分析研究不同降水強(qiáng)度對樹臺地區(qū)土壤流失的影響

摘 要：

本文主要對不同降水強(qiáng)度對樹臺地區(qū)土壤流失的影響進(jìn)行簡要的分析與總結(jié)，基于對海原縣樹臺水土保持試驗站的坡面徑流觀測場以及樹臺區(qū)域自動站、樹臺水土保持試驗站氣象觀測員，展開在不同降水強(qiáng)度對同一下墊面徑流觀測小區(qū)造成土壤流失量的對比分析，并對同一降雨強(qiáng)度的條件下，不同下墊面徑流觀測小區(qū)造成土壤流失量的對比分析。

關(guān)鍵詞：

不同降水強(qiáng)度;土壤流失;影響

中圖分類號：S16

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20191130060

引言

我國黃土丘陵溝壑區(qū)土壤侵蝕嚴(yán)重，相關(guān)的研究者對該類土壤侵蝕機(jī)理與相關(guān)影響因素展開很多研究工作，但關(guān)于不同降水強(qiáng)度導(dǎo)致的土壤流失方面的研究比較缺失。在寧夏黃土丘陵地區(qū)經(jīng)常會出現(xiàn)暴雨，關(guān)于不同降水強(qiáng)度造成的侵蝕機(jī)理以及侵蝕量的研究，有助于保證氣象災(zāi)害防御措施的有效性，對于該地區(qū)的水土流失治理有著關(guān)鍵價值。

1 研究區(qū)域概況

寧夏海原縣樹臺水土保持試驗站是寧夏水利廳水土保持局研究黃土丘陵溝壑區(qū)水土流失規(guī)律的試驗站，地處于黃土丘陵溝壑區(qū)第V副區(qū)、清水河一級支流西河干流的上游，具體的地理坐標(biāo)為N 36°29′30″， E105°25′25″，其海拔為1865m，實(shí)際年均降水量為380mm，而每年6—9月份該地降水量為整年的64%[1]。

2 研究方法

2.1 徑流小區(qū)觀測

本試驗站徑流場于1981年建成完工并投入使用，坡度5°、10°、15°、20°、25°徑流小區(qū)20個，均是直線型丘陵坡，為陽坡，裸地小區(qū)有2個，坡度為10°，實(shí)際投影尺寸為20m×5m[2]。非標(biāo)準(zhǔn)措施小區(qū)有18個，具體涵蓋農(nóng)地、天然牧草、灌木林等徑流試驗小區(qū)，具體如表1所示。

2.2 數(shù)據(jù)處理

實(shí)際的觀測項目主要包括降水量、徑流泥沙量以及植被覆蓋度與土壤含水率等。對于降雨量的觀測是通過樹臺區(qū)域站自動雨量進(jìn)行記錄的。徑流采樣過程是在降雨之后，對集流池水深進(jìn)行有效測定，并通過攪拌工具使集流池之內(nèi)徑流與泥沙實(shí)現(xiàn)混合，使用專用的勺子取一些渾水樣，并取1000mL水樣裝至取樣瓶之內(nèi)，通過烘干法對徑流含沙量進(jìn)行測定。徑流泥沙取3個重復(fù)，對含沙量進(jìn)行分別測定，最后對含沙量取平均值，將含沙量換算為單位面積土壤流失量（t/km2）。平均降雨強(qiáng)度（mm/h）、30min最大雨強(qiáng)（mm/h）、降雨侵蝕力[MJ·mm/（hm2·h）]，是通過rainrecorder進(jìn)行實(shí)際的數(shù)據(jù)處理與計算的。實(shí)際上是在2019年觀測年中每次降水的降水量以及產(chǎn)流產(chǎn)沙量。主要展開關(guān)于樹臺坡面徑流場20個徑流小區(qū)和海原縣3個水蝕監(jiān)測點(diǎn)12個徑流小區(qū)的降雨量、徑流量、含沙量、土壤流失量、土壤水分、植被高度及覆蓋度數(shù)據(jù)的分析[3]。

3 結(jié)果與分析

若要保證不同降雨強(qiáng)度對水土流失影響研究順利，在實(shí)際的觀測數(shù)據(jù)之內(nèi)選取4組降雨強(qiáng)度不同的降雨信息數(shù)據(jù)，并對不同類型土地實(shí)際徑流量以及土壤流失量進(jìn)行分析。

不同降雨強(qiáng)度情況下不同類型土地土壤流失量如表2所示。能夠發(fā)現(xiàn)，不同類型土地的土壤流失情況在降雨強(qiáng)度變大的同時而增加，其中裸土類型土壤流失量增加最快。在測定的4次降雨中，能夠發(fā)現(xiàn)在降雨強(qiáng)度變大的同時，裸土的土壤流失規(guī)模呈現(xiàn)不斷的增加;能夠發(fā)現(xiàn)農(nóng)地、天然牧草地、灌木林地、耕地不同降雨強(qiáng)度下土壤流失情況[4]。

通過表2能夠發(fā)現(xiàn)，不同類型的土地徑流量在降雨強(qiáng)度變大的同時變大，而增加幅度與不同類型的土地情況有關(guān)。在4次降雨之中，在降雨強(qiáng)度變大的過程中，裸地徑流量變化更大，也可以發(fā)現(xiàn)農(nóng)地、天然牧草地、灌木林地、耕地不同降雨強(qiáng)度下土壤流失變化情況。在降雨強(qiáng)度變大的同時，農(nóng)地、天然牧草地、灌木林地、耕地的土壤流失量的增加速度小于裸地[5]。

4 降雨侵蝕力與土壤流失量關(guān)系分析

關(guān)于土壤流失，降雨侵蝕力可以體現(xiàn)土壤流失潛在性，時空分布規(guī)律定量研究為土壤流失預(yù)報的基準(zhǔn)條件?，F(xiàn)階段，關(guān)于土壤流失模型比較多，而通用土壤侵蝕方程運(yùn)用最為普遍，其屬于在土壤侵蝕理論以及非常多的觀測數(shù)據(jù)分析的條件下的經(jīng)驗?zāi)Ｐ?，針對?shí)際的降雨而言，降雨侵蝕力的經(jīng)驗公式是。

R=∑2.2+1.15gEixi×I30

在該公式中，R為暴雨對土壤的侵蝕力，i為降雨歷時，I-30是該次降水過程中在30min降雨強(qiáng)度。Xi是歷時i降水量，E是i時段降雨強(qiáng)度。降水強(qiáng)度屬于水土流失的關(guān)鍵因素。通過該公式能夠發(fā)現(xiàn)，降雨對土壤侵蝕力能夠體現(xiàn)不同降水強(qiáng)度對土壤的侵蝕作用[6]。

5 結(jié)論

綜上所述，關(guān)于寧夏海原縣樹臺試驗站徑流場2019年不同強(qiáng)度降水導(dǎo)致的土壤流失展開研究。

2019年樹臺試驗站不同強(qiáng)度的降水導(dǎo)致的土壤流失量也是不同的，通過數(shù)據(jù)研究能夠發(fā)現(xiàn)，土壤流失量受土地類型的影響比較明顯，其中裸地水土流失量最大，天然牧草地、耕地土地類型的水土流失量次之，而農(nóng)地、灌木林地類型土地的水土流失量最小。

不同降雨強(qiáng)度對寧夏海原縣不同類型土地的土壤流失量的影響比較明顯，但是徑流量影響相對小，相近降雨量情況下的不同類型土地的土壤流失量均在降雨強(qiáng)度變大的同時變大，速率最大的為裸地。

降水導(dǎo)致的土壤流失關(guān)鍵是發(fā)生于裸地以及耕地小區(qū)，可以發(fā)現(xiàn)存在水土保持措施的小區(qū)土壤流失情況小，這意味著水土保持措施對降水侵蝕有著比較好的防護(hù)功能。

在今后的水土流失防治工作開展的過程中，需要結(jié)合相關(guān)的觀測數(shù)據(jù)，對實(shí)際出現(xiàn)的土壤流失影響因素進(jìn)行分析，形成針對性的防治方法，這樣能夠使寧夏海原縣對于類似天氣有更多的預(yù)防措施，對于整個地區(qū)的水土流失防治有著重要價值，對于該地區(qū)的生態(tài)建設(shè)有著重要意義，有助于海原縣“生態(tài)立縣”戰(zhàn)略的落實(shí)。

參考文獻(xiàn)

[1]孫麗麗，査軒，黃少燕，李守中，陳世發(fā)，白永會，張婧，翟少華，常松濤.不同降雨強(qiáng)度對紫色土坡面侵蝕過程的影響[J].水土保持學(xué)報，2018，32（05）：18-23.

[2]曾江波，付智勇，肖林超，吳飛飛，姚文敏.基于降雨作用下滑面抗剪強(qiáng)度動態(tài)變化的層狀邊坡穩(wěn)定性評價[J].地質(zhì)科技情報，2018，37（04）：225-231.

[3]陳瑞東，溫永福，高鵬，穆興民，趙廣舉，孫文義.極端降水條件下延河水沙特征對比分析及其影響因素[J].生態(tài)學(xué)報，2018，38（06）：1920-1929.

[4]李馨欣，王小燕，蔡崇法，李鴻.紫色土水分和壤中流對降雨強(qiáng)度的響應(yīng)[J].水土保持學(xué)報，2017，31（05）：25-31.

[5]張錄，張芳，胡實(shí)，張楠，段鵬程.強(qiáng)堿土土壤呼吸對不同降水強(qiáng)度的響應(yīng)[J].北方園藝，2016（24）：170-174.

[6]蘇芳莉，林佳旭，喬琳，蔣曉嬌，謝艾楠，胡紹剛.模擬降雨條件下自然堆土流失特征研究[J].沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2015，46（02）：198-203.

作者簡介：

李世紅（1973-），女，本科，工程師。研究方向：綜合監(jiān)測服務(wù)。