建設(shè)活動(dòng)中下墊面條件與水土流失關(guān)系探討

甄斌 李莉 楊春霞

摘要：認(rèn)識不同立地條件的侵蝕特點(diǎn)是科學(xué)認(rèn)識侵蝕分布和分區(qū)進(jìn)行預(yù)防及保護(hù)的前提。本文結(jié)合實(shí)踐中常見的幾種擾動(dòng)形式，結(jié)合已有研究成果對比分析了其侵蝕強(qiáng)度特點(diǎn)，同時(shí)對比分析了局部整地在植被恢復(fù)中的作用，研究結(jié)果可為生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展大目標(biāo)下的科學(xué)精準(zhǔn)防護(hù)和植被恢復(fù)提供參考。

關(guān)鍵詞：擾動(dòng);坡地;穴狀整地;平茬措施;坡地;水土流失

中圖分類號：X141 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）12-0-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.12.114

Discussion on the relationship between underlying surface conditions and soil and water loss in construction activities

Zhen Bin1，Li Li2，Yang Chunxia2

（1.Research Institute of Yellow River Survey， Planning and Design Co.，Ltd.，Zhengzhou Henan 450003，China;2.Yellow River Water Conservancy Research Institute Key Laboratory for soil and Water Loss Process and control， Some Random Place Somewhere，Zhengzhou Henan 450003，China）

Abstract：Understanding the erosion characteristics of different site conditions is the premise of scientific understanding of erosion distribution and zoning for prevention and protection.Combined with several common forms of disturbance in practice，the characteristics of erosion intensity are compared and analyzed， and the role of local land preparation in vegetation restoration is compared and analyzed.The results can provide reference for scientific and accurate protection and vegetation restoration under the goal of ecological protection and high quality development.

Key words：Disturbance;Sloping land;Hole-shaped land preparation;Stubble measures;Sloping land;Soil erosion

以生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展為目標(biāo)，對依托水土資源的生態(tài)建設(shè)活動(dòng)提出了更高的要求。生產(chǎn)建設(shè)過程中注重保護(hù)，建設(shè)過程之后注重恢復(fù)及效果勢在必行，因此尋求切實(shí)可行的方法尤為重要。

不同建設(shè)活動(dòng)以擾動(dòng)破壞地表及其生態(tài)功能開始，以恢復(fù)地表植被生態(tài)系統(tǒng)及功能結(jié)束，在這一過程中，存在多種形式的擾動(dòng)破壞形式，研究各擾動(dòng)形式危害大小并針對性地采取預(yù)防保護(hù)措施是貫徹生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展的前提，本文結(jié)合實(shí)際工作認(rèn)識和已有研究成果，探討建設(shè)活動(dòng)中不同擾動(dòng)形式對水土流失的影響，以增加各領(lǐng)域工作者對擾動(dòng)類型及其水土流失強(qiáng)度的直觀認(rèn)識。

1 坡面擾動(dòng)形式及其水土流失特點(diǎn)

生產(chǎn)建設(shè)過程中，以坡地水土流失最明顯，開挖擾動(dòng)后形成密實(shí)度較高的裸坡、堆砌形成不同密實(shí)度的裸坡以及植被恢復(fù)初期等幾種坡地形式為例，數(shù)據(jù)依據(jù)文獻(xiàn)[1]整理，不同立地條件坡面產(chǎn)沙特征見表1.地形和侵蝕外力相似條件下，土壤密實(shí)和含水量對坡地水土流失度小的坡地，坡地侵蝕強(qiáng)度越高，如組次1-3的三種立地條件。對于有紫花苜蓿覆蓋的小區(qū)也有類似表現(xiàn)，即土壤容重小、前期土壤濕潤的坡地，侵蝕強(qiáng)度越大。對于原狀棄耕自然草地坡面，由于植被覆蓋結(jié)構(gòu)完整，侵蝕產(chǎn)沙強(qiáng)度最低。

由于試驗(yàn)條件不同，各組次間不免存在系統(tǒng)間的誤差，但不影響我們對原狀坡面遭受破壞后侵蝕強(qiáng)度增加幅度的認(rèn)識。比如，與原狀自然草地坡面相比，徑流沖刷模擬試驗(yàn)中顯示，裸坡侵蝕強(qiáng)度增加65.6倍之多，新恢復(fù)的紫花苜蓿侵蝕強(qiáng)度也增加1.8倍，從紫花苜蓿和自然草地的侵蝕強(qiáng)度對比也可以看出，實(shí)施了人工種草后，侵蝕強(qiáng)度減少明顯，也說明采取植被措施后，需要一定的植被恢復(fù)期才能充分發(fā)揮植被的水土保持作用。

模擬降雨試驗(yàn)中，與自然裸地對比，人為裸坡侵蝕強(qiáng)度增加21～24.55倍，試試紫花苜蓿2個(gè)月后的侵蝕強(qiáng)度有明顯降低;但在人為裸坡上栽植冬青灌木后，由于地表沒有植被覆蓋，由于栽植初期冬青灌木頭重腳輕，侵蝕強(qiáng)度反而增強(qiáng)23.15～28.18倍，且栽植密度越大，侵蝕強(qiáng)度增加越明顯，可見在裸坡治理初期，不能盲目追求綠化效果，必須切合實(shí)際并做好植被恢復(fù)初期的防護(hù)。

2 坡面穴狀整地措施及其水土流失特點(diǎn)

生產(chǎn)建設(shè)過程中，植被恢復(fù)重建、施工跡地恢復(fù)、原有植被經(jīng)營管理等實(shí)踐活動(dòng)中都存在整地方式，一般情況下，整地方式對下墊面及地表均有一定的影響，尤其是坡地上的整地措施與水土流失強(qiáng)度關(guān)系密切。常見的整地措施有深翻整地、穴狀整地、水平階、植被平茬等措施。有關(guān)研究表明，全面整地后的植被栽植初期，坡地水土流失明顯[1]，尤其是深翻整地，植被建設(shè)之初，由于地表土壤的土質(zhì)比較疏松，抗蝕性弱。水平階可以增加徑流入滲，切斷坡面徑流，抑制徑流泥沙發(fā)生，水平階整地措施可以大大減少坡面水土流失。各種整地措施應(yīng)用環(huán)境不同，對水土流失影響也不同。以穴狀整地措施為例。

穴狀整地實(shí)踐活動(dòng)在甘肅天水羅玉溝試驗(yàn)場坡面實(shí)施，種植穴直徑×深約為30cm×30cm，穴坑呈品字形交錯(cuò)排列，穴狀整地面積占小區(qū)總面積的24.75%;種植穴坑內(nèi)覆土松軟，穴坑外原狀土致密堅(jiān)硬。對比觀測情況。

降雨降落到地表轉(zhuǎn)化為入滲量和地表徑流量兩部分（忽略填洼），將坡面小區(qū)有徑流流出的時(shí)間記為產(chǎn)流時(shí)間，產(chǎn)流之前的入滲量即為降雨量，產(chǎn)流之后的入滲量按降雨強(qiáng)度和產(chǎn)流量推算;產(chǎn)流時(shí)間越長說明坡面入滲能力越強(qiáng);和未整地的對比坡面小區(qū)相比，穴狀整地坡面降雨產(chǎn)流時(shí)間明顯滯后，入滲系數(shù)明顯較高，降雨產(chǎn)流量明顯低于未實(shí)施穴狀整地的對比坡面小區(qū)。對于裸地小區(qū)，穴狀整地后，產(chǎn)流時(shí)間從1′38″（93.50mm/h）延遲到4′55″，使產(chǎn)流時(shí)間比對比裸地滯后3′17″;整體入滲系數(shù)從0.34提高到0.60，入滲率由0.31mm/min提高到0.57 mm/min，穴狀整地后，強(qiáng)化入滲率達(dá)0.26 mm/min，致使產(chǎn)流量從1 290.11L降低到857.77L。對于自然草地小區(qū)亦是如此，在降雨強(qiáng)度相當(dāng)?shù)那闆r下（104.45、104.60mm/h），實(shí)施穴狀整地措施的自然草地降雨產(chǎn)流時(shí)間延遲了1′04"，入滲系數(shù)由0.69提高到0.79，入滲率從0.66mm/min提高到0.76 mm/min，強(qiáng)化入滲率0.105 mm/min，產(chǎn)流量降低到未整地自然草地小區(qū)的69.51%。

3 結(jié)論與討論

在建設(shè)活動(dòng)擾動(dòng)地表、植被恢復(fù)建設(shè)過程中，建設(shè)期的擾動(dòng)破壞極大地增加了土壤侵蝕強(qiáng)度，同時(shí)建設(shè)初期植被恢復(fù)形式和整地措施也對下墊面的土壤侵蝕環(huán)境產(chǎn)生一定的影響。

擾動(dòng)后的坡地侵蝕強(qiáng)度較自然草地增加明顯，人工種草措施可以明顯降低侵蝕強(qiáng)度，但草被措施水土保持功能的恢復(fù)需要時(shí)間;穴狀整地是一種局部整地方式，可以避免大范圍整地帶來的侵蝕強(qiáng)度增加危害，同時(shí)可以起到增加降雨入滲減少徑流和侵蝕的作用，在各領(lǐng)域的植被恢復(fù)實(shí)踐中可以推廣應(yīng)用。

原狀地表和自然植被水土保持功能穩(wěn)定，建設(shè)過程中應(yīng)注意保護(hù)，各立地條件下水土流失特征差異明顯[3]，生產(chǎn)實(shí)踐中適時(shí)采取有效預(yù)防保護(hù)措施具有重要意義。以生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展為目標(biāo)，需要結(jié)合生產(chǎn)建設(shè)過程中其他擾動(dòng)方式、各種預(yù)防保護(hù)措施及整地措施開展研究，以便遴選出生產(chǎn)實(shí)踐中更適合的方案。

參考文獻(xiàn)

[1]楊春霞，姚文藝，肖培青，等.不同立地條件下坡面水土流失的差異性試驗(yàn)研究[J].水土保持研究，2010，17（1）：222-224.

[2]王萍，王克勤，李太興，等.反坡水平階對坡耕地徑流和泥沙的調(diào)控作用[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2011，22（05）：1261-1267.

[3]李鵬，崔文斌，鄭良勇，等.草本植被覆蓋結(jié)構(gòu)對徑流侵蝕動(dòng)力的作用機(jī)制[J].中國水土保持科學(xué)，2006（01）：55-59.

收稿日期：2020-09-27

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41701326）;水利部黃土高原水土流失過程與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題（201601）。

作者簡介：甄斌（1976-），男，漢族，學(xué)士，高級工程師，研究方向?yàn)樗帘３旨夹g(shù)及咨詢服務(wù)。