濟(jì)南市南部山區(qū)水土流失原因分析與建議

陳振江，單 彪，汪 峰

（濟(jì)南市水文局，山東 濟(jì)南 250014）

濟(jì)南市是水土流失較為嚴(yán)重的地區(qū)之一，水土流失不僅破壞水土資源，惡化生態(tài)環(huán)境，加劇自然災(zāi)害，而且嚴(yán)重制約區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

1 實(shí)驗(yàn)概況

目前，濟(jì)南市設(shè)有水土保持監(jiān)測(cè)站1處——濟(jì)西水土保持監(jiān)測(cè)站。該站位于濟(jì)南市槐蔭區(qū)段店鎮(zhèn)王府莊，屬黃河流域，黃河干流水系，玉符河上游。監(jiān)測(cè)站包括5個(gè)不同坡度徑流小區(qū)、綜合氣象觀測(cè)場(chǎng)和人工模擬降雨系統(tǒng)[1]。

徑流小區(qū)是對(duì)坡地水土流失規(guī)律和小流域水土流失規(guī)律進(jìn)行定量研究的一種測(cè)驗(yàn)設(shè)施，一般由邊埂、邊埂圍成的小區(qū)、集流槽、徑流和泥沙集蓄設(shè)備、保護(hù)帶及排水系統(tǒng)組成。徑流小區(qū)測(cè)驗(yàn)是為了解決大范圍的水土流失問(wèn)題，是水土保持觀測(cè)試驗(yàn)的重要方法之一，是測(cè)驗(yàn)徑流、泥沙的主要手段[2]。濟(jì)西水土保持監(jiān)測(cè)站徑流小區(qū)尺寸均為 5 m×10 m，坡度分別為 5°、10°、15°、20°、25°。徑流小區(qū)下墊面選取濟(jì)南市南部山區(qū)典型土壤褐土，土層厚度50 cm；措施類型經(jīng)南部山區(qū)實(shí)地調(diào)查，采取南部山區(qū)典型措施類型，均采用林地，其中5°和10°小區(qū)種植核桃，其余小區(qū)種植側(cè)柏、荊條、白車軸草、黑麥草、狗牙根、高羊茅。監(jiān)測(cè)站徑流小區(qū)可模擬濟(jì)南市南部山區(qū)水土流失情況。徑流小區(qū)情況見(jiàn)表1。

2018年6月25日，濟(jì)南市普降大暴雨，其中濟(jì)西水土保持監(jiān)測(cè)站5個(gè)徑流小區(qū)均產(chǎn)生徑流。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)徑流小區(qū)產(chǎn)流、產(chǎn)沙情況推算濟(jì)南市南部山區(qū)水土流失量，并對(duì)其水土保持狀況進(jìn)行分析。

表1 徑流小區(qū)情況一覽表

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 降雨量

采用自動(dòng)雨量計(jì)，每5 min采集一次數(shù)據(jù)，精度為0.1 mm。

2.2 泥沙處理

1）泥沙取樣。取樣方式采用人工取樣。取樣方法為攪拌舀水取樣。集流桶內(nèi)各取2個(gè)重復(fù)樣，樣品的體積均為500 ml。

2）樣品室內(nèi)處理。小區(qū)取樣完畢，將樣品帶回室內(nèi)測(cè)定含沙量。采用烘干法測(cè)定含沙量。1）沉淀或過(guò)濾。將取樣瓶中的泥水倒入烘干用泥沙盒（容積約1000 ml）中，用清水沖洗取樣瓶，使瓶中泥沙全部進(jìn)入泥沙盒。靜置泥沙盒直至泥沙沉淀上部為清水，然后倒掉泥沙盒上部的清水，或?qū)⑸蠈忧逅畼佑脼V紙過(guò)濾。如果自然沉淀時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，可滴明礬溶液1～2滴，加速沉淀。2）烘干。把泥沙盒放入烘箱，在105°C下烘干8～12 h至恒重。3）稱量。取出泥沙盒，用電子天平（精度0.01 g以上）依次稱量，單位g，保留兩位小數(shù)。

2.3 計(jì)算方法

1）徑流小區(qū)徑流量計(jì)算方法。徑流小區(qū)產(chǎn)生的徑流量直接從集流桶刻度讀出，單位L，保留整數(shù)。2）徑流小區(qū)泥沙量計(jì)算方法。徑流小區(qū)泥沙量=[(泥沙盒+干土重)-泥沙盒重]/0.5×徑流量，單位g，保留一位小數(shù)。

3 計(jì)算結(jié)果

3.1 徑流小區(qū)徑流泥沙量結(jié)果

經(jīng)計(jì)算，坡度為25°的小區(qū)產(chǎn)生徑流量最大，為230 L，坡度為10°的小區(qū)產(chǎn)生徑流量最小，為70 L；坡度為25°的小區(qū)產(chǎn)生泥沙量最大，為943.0 g，坡度為5°的小區(qū)產(chǎn)生泥沙量最小，為9.6 g。徑流小區(qū)徑流泥沙量見(jiàn)表2。

表2 徑流小區(qū)徑流泥沙量表

3.2 濟(jì)南市南部山區(qū)坡度面積結(jié)果

根據(jù)濟(jì)南市南部山區(qū)DEM圖結(jié)合GIS軟件分析，濟(jì)南市南部山區(qū)面積為3 998.80 km2，約占濟(jì)南市總面積的50%。其中0～10°坡度面積最大，為2 630.96 km2，占南部山區(qū)總面積的65.79%；25°以上坡度面積最小，為215.21 km2，占南部山區(qū)總面積的5.38%。濟(jì)南市南部山區(qū)坡度面積見(jiàn)表3。

3.3 濟(jì)南市南部山區(qū)徑流泥沙量結(jié)果

通過(guò)徑流小區(qū)面積和坡度及所產(chǎn)生的徑流泥沙量，結(jié)合濟(jì)南市南部山區(qū)面積和坡度，推算南部山區(qū)徑流泥沙量。濟(jì)南市2018年6月25日強(qiáng)降雨平均降雨量115.2 mm，經(jīng)推算，南部山區(qū)共產(chǎn)生徑流量830.63萬(wàn)m3，泥沙量8 400.39 t。其中 0～10°坡面徑流量最大，為 484.10 萬(wàn) m3，20°～25°坡面徑流量最小，為43.32萬(wàn)m3。25°以上坡面泥沙量最大，為 4 058.86 t，10°～15°坡面泥沙量最小，為284.37 t。濟(jì)南市南部山區(qū)徑流泥沙量見(jiàn)表4。

表3 濟(jì)南市南部山區(qū)坡度面積表

表4 濟(jì)南市南部山區(qū)徑流泥沙量表

4 結(jié)論

1）經(jīng)推算，2018年6月25日濟(jì)南市強(qiáng)降雨共造成南部山區(qū)徑流量830.63萬(wàn)m3，產(chǎn)生泥沙量8 400.39 t。其中0～10°坡面徑流量最大，應(yīng)在0～10°坡度減少人為擾動(dòng)，多采取植樹(shù)種草等植物措施、梯田等耕作措施和小型攔水壩等工程措施，減少?gòu)搅髁魇В?5°以上坡面泥沙量最大，應(yīng)采取封育等措施，加大陡坡水土保持措施治理。

2）徑流小區(qū)是目前水土流失監(jiān)測(cè)的主要設(shè)施之一，可較好地模擬推算實(shí)際坡面水土流失量，但由于小區(qū)面積與措施類型的有限性，推算數(shù)據(jù)可能存在較大的誤差，需要實(shí)地監(jiān)測(cè)進(jìn)行校正。濟(jì)南市目前只有一處水土保持監(jiān)測(cè)點(diǎn)，需要補(bǔ)充監(jiān)測(cè)點(diǎn)類型，并及時(shí)開(kāi)展小流域水土保持監(jiān)測(cè)研究。