固坡，加大陡坡水土保持措施治理。

3）此次研究中，2018年降水量最大，相对应的径流量、泥沙量也最大；2017年降水量最小，相对应的径流量、泥沙量也最小，与变化趋势吻合。2018年25°以上坡面泥沙量最大，说明降水、坡度等因素对土壤侵蚀产生主要作用；2018年0°~10°坡面径流量最大，说明降水、坡面面积等因素对径流量产生主要作用。2017年15°~20°坡面产生的径流量、泥沙量均最小，因15°以下坡面主要措施类型为经果林，人为扰动较大；15°以上坡面主要措施类型为人工乔木林，植被覆盖度较好，人为扰动小，说明植被类型、人为扰动等因素对水土流失起到一定作用。

4）水土流失影响因子较多、影响机制复杂。通过分析，降水和坡度是影响水土流失状况的主要因子，同时受到植被类型、坡面面积、人为扰动等因素影响。下一步研究中，应加强分析降水量与降水强度、降水前土壤含水量之间的关系，以及量化分析坡度因子与坡面面积、植被类型以及人为扰动等因子之间的关系。