山體水土流失現(xiàn)狀及對策研究

摘 要：目前我國山區(qū)水土流失情況嚴重，衍生的石漠化現(xiàn)象正以2%的速度吞噬著寶貴的土地資源。武漢大學花草樹木茂盛，自然景色極佳，但校園山體亦有不同程度的水土流失現(xiàn)象。美好的生態(tài)環(huán)境需要得到保護，為研究山體水土流失機理與相應治理對策，以武漢大學校園內(nèi)珞珈山、獅子山為研究對象，調(diào)查其水土流失現(xiàn)狀，分析成因并提出可行性對策。

關鍵詞：水土流失；治理對策；校園山體

中圖分類號：S157 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）20-0130-02

1 山體水土流失現(xiàn)狀

水土流失的學術(shù)定義為：“在水力、風力、重力等外營力作用下，水土資源和土地生產(chǎn)的破壞和損失?！彼ㄍ寥辣韺忧治g和水的損失。結(jié)合定義實地調(diào)查得出，在校園內(nèi)珞珈山、獅子山范圍內(nèi)，存在著水力侵蝕、風力侵蝕、重力侵蝕及一定的人為侵蝕類型，以水力侵蝕為主。但由于山體近乎100%的植被覆蓋，起著防蝕固土的特殊作用，因此校園內(nèi)山體總體水土保持良好，部分區(qū)域存在土壤侵蝕，侵蝕類型包括水力侵蝕、重力侵蝕、混合侵蝕與風力侵蝕。

①水力侵蝕。校園山體土壤侵蝕的主要類型為水力侵蝕，在強降雨條件下，地面表層土壤組成物質(zhì)被破壞、搬運和沉積。水力侵蝕以溝蝕、面蝕為主要表現(xiàn)形式。

②重力侵蝕。在獅子山北坡、珞珈山南坡部分坡段較陡峭，地面巖體和土體物質(zhì)在重力作用下失去平衡而產(chǎn)生位移，流向地勢較低地方。在考察中發(fā)現(xiàn)陡坡上的土石巖體表面松散，與下層土體有明顯分層現(xiàn)象，高差達20～40 cm。

③混合侵蝕。沿東西軸線方向，珞珈山沿程分布共5個大型水土流失區(qū)。共同特點是：植被覆蓋率低、坡度角大（﹥45°）、遇強降雨極易匯流沖蝕土壤，系在水流沖力和重力共同作用下的土壤侵蝕。但總體珞珈山植被覆蓋率高，松軟堆積物少，石塊體積較大不易沖走，因此混合侵蝕規(guī)模與強度較小。

④風力侵蝕。校園山體由于其極高的植被覆蓋率，風力侵蝕面積較小，主要集中在獅子山頂部櫻頂老圖前面的平臺。土粒、沙粒或巖石碎屑在強大的氣流沖擊作用下被搬運和堆積。

2 水土流失原因分析

水土流失的影響因素可分為自然因素和人為因素兩大類，自然因素包括氣候、地質(zhì)、地形地貌、土壤和植被分布等因素。

氣候因素：武漢屬亞熱帶季風濕潤氣候，表現(xiàn)為雨量充沛，年降雨量1 204.5 mm。雨量大，會增大水土流失量。同時雨水集中在初夏梅雨季節(jié)（6～8月），雨強大，持續(xù)時間較長，造成土壤含水量增大，坡面匯流形成強大的徑流，沿著已有的淺溝沖刷土層造成水土流失。

地質(zhì)因素：珞珈山由十幾個相連的小山組成，海拔高118.5 m，獅子山海拔69 m，四季較明顯，植物茂盛。山體基巖主要為下古生代頁巖、泥盆紀砂巖、下石炭紀石英巖（本區(qū)面積最大）和珞珈火石巖。其上覆蓋一層厚薄不均的棕黃色粘土，由山頂至山麓，粘土層逐漸增厚。獅子山土層較厚，水力侵蝕易帶走表層松軟土壤質(zhì)；而珞珈山頂巖石出露較多，分布較廣，抗侵蝕能力強、風化速度慢，表層土壤層較薄。

地形地貌因素：獅子山段坡度整體偏緩，考察發(fā)現(xiàn)只有小部分區(qū)域偏陡，近乎垂直分布；珞珈山整體偏陡，凹形坡上部陡，下部緩，中部土壤侵蝕強烈，下部侵蝕減弱，存在淤積現(xiàn)象。沿軸向分布的5個混合侵蝕區(qū)其坡度近45°～60°，水流沖刷能力強，水土流失集中。

土壤和植被：校園山體植被覆蓋率高，接近100%。在具備水、土、坡條件后，植被因素就顯得尤為重要。其冠層截留降雨，削弱雨滴能量；枯枝落葉層覆蓋地表，防止雨滴濺蝕，滯緩地表徑流，增強土壤的透水和蓄水性能；根系具有固持網(wǎng)絡土體，增強土壤抗沖性和抗剪強度的作用。

人為因素：山體位于校園內(nèi)，被較好的保存，植被得以很好的生長。但也存在一些問題，建設過后，未及時采取保護措施。在獅子山頂，是武大老建筑群的代表——櫻頂老圖書館。其前的空地坑洼分布，細粒土壤易受風力侵蝕；管線鋪設，開挖埋線，破壞了土壤結(jié)構(gòu)，經(jīng)水力沖刷極易形成淺溝，加速水土流失，管線也隨之顯露。此外，學生沿淺溝行走，壓實地表裸露面，產(chǎn)生地表結(jié)皮，也會影響到坡面的入滲和產(chǎn)流。

3 水土流失產(chǎn)生機理

各種巖土物質(zhì)都具有不同的抗侵蝕能力。當外營力一定時，水土流失的狀況和強度，一般取決于地面巖土物質(zhì)的抵抗侵蝕的能力。當巖土體受外營力作用時，若外營力大于巖土抵抗力，其結(jié)構(gòu)即發(fā)生破碎，若外營力繼續(xù)增加，超過巖土的重量和摩擦阻力時，巖土即可能發(fā)生移動。

水力侵蝕機制：水力侵蝕主要包括雨滴擊濺、線狀侵蝕、坡面徑流沖刷、溝槽水流沖刷三種外營力。第一，雨滴濺蝕可以壓實地表，同時使部分土粒向四周擊濺和搬運，面狀水流的沖刷作用可破壞表層結(jié)皮。在這種形成與破壞的反復過程中，水流隨匯集量的增加沖刷作用加大，濺蝕為產(chǎn)生坡面徑流和層狀侵蝕創(chuàng)造了條件。第二，坡面徑流起始于降雨強度大于土壤入滲強度而產(chǎn)生的坡面薄層水流，隨降雨歷時的延長，薄層水流開始分離形成細溝流。地表流相對集中于細溝之后，薄層水流與細溝流水體相連，向低凹處、下坡部位集中。總結(jié)坡面徑流的發(fā)展，表現(xiàn)為由沿程侵蝕—侵蝕斑痕—細溝侵蝕三個階段。第三，槽流侵蝕能力取決于流速，紊流狀態(tài)的溝槽水流在溝床周界附近流速梯度較大，易產(chǎn)生漩渦，使得各水層的性質(zhì)不斷進行交換。同時水流運動受到溝床周界的限制，產(chǎn)生橫向環(huán)流與螺旋流。按侵蝕方向可分為下切侵蝕、溯源侵蝕、和側(cè)向侵蝕三種類型。下切侵蝕主要見于松散廢棄物的坡面，獅子山巖土松散，坡度部分較陡，大雨過后，溝蝕發(fā)展較快；溯源侵蝕為向溝頭的后退侵蝕，常與下切侵蝕同時發(fā)生；側(cè)向侵蝕是溝谷流水及其所攜帶的泥沙，對溝谷兩側(cè)侵蝕導致溝谷展寬的過程。

重力侵蝕機制：坡面上的風化碎屑或不穩(wěn)定巖土體在重力作用下導致崩塌、錯落及蠕動。這些重力侵蝕形式的發(fā)生，主要外營力是由地心引力而產(chǎn)生的重力作用，土體下滲水分、土體性質(zhì)、巖石結(jié)構(gòu)、地形條件也有著不可忽視的影響作用。坡面上塊體運動是重力引起的下滑力與巖土塊體的內(nèi)摩擦力及粘結(jié)力相互作用的結(jié)果，由下滑力與抗滑力之間的對比關系決定巖土體是否能夠發(fā)生位移。

獅子山海拔較低，坡度較緩，重力侵蝕表現(xiàn)不明顯；珞珈山南坡上部坡度較大，存在3條較明顯重力侵蝕帶，軸線1條，北坡1條。降雨時因無植被覆蓋，常與水力侵蝕共同作用，形成混合侵蝕區(qū)。

風力侵蝕機制：由于較好的植被覆蓋率，風力侵蝕的影響范圍很小，主要集中在獅子山頂部。較多的參觀人數(shù)、過往車輛，使得頂部平臺硬性路面磨損嚴重，地面松散土壤顆粒裸露。風本身在流動時，迎面沖擊力和因紊流、渦流產(chǎn)生的上舉力的合力超過了地面上松散碎屑物和地表摩擦力時，即發(fā)生風蝕作用。

4 現(xiàn)有水土保持措施及其優(yōu)化建議

珞珈山、獅子山由于所處位置完全坐落于校園內(nèi)，整體受到良好的規(guī)劃與保護。水土保持得到重視，興建許多工程措施，總體發(fā)揮著較良好的功效?？偨Y(jié)有以下幾點：

①植被的種植與保持。珞珈山、獅子山任何季節(jié)看上去都是那么郁郁蔥蔥，草木繁盛。水土保持情況整體良好，這要得益于如此優(yōu)異的植被層。珞珈山山頂多為落葉樹，山腳多為常綠樹，中間則由落葉樹和常綠樹混交過渡；獅子山大量灌木及地被的應用，種類多樣。有效的減少了水力侵蝕與風力侵蝕的作用。

②山腳擋土截流措施。在山腳修建擋土墻與截流排水溝，構(gòu)建雙重保持措施。擋土墻能夠阻擋山坡松軟土質(zhì)在重力作用下的下滑，固定坡腳免受水力侵蝕。同時能夠延緩坡降，使得山坡形成梯級結(jié)構(gòu)；截流溝可以切斷上坡產(chǎn)生的暴雨徑流，將徑流按要求引至指定區(qū)域蓄水的同時，使得徑流流速在溝內(nèi)減緩，沉積攜帶的泥沙及礫石。

③路面硬化措施。由于行人的擾動，土壤結(jié)構(gòu)易被破壞，造成土壤侵蝕。校方在行人經(jīng)過的路段修筑混凝土路面，使土壤侵蝕的溝槽通道覆蓋“保護層”，保護下方土壤免受侵蝕。

雖整體良好，但部分區(qū)域水土流失依然嚴重，需要提出針對性的解決方案，對現(xiàn)存的不足之處加以改進。改進措施應分為兩方面：一為對原有設施的維護清理；二為新工程設施的修建。

①部分擋土墻高度較小，擋土的效用未完全發(fā)揮，需適當在需要區(qū)域進行加高措施；配套的截流排水溝在侵蝕嚴重段出現(xiàn)嚴重淤積，需要及時清理維護，保障排水通暢。

②加固措施。在溝槽水力侵蝕嚴重、坡度較緩的區(qū)域可設置臺階等硬化路面的形式阻止下層土壤繼續(xù)被侵蝕；已有的臺階侵蝕區(qū)需進行加固避免繼續(xù)水力掏刷；櫻頂老圖前空地至少進行一定的修整，如有可能應重塑混凝土路面。

③排水管線部分需要重新調(diào)整，增設線路，不要直接排放在土壤上，建議在校園內(nèi)修建一定容量的儲水池，將暴雨產(chǎn)生的徑流通過管線經(jīng)地下排入儲水池，以供它用。在回收水資源的同時避免了土壤的水力侵蝕。

④珞珈山混合侵蝕區(qū)的專項治理。在混合侵蝕區(qū)下部，坡度比較小，宜進行增補造林，以鞏固坡底，緩流落淤；在上部巖體出露較多，立地條件差的地方，合理布置，做到喬、灌結(jié)合或灌草結(jié)合，種植時注意采用帶土坨苗栽植。若進行植物工程整治困難較大或無實施可能性，可就坡地修建登山用臺階，將陡坡成“梯級”布置，減少裸露土壤面積，防止土壤侵蝕發(fā)生。

5 結(jié) 語

生態(tài)環(huán)境是人類生存的保障，山區(qū)固有的脆弱性決定著生態(tài)系統(tǒng)的不穩(wěn)定性與其破壞后難恢復性。因此在山地資源的開發(fā)中，應注重與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，倘若不合理開發(fā)利用極易造成水土大量流失，引起生態(tài)與環(huán)境的退化。校園內(nèi)山體極高的森林覆蓋率、良好的保護措施有效的抑制土壤侵蝕，構(gòu)造出生態(tài)良好的開發(fā)模式。

水土流失的發(fā)生從根本上是由于人類不合理的開發(fā)利用土地資源，進而制約社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。水土流失的防治工作刻不容緩，應以土地資源的合理利用為前提，因地制宜開展各項水土保持措施，將土地利用規(guī)劃與水土保持規(guī)劃有機結(jié)合起來，實現(xiàn)土地資源的可持續(xù)利用與社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻：

[1] 楊子生.論水土流失與土壤侵蝕及其有關概念的界定[J].山地學報，2001，56(4).

[2] 景可，王萬忠，鄭粉莉.中國土壤侵蝕與環(huán)境[M].北京:科學出版社，2005.