邢臺(tái)市西部山區(qū)植被綠化對(duì)輸沙模數(shù)的影響分析

【摘要】根據(jù)河北省邢臺(tái)市西部山區(qū)兩個(gè)小流域?qū)嶒?yàn)站的水文泥沙監(jiān)測(cè)資料，對(duì)不同流域在不同植被情況下，流域植被對(duì)減緩?fù)寥狼治g作用進(jìn)行分析，內(nèi)容包括流域植被對(duì)年輸沙模數(shù)、地表徑流含沙量以及次暴雨對(duì)輸沙模數(shù)的影響等，分析結(jié)果表明較好的流域植被對(duì)涵養(yǎng)水源、控制土壤侵蝕起重要作用。因此，搞好水土保持、增加流域植被的覆蓋率也是水土保持方面的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

【關(guān)鍵詞】流域植被；降水量；土壤侵蝕模數(shù)；含沙量；小流域?qū)嶒?yàn)站

1、研究區(qū)基本概況與植被情況

1.1 流域植被與土地利用狀況。邢臺(tái)市西部山區(qū)布設(shè)有兩個(gè)小流域試驗(yàn)站，其中坡底小流域?qū)嶒?yàn)站位于邢臺(tái)縣西部山區(qū)城計(jì)頭鄉(xiāng)，東經(jīng)114°02′，北緯37°05′。流域面積283km2，流域平均比降34.5‰，流域平均寬度10.6km。西臺(tái)峪小流域?qū)嶒?yàn)站位于臨城縣石城鄉(xiāng)，東經(jīng)114°17′，北緯37°25′。本站上游河網(wǎng)密度大，源短流急，洪枯期流量懸殊，流量暴漲暴落。流域集水面積127km2，流域平均比降27.9‰，流域平均寬度5.29km。

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%。

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，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24.04%，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%。

1.2 流域降水特性分析。利用1956～2000年山區(qū)降雨量資料系列分析計(jì)算，邢臺(tái)市西部山區(qū)多年平均降水量594.5mm。對(duì)年降雨量系列進(jìn)行頻率計(jì)算，頻率曲線采用皮爾遜Ⅲ型曲線，頻率計(jì)算采用適線法。對(duì)于變差系數(shù)Cv值的確定，在適線中，對(duì)系列中出現(xiàn)的特大特小值，一般不做處理，由于年降水量相對(duì)穩(wěn)定。偏差系數(shù)Cs的取值一般用Cv/Cs值來反映。

邢臺(tái)市西部山區(qū)降水量年際變化很大，且常有連續(xù)幾年降水量偏多或連續(xù)幾年降水量偏少的現(xiàn)象。以歷年年降水量最大值與最小值之間的比值K來表示年際變化，西部山區(qū)各雨量站監(jiān)測(cè)的年降雨量資料分析，各站極值比大都在4.0以上，其中，獐貘、侯家莊兩個(gè)雨量站變化幅度最大，極值比分別為9.4和9.2。

2、流域植被對(duì)土壤侵蝕作用的實(shí)驗(yàn)分析

流域植被影響徑流量、徑流深、流速及其徑流運(yùn)行狀態(tài)。但其影響程度，取決于植被種類（樹、草、農(nóng)作物）、植物群落、生長(zhǎng)狀況（年限、樹冠、莖、葉和根系等）、植被覆蓋度、枯枝落葉厚度等。凡是有良好植被覆蓋的坡地，可以增加入滲，減少坡面徑流量，減緩徑流速度，削弱徑流的動(dòng)能，改變徑流的運(yùn)行軌跡，從而減少?gòu)搅鲗?duì)土壤的侵蝕作用。

2.1 流域植被對(duì)土壤年侵蝕模數(shù)的影響。水流挾沙力應(yīng)該包括推移質(zhì)和懸移質(zhì)的全部沙量。由于推移質(zhì)運(yùn)動(dòng)要比懸移質(zhì)運(yùn)動(dòng)復(fù)雜得多，當(dāng)前的測(cè)驗(yàn)工作僅限于懸移質(zhì)方面，對(duì)于推移質(zhì)測(cè)驗(yàn)還有不少困難，并且在天然河流中，懸移質(zhì)一般成了全部運(yùn)動(dòng)泥沙的主體，因此，對(duì)于一般河流來說，常以懸移質(zhì)輸沙率代替水流的全部挾沙力。根據(jù)1991～2005年泥沙監(jiān)測(cè)資料，分析比較坡底、西臺(tái)峪兩個(gè)流域輸沙模數(shù)等情況，流域輸沙模數(shù)、平均輸沙率統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

通過對(duì)坡底、西臺(tái)峪兩個(gè)小面積實(shí)驗(yàn)站年輸沙模數(shù)與年平均輸沙率進(jìn)行分析計(jì)算，坡底站流域輸沙模數(shù)為504.39t/（km2·a），西臺(tái)峪站為849.86t/（km2·a）。西臺(tái)峪站輸沙模數(shù)比坡地站高41%。通過計(jì)算還可以看出，流域植被對(duì)土壤侵蝕的影響主要與植被有關(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，該流域發(fā)生較大洪水，兩站輸沙模數(shù)相差很小，坡底站年輸沙模數(shù)為5870t/（km2·a），西臺(tái)峪年輸沙模數(shù)為5250t/（km2·a），而且坡底流域大于西臺(tái)峪，說明流域植被對(duì)土壤侵蝕的影響也是有一定限度的。一旦發(fā)生山洪侵蝕，侵蝕模數(shù)是正常年份的幾百倍，甚至上千倍。

2.2 降水量對(duì)土壤侵蝕量的影響。根據(jù)1991年～2005年泥沙監(jiān)測(cè)資料，選擇有代表性的降水過程和泥沙過程資料，對(duì)面雨量在不同范圍的次降水產(chǎn)沙資料進(jìn)行分析。

通過分析可以看出，在流域面雨量為10～50mm范圍時(shí)，坡底流域平均產(chǎn)沙模數(shù)為4.39t/km2，西臺(tái)峪則為44.30t/km2，平均產(chǎn)沙模數(shù)增大了10倍；在流域面雨量為50～100mm范圍時(shí)，坡底流域平均產(chǎn)沙模數(shù)為6.19t/km2，西臺(tái)峪則為76.98t/km2，平均產(chǎn)沙模數(shù)增大了12倍；在流域面雨量為100～150mm范圍時(shí)，坡底流域平均產(chǎn)沙模數(shù)為28.92t/km2，西臺(tái)峪則為406.76t/km2，平均產(chǎn)沙模數(shù)增大了14倍，侵蝕模數(shù)隨降水量和雨強(qiáng)的增加而增加。

3、結(jié)語(yǔ)

流域植被對(duì)改變水量循環(huán)有密切關(guān)系，對(duì)天然降水量起水量再分配、調(diào)節(jié)、儲(chǔ)蓄和改變水分循環(huán)系統(tǒng)的作用。同時(shí)也改變了徑流的分配形式，不僅對(duì)調(diào)節(jié)水量起重要作用，對(duì)減少土壤侵蝕也起到重要作用。

通過對(duì)坡底、西臺(tái)峪兩個(gè)小面積實(shí)驗(yàn)站年輸沙模數(shù)進(jìn)行分析計(jì)算，坡底站流域年輸沙模數(shù)為504.39t/（km2·a），西臺(tái)峪站為849.86t/（km2·a）。流域植被覆蓋率高的流域，土壤侵蝕量就少。根據(jù)實(shí)驗(yàn)站15年監(jiān)測(cè)資料分析，流域植被覆蓋率高17.72%，植被對(duì)土壤侵蝕量控制減少345.47t/（km2·a）。

根據(jù)15年泥沙系列資料計(jì)算，坡底站平均含沙量1.268kg/m3，西臺(tái)峪則為3.686kg/m3，坡底站多年平均含沙量低于西臺(tái)峪站，流域植被對(duì)含沙量的控制作用比較明顯。在流域植被高17.72%的情況下，含沙量減少了2.418kg/m3。

參考文獻(xiàn)：

[1]王萬忠，焦菊英.黃土高原降雨侵蝕產(chǎn)沙與黃河輸沙[M].北京：科學(xué)出版社，1996.

[2]喬光建，張均鈴，劉春廣.流域植被對(duì)水質(zhì)的影響分析[J].水資源保護(hù)，2004，20（4）：28-30.