濟(jì)南市南部山區(qū)水土流失變化分析

陳振江，李 環(huán)，孫雪梅

（濟(jì)南市水文中心，山東 濟(jì)南250014）

濟(jì)西水土保持監(jiān)測(cè)站（監(jiān)測(cè)點(diǎn)編碼DA3722914130）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。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)[1，2]。

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。徑流小區(qū)測(cè)驗(yàn)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[1，3]。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)土壤類型采用褐土，土層厚度50 cm；措施類型采用經(jīng)果林和人工喬木林類型，其中5°和10°小區(qū)種植核桃，其余小區(qū)種植側(cè)柏、荊條、白車軸草等。徑流小區(qū)情況一覽表見(jiàn)表1。

表1 徑流小區(qū)情況一覽表

本研究通過(guò)對(duì)濟(jì)西水土保持監(jiān)測(cè)站2016—2018年徑流小區(qū)產(chǎn)流、產(chǎn)沙情況進(jìn)行分析，推算濟(jì)南市南部山區(qū)水土流失量，并對(duì)其水土流失變化情況進(jìn)行分析。

1 研究方法

1.1 降水量

采用自計(jì)雨量計(jì)。

1.2 泥沙處理

1）泥沙取樣。取樣方式采用人工取樣法[1]。樣品體積為500 mL。

2）樣品室內(nèi)處理。處理方法采用烘干稱重法[1]。樣品進(jìn)行沉淀、過(guò)濾后，將泥沙盒放入烘箱，在105℃下烘干8～12 h至恒重。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)。

1.3 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。年徑流量為本年度徑流量之和（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。年泥沙量為本年度泥沙量之和（單位g，保留整數(shù)）。3）濟(jì)南市南部山區(qū)坡度面積根據(jù)濟(jì)南市南部山區(qū)DEM圖結(jié)合GIS軟件分析獲?。▎挝籯m2，保留兩位小數(shù)）。

2 計(jì)算結(jié)果

2.1 徑流小區(qū)徑流泥沙量

通過(guò)對(duì)濟(jì)西水土保持監(jiān)測(cè)站2016—2018年徑流量、泥沙量分析得出，監(jiān)測(cè)站降水量在485.6~755.0 mm之間，2018年25°小區(qū)產(chǎn)生徑流量最大，為870 L；2017年15°小區(qū)產(chǎn)生徑流量最小為0；2018年25°小區(qū)產(chǎn)生泥沙量最大，為7 050 g，2017年15°小區(qū)產(chǎn)生泥沙量最小為0。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

2.2 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。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。

表3 濟(jì)南市南部山區(qū)坡度面積表

2.3 濟(jì)南市南部山區(qū)徑流泥沙量

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)南市濟(jì)西水土保持監(jiān)測(cè)站2016—2018年總降水量1 943.1 mm，經(jīng)推算，南部山區(qū)共產(chǎn)生徑流量3 565.62萬(wàn)m3，產(chǎn)生泥沙量57 048.57 t。其中，2018年降水量最大，為755.0 mm，經(jīng)推算，2018年南部山區(qū)產(chǎn)生徑流量和泥沙量最大，分別為2 312.28萬(wàn)m3、48 859.82 t；2017年降水量最小，為485.6 mm，經(jīng)推算，2017年南部山區(qū)產(chǎn)生的徑流量和泥沙量最小，分別為207.31萬(wàn)m3和2 803.23 t。

從2016—2018年不同坡度流失量數(shù)據(jù)分析，0°~10°坡面產(chǎn)生的徑流量最大，為2 341.55萬(wàn)m3；20°~25°坡面產(chǎn)生的徑流量最小，為62.24萬(wàn)m3；25°以上坡面產(chǎn)生的泥沙量最大，為34 476.65 t；10°~15°坡面產(chǎn)生的泥沙量最小，為1 545.48 t。其中，2018年0°~10°坡面產(chǎn)生的徑流量最大，為1 447.03萬(wàn)m3；2017年15°~20°坡面產(chǎn)生的徑流量最小為0；2018年25°以上坡面產(chǎn)生的泥沙量最大，為30 344.61 t；2017年15°~20°坡面泥沙量最小為0。濟(jì)南市南部山區(qū)徑流泥沙量見(jiàn)表4。

表4 濟(jì)南市南部山區(qū)徑流泥沙量表

3 結(jié)論

1）2016—2018年，濟(jì)西水土保持監(jiān)測(cè)站的降水量在485.6~755.0 mm之間，各徑流小區(qū)徑流量在0~870 L之間，泥沙量在0~7 050 t之間，土壤侵蝕模數(shù)在0～141.0 t/km2·a之間，各徑流小區(qū)土壤侵蝕模數(shù)以2018年25°小區(qū)最大，為141.0 t/km2·a，以2017年15°小區(qū)最小為0，平均土壤侵蝕模數(shù)為13.3 t/km2·a。根據(jù)《北方土石山區(qū)水土流失綜合治理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（SL665-2014），土壤侵蝕強(qiáng)度均為微度侵蝕。

2）經(jīng)推算，2016—2018年南部山區(qū)共產(chǎn)生徑流量3 565.62萬(wàn)m3，產(chǎn)生泥沙量57 048.57 t。其中，0°~10°坡面產(chǎn)生徑流量最大，應(yīng)在0°~10°坡面上繼續(xù)加強(qiáng)植樹種草等植物措施，在農(nóng)田和經(jīng)果林內(nèi)采取梯田、魚鱗坑、水平階等耕作措施，在河道內(nèi)采取小型攔水壩、塘壩等蓄水措施，減少人為擾動(dòng)破壞，減少?gòu)搅髁魇В?5°以上坡面產(chǎn)生泥沙量最大，應(yīng)在25°以上坡面上繼續(xù)加強(qiáng)取封育林等措施，采用飛播植樹種草，增加植物固坡，加大陡坡水土保持措施治理。

3）此次研究中，2018年降水量最大，相對(duì)應(yīng)的徑流量、泥沙量也最大；2017年降水量最小，相對(duì)應(yīng)的徑流量、泥沙量也最小，與變化趨勢(shì)吻合。2018年25°以上坡面泥沙量最大，說(shuō)明降水、坡度等因素對(duì)土壤侵蝕產(chǎn)生主要作用；2018年0°~10°坡面徑流量最大，說(shuō)明降水、坡面面積等因素對(duì)徑流量產(chǎn)生主要作用。2017年15°~20°坡面產(chǎn)生的徑流量、泥沙量均最小，因15°以下坡面主要措施類型為經(jīng)果林，人為擾動(dòng)較大；15°以上坡面主要措施類型為人工喬木林，植被覆蓋度較好，人為擾動(dòng)小，說(shuō)明植被類型、人為擾動(dòng)等因素對(duì)水土流失起到一定作用。

4）水土流失影響因子較多、影響機(jī)制復(fù)雜。通過(guò)分析，降水和坡度是影響水土流失狀況的主要因子，同時(shí)受到植被類型、坡面面積、人為擾動(dòng)等因素影響。下一步研究中，應(yīng)加強(qiáng)分析降水量與降水強(qiáng)度、降水前土壤含水量之間的關(guān)系，以及量化分析坡度因子與坡面面積、植被類型以及人為擾動(dòng)等因子之間的關(guān)系。