定西市黃土丘陵溝壑區(qū)第Ⅴ副區(qū)侵蝕溝道分級(jí)分類研究

王麗潔，孛永明，陳 瑾

(定西市水土保持科學(xué)研究所，甘肅 定西 743000)

定西市黃土丘陵溝壑區(qū)第Ⅴ副區(qū)侵蝕溝道分級(jí)分類研究

王麗潔，孛永明，陳 瑾

(定西市水土保持科學(xué)研究所，甘肅 定西 743000)

黃土丘陵溝壑區(qū)；第Ⅴ副區(qū)；侵蝕溝道；分級(jí)；分類

采用Strahler提出的地貌幾何定量數(shù)學(xué)模型分級(jí)方法和基于溝道開析度、割裂度、主支溝系數(shù)的侵蝕溝道分類方法，對(duì)位于黃土丘陵溝壑區(qū)第Ⅴ副區(qū)的甘肅省定西市安定區(qū)安家溝流域和高泉溝流域具有典型性的15條侵蝕溝道進(jìn)行分級(jí)分類研究。結(jié)果表明：主支溝狀況和割裂狀況能大致反映溝道的侵蝕特征，強(qiáng)度割裂型和主溝型溝道、中度割裂型和半主溝型溝道有一定相關(guān)性。提出了強(qiáng)度割裂型和主溝型溝道、中度割裂型和半主溝型溝道、弱度割裂型和半主溝型溝道的治理對(duì)策。

黃土丘陵溝壑區(qū)第Ⅴ副區(qū)在甘肅省內(nèi)主要分布于蘭州市、白銀市、定西市、慶陽(yáng)市、臨夏州等地，區(qū)域內(nèi)地形破碎，坡陡溝深，水土流失嚴(yán)重。本研究以甘肅省定西市安定區(qū)安家溝流域和高泉溝流域?yàn)槔瑢?duì)黃土丘陵溝壑區(qū)第Ⅴ副區(qū)具有典型性的侵蝕溝道進(jìn)行分級(jí)分類研究，總結(jié)同類型溝道的綜合治理模式，希望能為甘肅省小流域綜合治理和生態(tài)環(huán)境改善提供參考。

1 溝道基本特征

定西市安家溝流域和高泉溝流域具有鮮明的黃土丘陵溝壑區(qū)第Ⅴ副區(qū)地形地類特征，地形圖和觀測(cè)、研究資料比較齊全，因此選擇這兩個(gè)小流域的典型溝道作為分級(jí)分類研究對(duì)象。

安家溝小流域面積8.56 km2，由安家溝和馬家岔兩條主溝道組成，其中安家溝溝道長(zhǎng)2.97 km、面積3.94 km2，馬家岔溝道長(zhǎng)3.48 km、面積4.62 km2。溝道內(nèi)有9條長(zhǎng)度>500 m的支溝，溝道最大相對(duì)高差235 m。流域內(nèi)有大小支毛溝42條，溝壑密度3.14 km/km2，平均坡度為14.3°，多年平均降水量427 mm。

高泉溝流域面積9.168 km2，由茍家蕖溝和坡兒下兩條主溝道組成，其中茍家蕖溝溝道長(zhǎng)6.825 km、坡兒下溝溝道長(zhǎng)3.40 km。溝道內(nèi)有6條長(zhǎng)度>500 m的支溝，溝道最大相對(duì)高差330 m，溝壑密度2.38 km/km2，多年平均降水量415.2 mm。

2 侵蝕溝道分級(jí)方法

傳統(tǒng)的侵蝕溝道分級(jí)方法，不能從溝道級(jí)別上反映侵蝕規(guī)律，也難以進(jìn)行同級(jí)溝道的類比。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，我們采用Strahler提出的地貌幾何定量數(shù)學(xué)模型分級(jí)方法[1]。該分級(jí)方法是在同一流域內(nèi)，最小的不可分支的支溝屬于第一級(jí)溝道，兩個(gè)一級(jí)溝道匯合而成的溝道為二級(jí)溝道，兩個(gè)二級(jí)溝道匯合而成的溝道為三級(jí)溝道，以此類推，直至全流域溝道劃分完畢；通過(guò)全流域的水沙河槽為最高級(jí)別溝道，也就是這個(gè)小流域的流域等級(jí)；所有間歇性溝道和永久性溝道都包括在內(nèi)，只要具有明顯的穩(wěn)定性谷地，都可以根據(jù)序列的命名方式進(jìn)行分級(jí)。

利用安家溝流域和高泉溝流域1 ∶1萬(wàn)地形圖，按照水利普查要求，從長(zhǎng)度>100 m的溝道里篩選出15條長(zhǎng)度>500 m的溝道，進(jìn)行了系統(tǒng)的實(shí)地調(diào)查和圖上量測(cè)。實(shí)地調(diào)查內(nèi)容包括對(duì)流域界限、溝沿線的勾繪和溝道、溝頭治理利用情況調(diào)查等，圖上量測(cè)內(nèi)容包括每條溝道所在的流域面積、溝壑面積和溝道相對(duì)高差等特征值。15條溝道的特征值和分級(jí)結(jié)果見表1。

3 侵蝕溝道分類方法

選取反映溝道形態(tài)的溝道開析度、割裂度和主支溝系數(shù)進(jìn)行侵蝕溝道分類。通過(guò)實(shí)地調(diào)查和圖上量測(cè)，計(jì)算每條溝道的開析度、地面割裂度和主支溝系數(shù)等地貌形態(tài)特征值。按照統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，計(jì)算溝道開析度、割裂度和主支溝系數(shù)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，從而進(jìn)行侵蝕溝道分類。

3.1 按溝道開析狀況分類

溝道的開析狀況是指溝道的開張程度，反映溝道的宏觀地形開闊特征[2]。一般溝道開析度越大，溝壑越開闊，溝坡越平緩，溝道的立地條件就越好，開發(fā)利用潛力越大。溝道的開析度計(jì)算公式為

(1)

式中：K為溝道開析度；D為溝道平均寬度，m；H為溝道平均相對(duì)高差，m；A為溝壑面積，km2；L為溝道長(zhǎng)度，km。

3.2 按溝道的割裂狀況分類

溝道的割裂狀況用地面割裂度G來(lái)反映。在一定的地域范圍內(nèi)，地面割裂度越大，溝壑面積越大，溝谷面積越小，地形越破碎，水土流失面積就越大。割裂度計(jì)算公式為

(2)

式中：G為地面割裂度，%；A為溝壑面積，km2；S為流域面積，km2。

3.3 按溝道主支溝狀況分類

溝道主支溝狀況反映了溝道的支溝發(fā)育程度和數(shù)量、流域溝道切割的破碎程度，對(duì)溝道治理具有指導(dǎo)作用。溝道主支溝狀況可用主支溝系數(shù)來(lái)表示，計(jì)算公式為

(3)

式中：R為主支溝系數(shù)；L0為主溝道長(zhǎng)，m；L為溝道全長(zhǎng)，m。

3.4 綜合分級(jí)

根據(jù)表1和公式(1—3)，得到15條溝道的開析度、割裂度和主支溝系數(shù)，以及其平均值、標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算結(jié)果，見表2。

按超過(guò)平均值1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差為一級(jí)、低于平均值1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差為一級(jí)、中間為一級(jí)的原則，對(duì)侵蝕溝道開析度、割裂度、主支溝系數(shù)進(jìn)行分類，各分類標(biāo)準(zhǔn)見表3—5。

參照上述標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)安家溝和高泉溝流域15條典型溝道進(jìn)行分類，結(jié)果見表6。

4 侵蝕溝道防治措施

對(duì)溝道進(jìn)行分級(jí)分類，有助于了解和發(fā)現(xiàn)溝道侵蝕規(guī)律，從而確定有針對(duì)性的溝道綜合治理模式。根據(jù)定西市黃土丘陵溝壑區(qū)第Ⅴ副區(qū)15條典型溝道的分級(jí)分類結(jié)果，強(qiáng)度割裂型和主溝型有一定的相關(guān)性，中度割裂型和半主溝型有一定的相關(guān)性，說(shuō)明可以根據(jù)主支溝狀況和割裂狀況初步判定溝道狀況，結(jié)合溝道立地條件，制定防治對(duì)策，達(dá)到因溝而治的目的。

(1)強(qiáng)度割裂型和主溝型溝道。因溝道地形比較開闊、溝坡較緩、溝底較寬，故應(yīng)以開發(fā)利用為主、治理防護(hù)為輔，形成多元化的治理開發(fā)體系。高泉溝14、 15號(hào)溝，溝坡面積較大，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)溝坡的治理，植物和工程措施相結(jié)合，注重植物措施的合理布局。溝底部位在治理的同時(shí)可配套人畜用水和節(jié)水灌溉工程，努力改善當(dāng)?shù)厝诵箫嬎щy的狀況[3]。配套攔水?dāng)r泥和蓄水工程，不僅能解決當(dāng)?shù)厝罕娪盟凸喔葐?wèn)題，而且能發(fā)展蓄水養(yǎng)殖，產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益。栽植喬灌混交林可作為定西市黃土丘陵溝壑區(qū)第Ⅴ副區(qū)強(qiáng)度割裂型和主溝型溝道的主要治理模式，并按照溝道立地條件由好到差，逐漸增加灌木的比例[4]。

(2)中度割裂型和半主溝型溝道。應(yīng)堅(jiān)持治理與利用相結(jié)合，因地制宜，靈活多樣，合理布設(shè)工程和植物措施。比如在高泉溝11、12號(hào)溝中建設(shè)了柳谷坊，既攔蓄了泥沙又增加了植被覆蓋；在安家溝7號(hào)溝布設(shè)了小型淤地壩，溝坡栽植灌木林。這些方法可以在定西市黃土丘陵溝壑區(qū)第Ⅴ副區(qū)中度割裂型溝道和半主溝型溝道治理中推廣。

(3)弱度割裂型和半主溝型溝道。如安家溝1、2、3號(hào)溝道地形破碎，溝坡面積小、坡面陡，降水入滲慢，易形成大量徑流，進(jìn)而造成水土流失、溝岸溝頭地貌惡化。由于地勢(shì)相對(duì)狹窄、侵蝕嚴(yán)重，故應(yīng)采取以治理防護(hù)為主、開發(fā)利用為輔的治理模式，采取植物措施，涵養(yǎng)水土，減少暴雨泥沙流失量，增加降雨就地入滲，達(dá)到防治水土流失、阻止次生侵蝕溝頭發(fā)育的目的。

[1] 付明勝,任兆選,白平良.地貌幾何數(shù)學(xué)模型在黃土高原溝道分級(jí)和壩系規(guī)劃中的應(yīng)用[J].中國(guó)水土保持科學(xué),2003,1(4):25-27,55.

[2] 劉增文,李雅素.黃土殘塬區(qū)侵蝕溝道分類研究[J].中國(guó)水土保持,2003(9):28-30.

[3] 吳發(fā)啟.水土保持規(guī)劃[M].西安:西安地圖出版社,2002:239-245.

[4] 黨維勤,金綏慶,鄭妍,等.陜北黃土丘陵溝壑區(qū)人工栽培喬木樹種的適地適樹判別[J].中國(guó)水土保持,2003(4):21-22.

(責(zé)任編輯 李楊楊)

S157.1

A

1000-0941(2015)03-0043-03

王麗潔(1981—)，女，甘肅定西市人，工程師，從事水土保持研究工作。

2014-09-15