邢臺(tái)市西部山區(qū)流域植被對(duì)徑流分配影響分析

孟風(fēng)英 梁愛華

【摘要】本文在分析了邢臺(tái)市西部山區(qū)兩個(gè)小面積徑流水文試驗(yàn)站的資料的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了流域植被對(duì)徑流的調(diào)節(jié)作用進(jìn)行研究。主要對(duì)徑流的年內(nèi)分配、徑流系數(shù)、削減洪峰作用以及枯季徑流量等進(jìn)行分析，提出了搞好水土保持、增加流域植被的覆蓋率對(duì)水資源保護(hù)具有積極意義。

【關(guān)鍵詞】植被覆蓋率；徑流；水土保持；降雨徑流；小流域?qū)嶒?yàn)站

1. 項(xiàng)目區(qū)水文特征與植被情況

1.1項(xiàng)目區(qū)基本情況。

（1）邢臺(tái)市西部山區(qū)分布有坡底水文站和西臺(tái)峪水文站，兩個(gè)水文站同屬于國(guó)家基本水文站。

（2）坡底水文站位于河北省邢臺(tái)縣城計(jì)頭鄉(xiāng)坡底村，東經(jīng)114°02ˊ，北緯37°05ˊ。屬于海河流域，斷面設(shè)在子牙河水系沙河路羅川上。流域集水面積283Km2，主河道長(zhǎng)26.8Km，流域坡度15.2‰，流域?qū)挾?0.6Km。該站流域面積小，源短流急，水位暴漲暴落。斷面以上都是支流小溪，河網(wǎng)密度大。屬于季節(jié)性河流，洪水多發(fā)生在6～9月份，多數(shù)發(fā)生在七月下旬至八月上旬。本站位于深山區(qū)，斷面以上山峰疊起，地勢(shì)起伏，一般在海拔400～1000m，個(gè)別山峰高達(dá)1700～1800m。山間部分零星土地主要種植小麥、大豆、玉米及谷物。由于連年綠化，封山育林。無(wú)荒山禿嶺，植被較好。土質(zhì)以黃、黑土為主。

（3）西臺(tái)峪站為淺山區(qū)代表站，位于河北省臨城縣石城鄉(xiāng)西臺(tái)峪村，東經(jīng)114°17'，北緯37°25'，是海河流域子牙河水系泜河南支的控制站，集水面積127Km2，主河道長(zhǎng)25.3Km，流域坡度16.2‰，河道縱坡為20.4‰，流域平均寬度5.29Km。斷面以上山嶺、溝壑交錯(cuò)，耕地面積較少，主要種植小麥玉米等作物。土質(zhì)以黃土為主，間以紅土和沙土。近年來(lái)，綠化和資源開發(fā)并存，植被覆蓋率雖有所提高，但水土流失現(xiàn)象依然嚴(yán)重。

1.2水文特征。

（1）坡底水文站站地處半濕潤(rùn)半干旱地區(qū)，屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，溫差較大，夏季受海洋性氣團(tuán)及太行山地形的影響，炎熱多雨，秋季為夏秋過度性季節(jié)，一般年份降雨較少。年平均氣溫11.5°C，日照時(shí)數(shù)為2600小時(shí)，多年平均徑流深290mm，多年平均最大24小時(shí)降雨量90.5mm，多年平均最大3日降水量140mm，多年平均蒸發(fā)量980.5mm，1996年實(shí)測(cè)最大洪峰流量1120m3/s，最高洪水位312.16m。最大含沙量42.8Kg/m3。由于該站是季節(jié)性河流，徑流的年內(nèi)以及年際變化極大。

（2）西臺(tái)峪水文站地處太行山迎風(fēng)區(qū)，屬大陸性季風(fēng)氣候。春季盛行東南風(fēng)；秋季盛行西北風(fēng)，最大風(fēng)速可達(dá)6.0m/s。晝夜溫差較大，多年平均氣溫在12.0℃左右。流域形狀成不規(guī)則扇形，河網(wǎng)形狀如手掌，河網(wǎng)密度大、源短流急。該站平時(shí)基流很小，甚至河干；汛期洪水暴漲暴落，峰頂持續(xù)時(shí)間很短。降水量年際變化極大，年內(nèi)分布極不均勻。多年平均降水量為612.0mm，最大降水量為2549.0mm，發(fā)生在1963年，最小為271.1mm；年內(nèi)降水大都集中在6～9月份，約占年降水量的80%左右。多年平均徑流深為181.1mm，最大洪峰流量3990m3/s，最大含沙量51.2Kg/m3，最大洪峰流量和最大含沙量均發(fā)生在1963年。它們變差系數(shù)Cv值分別為：坡底站1.20；西臺(tái)峪站1.25。

1.3流域植被與土地利用狀況。

（1）通過對(duì)不同小流域土壤土質(zhì)情況調(diào)查，坡底流域內(nèi)土壤類型以褐土、草甸土為主，土體結(jié)構(gòu)為片狀團(tuán)粒，土壤中有機(jī)質(zhì)為2.36%。西臺(tái)峪流域內(nèi)土壤類型為褐土，土壤結(jié)構(gòu)為單粒、屑粒，土壤中有機(jī)質(zhì)含量為1.30%。

（2）流域內(nèi)地理狀況和生產(chǎn)結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)條件等，包括農(nóng)田面積、林地面積、天然草地、荒坡地、果園面積等所占比例的多少，均對(duì)流域的產(chǎn)流、匯流有直接影響。

（3）通過對(duì)兩個(gè)小流域土地利用情況調(diào)查可看出，西臺(tái)峪流域內(nèi)農(nóng)田面積占流域總面積的23.12%，而坡底流域的農(nóng)田面積占總面積的7.67%，西臺(tái)峪流域內(nèi)農(nóng)業(yè)開發(fā)程度較高。坡底流域內(nèi)林地面積占總流域面積的24.05%，而西臺(tái)峪流域內(nèi)林地面積僅占總流域面積的7.50%。流域植被覆被率按林地面積、天然草場(chǎng)、荒坡地和果園面積統(tǒng)計(jì)，則坡底流域植被覆蓋率占流域面積的86.30%，西臺(tái)峪的植被覆蓋率占總流域面積的68.58%。

2. 流域植被對(duì)徑流調(diào)節(jié)作用

2.1流域植被對(duì)年徑流量的調(diào)節(jié)作用。

（1）河流水量可分為降水直接產(chǎn)生的流量和基流流量?jī)刹糠?。直接流量即為相?yīng)于降雨馬上產(chǎn)生的流量，基流包括流域植被截留部分和土壤中被儲(chǔ)留后在緩慢流出的部分。直接流量包含溪流的流路上降水和短暫透過露巖的水、降于地表后又原封不動(dòng)流出的水和降于山腹斜面的又經(jīng)過地表或土壤表層很快流出的水。直接流量和基流流量的比例，在一定程度上反映流域植被對(duì)徑流的影響程度。流域植被越好，直接流量越小，對(duì)徑流的調(diào)節(jié)作用越大。采用1995～2004年監(jiān)測(cè)資料，分析兩個(gè)流域直接產(chǎn)流情況，流域植被對(duì)徑流影響統(tǒng)計(jì)見表1。

（2）通過對(duì)坡底、西臺(tái)峪兩個(gè)小面積站年徑流量與年內(nèi)降雨直接產(chǎn)流水量進(jìn)行分析計(jì)算，坡底站流域植被截留率為68.78%，西臺(tái)峪站為54.67%。通過計(jì)算還可以看出，流域植被截流主要與植被有關(guān)，但也和降雨強(qiáng)度和降雨歷時(shí)及降水量有關(guān)。如1996年、2000年，該流域發(fā)生較大洪水，兩站截留率都比正常年份低2～3倍，說明流域植被截留也是有一定限度的，超過流域植被截留能力后，則全部以直接產(chǎn)流形式流出。而且降雨強(qiáng)度愈大，降雨愈集中，植被截留率愈低。

2.2流域植被對(duì)洪峰的截留作用。

（1）對(duì)于一個(gè)閉合小流域，單次洪水水量就是收集監(jiān)測(cè)斷面上的區(qū)域所收集起來(lái)的直接天然降水徑流，一次降雨的產(chǎn)流量將受到眾多因素的影響，如降雨、前期土壤含水量、下墊面情況等，降雨因素又包括降水量、降雨強(qiáng)度等；下墊面情況又包括集水面質(zhì)地、土壤結(jié)構(gòu)、容重、集水面坡度等，均影響產(chǎn)流量的變化。

（2）根據(jù)實(shí)測(cè)降雨和徑流資料，確定兩個(gè)流域次暴雨徑流系數(shù)。在上述兩個(gè)小面積站的降水中，從1995～2004年測(cè)驗(yàn)成果中，選擇降雨強(qiáng)度、降水量相似的次暴雨進(jìn)行比較，分析不同流域單次暴雨的產(chǎn)流情況，并計(jì)算其徑流系數(shù)，調(diào)查結(jié)果見表2。

（3）通過對(duì)兩個(gè)流域幾場(chǎng)暴雨產(chǎn)流情況調(diào)查分析，在流域面雨量、降雨歷時(shí)及降雨強(qiáng)度基本相同的情況下，其徑流系數(shù)相差很大。坡底站在降雨強(qiáng)度為1.11～2.20mm/h，徑流系數(shù)分別為2.9～5.3%之間；西臺(tái)峪站降雨強(qiáng)度為1.49～2.23mm/h，徑流系數(shù)在12.0～16.2%之間。通過對(duì)次暴雨產(chǎn)流情況分析，說明流域植被對(duì)調(diào)節(jié)洪水起很大作用，不僅減少洪峰流量，而且延緩洪峰時(shí)間，增大對(duì)地下水的入滲量和入滲時(shí)間，對(duì)于涵養(yǎng)流域水分起重要作用。

3. 結(jié)語(yǔ)

（1）通過對(duì)坡底、西臺(tái)峪兩個(gè)小面積站年徑流量與年內(nèi)降雨直接產(chǎn)流水量進(jìn)行分析計(jì)算，坡底站流域植被截留率為68.78%，西臺(tái)峪站為54.67%。流域植被覆蓋率高的流域，截留率就高。根據(jù)實(shí)驗(yàn)站10年監(jiān)測(cè)資料分析，流域植被覆蓋率高17.72%，植被對(duì)水量的截留則提高了14.11%。

（2）根據(jù)10年平均資料計(jì)算，坡底站的汛期徑流量占全年徑流量的64.54%，非汛期徑流量占全年的35.46%。西臺(tái)峪站汛期徑流量占全年的74.14%，非汛期徑流量占全年的25.86%。分析結(jié)果說明，坡底站非汛期徑流量高于西臺(tái)峪站和柳林站，森林植被對(duì)年徑流量的調(diào)節(jié)作用比較明顯。在流域植被高17.72%的情況下，非汛期徑流量提高了9.60%。

（3）通過對(duì)不同流域幾場(chǎng)暴雨產(chǎn)流情況調(diào)查分析，在流域面雨量、降雨歷時(shí)及降雨強(qiáng)度基本相同的情況下，其徑流系數(shù)相差很大，西臺(tái)峪流域的次降雨徑流系數(shù)是坡底流域的3倍左右。通過對(duì)單次暴雨產(chǎn)流情況分析，說明流域植被對(duì)調(diào)節(jié)洪水起很大作用，不僅減少洪峰流量，而且延緩洪峰時(shí)間，增大對(duì)地下水的入滲量和入滲時(shí)間，對(duì)于涵養(yǎng)流域水分起重要作用。

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[作者簡(jiǎn)介] 孟風(fēng)英（1975.10-），女，籍貫：河北邢臺(tái)縣人，學(xué)歷：本科，職稱：工程師，從事水資源保護(hù)方面的工作。