東山流域水土保持措施對(duì)地表徑流和土壤侵蝕的影響

張慧芳

（太原市水土保持科學(xué)研究所，山西 太原 030025）

1 研究流域概況

婁煩縣東山流域緊鄰汾河水庫，位于大壩左壩頭上游2 km處，流域面積14.67 km2，其中水土流失面積12.47 km2，占總面積的85%。流域地貌類型屬典型的黃土丘陵溝壑區(qū)，區(qū)內(nèi)梁峁起伏、溝壑縱橫，最高海拔1 775 m，最低海拔1 135.6 m，相對(duì)高差639.4 m。流域上中游大部分面積被第四紀(jì)黃土覆蓋，下游區(qū)域?yàn)橥潦絽^(qū)，土薄石多，溝底及兩側(cè)基巖出露。流域內(nèi)年平均降雨量434 mm，年均氣溫7.8℃。土壤種類主要是黃綿土和紅壤土。流域內(nèi)植被以人工營造的油松、檜柏、側(cè)柏、檸條、木瓜、棗、杏等為主，天然植被以荊條、沙棘、黃刺梅、白羊草、胡枝子等灌草為主。

2 研究方法

2.1 徑流小區(qū)基本情況

在流域內(nèi)一半陰坡的中上坡部位設(shè)置8個(gè)標(biāo)準(zhǔn)徑流小區(qū)，每個(gè)徑流小區(qū)長(zhǎng)20 m，寬5 m，面積100 m2，周圍用漿砌磚塊圍護(hù)，下部有容積0.4 m3的分流桶和集流桶，坡度18°。兩小區(qū)中間設(shè)1 m隔離帶。

2.2 數(shù)據(jù)觀測(cè)

降雨觀測(cè)采用自記雨量計(jì)記錄，徑流量觀測(cè)通過量得分流桶、集流桶內(nèi)泥水深度后，經(jīng)計(jì)算獲得小區(qū)場(chǎng)降雨所沖下的泥沙及徑流的總體積。含沙量是分別在分流桶和集流桶內(nèi)不同部位采集500 mL徑流樣品，用沉淀烘干法測(cè)量。根據(jù)徑流含沙量可計(jì)算小區(qū)場(chǎng)降雨侵蝕量，由徑流量結(jié)合場(chǎng)降雨在小區(qū)投影面積上的降雨量計(jì)算出不同水土保持措施下小區(qū)的徑流系數(shù)及入滲系數(shù)。東山流域徑流小區(qū)建于2006年，但由于多種原因，2007—2009年數(shù)據(jù)不夠全面，因而此次研究采用2010—2012年間的數(shù)據(jù)。

3 結(jié)論與分析

3.1 降雨量及產(chǎn)流產(chǎn)沙情況

從2010—2012年的監(jiān)測(cè)情況來看，全縣降雨量少，且多集中在7—9月。根據(jù)水土保持監(jiān)測(cè)技術(shù)指標(biāo)體系，我國多以次降雨量10 mm為侵蝕性降雨臨界值。累加1年內(nèi)侵蝕性降雨量即得年侵蝕性降雨量。2010年侵蝕性降雨6次，年侵蝕性降雨量174.7 mm；2011年侵蝕性降雨13次，年侵蝕性降雨量304.2 mm；2012年侵蝕性降雨10次，年侵蝕性降雨量269.7 mm。2010—2012年侵蝕性降雨29次，侵蝕性降雨總量達(dá)748.6 mm。

3.2 不同水土保持措施下的徑流量和侵蝕量

不同水土保持措施下各徑流小區(qū)的年徑流量如圖1所示。

圖1 不同水土保持措施下徑流量變化

試驗(yàn)結(jié)果表明，在不同水土保持措施條件下，各徑流小區(qū)的徑流量和侵蝕量明顯不同，但徑流量和侵蝕量在不同水土保持措施下的變化規(guī)律大致相似。

原始坡地及魚鱗坑整地小區(qū)的徑流量與侵蝕量變化規(guī)律和降雨量的變化規(guī)律基本一致，降雨量越大，徑流量、侵蝕量也越大；水平階整地小區(qū)的徑流量、侵蝕量與降雨量關(guān)系不大。當(dāng)降雨量相同，地表植被覆蓋度相差不大時(shí)，水平階整地的徑流量、侵蝕量明顯小于魚鱗坑整地，徑流量、侵蝕量的排序?yàn)椋核诫A整地＜魚鱗坑整地＜原始坡地。

從圖1可以看出，同為原始坡度小區(qū)，A，C小區(qū)徑流量、侵蝕量相差明顯。其原因在于A小區(qū)為原始荒草地，從建立小區(qū)至今，沒有過人為干擾，地表植被覆蓋度不小于70%，而C小區(qū)每年春季進(jìn)行人工種草，至每年汛期，地表植被覆蓋度35%左右。植被水土保持功能的大小主要體現(xiàn)在林冠層、活地被物層、死地被物層、根系層和土壤層，當(dāng)不同層次同時(shí)、連續(xù)對(duì)降水層層攔截，增加降雨向地表土壤中入滲，使徑流量不間斷地被消耗，從而減小了徑流量的沖刷力和挾沙能力,最終減少了土壤侵蝕量。同是水平階整地的B，F(xiàn)，G，H4個(gè)徑流小區(qū)的產(chǎn)流產(chǎn)沙量相差不大，其原因在于這4個(gè)徑流小區(qū)建立時(shí)間較短，不論是灌木林還是喬木林，其郁閉度都不高，使得徑流試驗(yàn)差距不明顯。

3.3 不同水土保持措施下的徑流系數(shù)

試驗(yàn)結(jié)果表明，不同水土保持措施下徑流系數(shù)和降雨量關(guān)系不大，而水土保持措施對(duì)徑流小區(qū)的徑流系數(shù)有明顯影響，徑流系數(shù)排序?yàn)椋浩碌兀爵~鱗坑整地＞水平階整地。實(shí)踐證明，改變微地形可以有效攔蓄地表徑流。

4 結(jié)論

通過對(duì)東山流域不同水土保持措施下地表徑流和土壤侵蝕的研究得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：一是水土保持工程措施對(duì)地表徑流和侵蝕量影響較大，改變微地形可以明顯降低地表徑流量及侵蝕量。二是地表植被覆蓋度對(duì)地表徑流量及侵蝕量影響明顯，提高地表植被覆蓋度可以降低徑流量及侵蝕量。三是在流域內(nèi)大力實(shí)施水土保持工程措施和植物措施，可以有效降低流域地表徑流量和土壤侵蝕量，減少水土流失量，提高流域內(nèi)的土地生產(chǎn)力水平。