淮河流域桐柏大別山區(qū)羅山萬(wàn)河坡面徑流場(chǎng)不同徑流小區(qū)產(chǎn)流產(chǎn)沙特性及影響因素分析

張乃夫 袁希功 王忠磊 張春平 李 歡

桐柏大別山區(qū)位于鄂、豫、皖三省交界地帶，西起南襄盆地，東連江淮平原丘陵，土地面積約9.45 萬(wàn)平方公里，是淮河流域重要水源地。水土保持監(jiān)測(cè)站點(diǎn)定位觀(guān)測(cè)是水土保持監(jiān)測(cè)工作的基礎(chǔ)，是獲取坡面及小流域水土流失狀況及其影響因子的最直接、最基礎(chǔ)的技術(shù)手段，通過(guò)對(duì)桐柏大別山區(qū)典型監(jiān)測(cè)站點(diǎn)定位觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析，進(jìn)一步了解該區(qū)域水土流失變化規(guī)律及特征，探究水土流失主要影響因素，為淮河流域桐柏大別山區(qū)水土流失綜合防治提供基礎(chǔ)資料。

一、研究區(qū)概況與研究方法

（一）研究區(qū)概況

萬(wàn)河坡面徑流場(chǎng)位于朱堂鄉(xiāng)萬(wàn)河村，地理坐標(biāo)為東經(jīng)114°11′54″、北緯31°58′10″。項(xiàng)目區(qū)為亞熱帶向暖溫帶過(guò)渡區(qū)域，屬北亞熱帶大陸性季風(fēng)濕潤(rùn)氣候，四季分明，雨量充沛，年平均氣溫15℃，一月平均氣溫2℃，7月平均氣溫28℃，多年平均年降雨量1277mm。所屬流域?yàn)榛春又Я餍′旰铀担饕治g類(lèi)型為水力侵蝕。萬(wàn)河坡面徑流場(chǎng)共有8 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)徑流小區(qū)，主要對(duì)降雨、徑流、泥沙等進(jìn)行長(zhǎng)期定位觀(guān)測(cè)。各徑流小區(qū)基本情況見(jiàn)表1。

（二）數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

本文數(shù)據(jù)采用全國(guó)水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目萬(wàn)河坡面徑流場(chǎng)2015—2020年8 個(gè)不同配置類(lèi)型坡面徑流小區(qū)的降雨、徑流、泥沙觀(guān)測(cè)資料。降雨數(shù)據(jù)在非汛期通過(guò)監(jiān)測(cè)點(diǎn)氣象站雨量筒人工觀(guān)測(cè)，在汛期（5—10月）通過(guò)翻斗式雨量傳感器和人工雨量筒結(jié)合觀(guān)測(cè)；徑流數(shù)據(jù)在每次降雨并產(chǎn)流后，通過(guò)測(cè)量集流池蓄水量獲?。荒嗌硵?shù)據(jù)采用人工攪拌舀水取樣法，用攪拌工具人工攪拌集流池中的渾水，使渾水與水充分混合達(dá)到均勻，用勺子取1000mL 渾水樣，經(jīng)沉淀、過(guò)濾、烘干、稱(chēng)重，計(jì)算出徑流小區(qū)土壤侵蝕量。

本文通過(guò)對(duì)羅山萬(wàn)河坡面徑流場(chǎng)不同配置類(lèi)型徑流小區(qū)按相同徑流小區(qū)不同年度徑流泥沙變化和同一年度不同徑流小區(qū)徑流泥沙變化對(duì)比，分析其產(chǎn)流產(chǎn)沙規(guī)律，基于SPSS 軟件線(xiàn)性回歸分析，探究降雨量和降雨侵蝕力對(duì)產(chǎn)流產(chǎn)沙的影響，并通過(guò)對(duì)不同徑流小區(qū)分組對(duì)照，分析坡度、耕作措施、植被蓋度等因素對(duì)徑流小區(qū)產(chǎn)流產(chǎn)沙的影響，為淮河流域桐柏大別山區(qū)水土流失預(yù)防和治理提供基礎(chǔ)資料。各徑流小區(qū)產(chǎn)流產(chǎn)沙情況見(jiàn)表2。

表2 各徑流小區(qū)產(chǎn)流產(chǎn)沙情況表

二、結(jié)果和分析

（一）坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙規(guī)律分析

1.同一年度不同徑流小區(qū)產(chǎn)流產(chǎn)沙變化規(guī)律分析

對(duì)比2015—2020年6 個(gè)年度相同年份不同徑流小區(qū)徑流深和土壤流失量數(shù)據(jù)，5#小區(qū)（15°坡耕地小區(qū)）徑流深和土壤侵蝕量最大，4#小區(qū)（10°梯帶茶葉小區(qū)）徑流深和土壤侵蝕量最小。各徑流小區(qū)多年平均徑流深和土壤侵蝕量依次為：5#小區(qū)（15°坡耕地小區(qū)）＞1#小區(qū)（10°坡耕地小區(qū)）＞6#小區(qū)（15°等高茶葉小區(qū)）＞8#小區(qū)（15°梯帶茶葉小區(qū)）＞7#小區(qū)（15°等高油茶小區(qū)）＞2#小區(qū)（10°等高茶葉小區(qū)）＞3#小區(qū)（10°等高油茶小區(qū)）＞4#小區(qū)（10°梯帶茶葉小區(qū)）。

2.同一徑流小區(qū)不同年度產(chǎn)流產(chǎn)沙變化規(guī)律分析

對(duì)比8 個(gè)徑流小區(qū)同一小區(qū)不同年份徑流深和水土流失量數(shù)據(jù)，各徑流小區(qū)徑流深為2017年、2020年較大，2015年、2016年較小，其中2017年最大，2016年最?。桓鲝搅餍^(qū)土壤流失量變化差異較大，各小區(qū)年度累計(jì)值為2017年、2018年較大，2015年、2016年較小，其中1#、7#小區(qū)2017年度土壤流失量最大，2016年度土壤流失量最小，3#、6#小區(qū)2017年度土壤流失量最大，2015年度土壤流失量最小，2#小區(qū)2018年度土壤流失量最大，2016年度土壤流失量最小，4#小區(qū)2018年度土壤流失量最大，2015年度土壤流失量最小，5#、8#小區(qū)2019年度土壤流失量最大，2015年度土壤流失量最小。

（二）產(chǎn)流產(chǎn)沙影響因素分析

1.降雨

因羅山萬(wàn)河坡面徑流場(chǎng)2018年進(jìn)行過(guò)一次升級(jí)改造施工，對(duì)徑流場(chǎng)下墊面進(jìn)行了部分?jǐn)_動(dòng)，導(dǎo)致2018年和2019年凈流深和土壤流失量數(shù)據(jù)偏大，為消除人為擾動(dòng)對(duì)數(shù)據(jù)的影響，進(jìn)行降雨因素對(duì)產(chǎn)流產(chǎn)沙影響分析的時(shí)候未將2018年和2019年數(shù)據(jù)納入統(tǒng)計(jì)范圍。

通過(guò)SPSS 軟件分別將各徑流小區(qū)徑流深和土壤流失量數(shù)據(jù)與當(dāng)年降雨量和降雨侵蝕力數(shù)據(jù)進(jìn)行線(xiàn)性回歸分析，凈流深和土壤流失量與降雨量和降雨侵蝕力均呈現(xiàn)顯著相關(guān)性，說(shuō)明降雨是影響徑流小區(qū)產(chǎn)流和產(chǎn)沙的主要因素。對(duì)比降雨量和降雨侵蝕力對(duì)徑流小區(qū)產(chǎn)流產(chǎn)沙影響，降雨侵蝕力與產(chǎn)流產(chǎn)沙的相關(guān)性更加明顯，說(shuō)明徑流小區(qū)產(chǎn)流產(chǎn)沙受侵蝕性降雨影響比受降雨量影響更加明顯。

2.坡度

通過(guò)對(duì)比相同耕作措施的10°和15°兩個(gè)不同坡度的1#和5#、2#和6#、3#和7#、4#和8#共4 個(gè)對(duì)照組小區(qū)的2015—2020年累積徑流深和土壤流失量數(shù)據(jù)，10°和15°坡耕地小區(qū)累計(jì)徑流深分別為318.7mm 和355mm，累計(jì)土壤流失量分別為58.5t/hm2和81.8t/hm2，10°和15°等高茶葉小區(qū)累計(jì)徑流深分別為260.6mm 和293.7mm，累計(jì)土壤流失量分別為34.7t/hm2和43.8t/hm2，10°和15°等高油茶小區(qū)累計(jì)徑流深分別為257.2mm 和276.9mm，累計(jì)土壤流失量分別為26.3t/hm2和37.5t/hm2，10°和15°梯帶茶葉小區(qū)累計(jì)徑流深分別為244.6mm 和283.7mm，累計(jì)土壤流失量分別為23.7t/hm2和39.2t/hm2。各對(duì)照組小區(qū)累積徑流深和土壤流失量均為15°小區(qū)大于10°小區(qū)，說(shuō)明坡度對(duì)徑流深和土壤流失量呈現(xiàn)正影響，坡度越大，徑流深和土壤流失量也相應(yīng)越大，越容易造成水土流失。綜上，在桐柏大別山區(qū)實(shí)施必要的削坡、緩坡措施，能有效地減少水土流失發(fā)生，達(dá)到保護(hù)水土資源的目的。

3.耕作措施

通過(guò)對(duì)比相同坡度不同耕作措施的1#、2#、4#和5#、6#、8#共2 個(gè)對(duì)照組小區(qū)的2015—2020年累積徑流深和土壤流失量數(shù)據(jù)，10°坡耕地、等高茶葉、梯帶茶葉3 個(gè)小區(qū)累計(jì)徑流深分別為318.7mm、260.6mm、244.6mm，累計(jì)土壤流失量分別為58.5t/hm2、34.7t/hm2、23.7t/hm2，15°坡耕地、等高茶葉、梯帶茶葉3 個(gè)小區(qū)累計(jì)徑流深分別為355mm、293.7mm、283.7mm，累計(jì)土壤流失量分別為81.8t/hm2、43.8t/hm2、39.2t/hm2。綜上，各對(duì)照組小區(qū)累積徑流深和土壤流失量均為：坡耕地＞等高茶葉＞梯帶茶葉，說(shuō)明在桐柏大別山區(qū)實(shí)施梯帶和等高種植等耕作措施均具有較好的蓄水保土效果，且梯帶措施較等高種植蓄水保土效果更好。

4.植被蓋度

萬(wàn)河坡面徑流場(chǎng)內(nèi)有10°等高茶葉小區(qū)（2#小區(qū)）、10°等高油茶小區(qū)（3#小區(qū)）、15°等高茶葉小區(qū)（6#小區(qū)）、15°等高油茶小區(qū)（7#小區(qū)），4 個(gè)小區(qū)全年平均植被蓋度分別為2#小區(qū)45%、3#小區(qū)55%、6#小區(qū)40%、7#小區(qū)50%。通過(guò)對(duì)比相同坡度和耕作措施的不同植被蓋度的2#、3#和6#、7#共2 個(gè)對(duì)照組小區(qū)的2015—2020年累積徑流深和土壤流失量數(shù)據(jù)，2#小區(qū)和3#小區(qū)累計(jì)徑流深分別為260.6mm、257.2mm，累計(jì)土壤流失量分別為34.7t/hm2、26.3t/hm2，6#小區(qū)和7#小區(qū)累計(jì)徑流深分別為293.7mm、276.9mm，累計(jì)土壤流失量分別為43.8t/hm2、37.5t/hm2。綜上，說(shuō)明在相同坡度、相同耕作措施條件下，高植被蓋度的油茶小區(qū)比低植被蓋度的茶葉小區(qū)具有更好的蓄水保土效果。

（三）效益分析

選取1#～4#四個(gè)10°徑流小區(qū)和5#～8#四個(gè)15°徑流小區(qū)分別作為對(duì)照組，以坡耕地小區(qū)1#和5#小區(qū)作為對(duì)照小區(qū)，對(duì)比相同坡度條件下等高種植和梯帶耕作措施蓄水保土效益。經(jīng)對(duì)比計(jì)算，10°條件下等高種植耕作措施平均蓄水率為18.7%、保土率為47.8%，10°條件下梯帶耕作措施蓄水率為23.3%、保土率為59.5%，15°條件下等高種植耕作措施平均蓄水率為19.6%、保土率為50.3%，15°條件下梯帶耕作措施蓄水率為20.1%、保土率為52.1%。綜上，在桐柏大別山區(qū)人為擾動(dòng)較頻繁區(qū)域?qū)嵤┍匾乃帘３指鞔胧┛梢杂行p少水土流失，具有重要的蓄水保土效益，各徑流小區(qū)水土保持措施效益見(jiàn)表3。

三、結(jié)論

1.通過(guò)對(duì)比羅山萬(wàn)河徑流場(chǎng)2015—2020年6個(gè)年度產(chǎn)流產(chǎn)沙數(shù)據(jù)，各徑流小區(qū)徑流深為2017年、2020年較大，2015年、2016年較小，各徑流小區(qū)土壤流失量變化差異較大，各小區(qū)年度累計(jì)值為2017年、2018年較大，2015年、2016年較小。相同年份間，各徑流小區(qū)多年平均徑流深和土壤侵蝕量依次為：5#徑流小區(qū)（15°坡耕地小區(qū)）＞1#徑流小區(qū)（10°坡耕地小區(qū)）＞6#徑流小區(qū)（15°等高茶葉小區(qū)）＞8#徑流小區(qū)（15°梯帶茶葉小區(qū)）＞7#徑流小區(qū)（15°等高油茶小區(qū)）＞2#徑流小區(qū)（10°等高茶葉小區(qū)）＞3#徑流小區(qū)（10°等高油茶小區(qū)）＞4#徑流小區(qū)（10°梯帶茶葉小區(qū)）。

2.各徑流小區(qū)的產(chǎn)流產(chǎn)沙量受降雨影響明顯，降雨量越大、降雨侵蝕力越大，則水土流失量也越大，且降雨侵蝕力比降雨量對(duì)徑流小區(qū)產(chǎn)流產(chǎn)沙量影響更為顯著，說(shuō)明徑流小區(qū)產(chǎn)流產(chǎn)沙受侵蝕性降雨影響更加顯著。

3.坡度、植被蓋度、耕作措施對(duì)水土流失具有明顯的正影響，相同年度間，坡度較小、實(shí)施水土保持耕作措施、植被覆蓋度較高的徑流小區(qū)產(chǎn)流產(chǎn)沙量相對(duì)較少，因此，在桐柏大別山區(qū)實(shí)施必要的削坡緩坡措施、耕作措施及提高植被蓋度可以有效減少水土流失，達(dá)到蓄水保土的目的。

4.通過(guò)對(duì)實(shí)施了耕作措施的徑流小區(qū)與坡耕地徑流小區(qū)對(duì)比，實(shí)施等高種植和梯帶等耕作措施可提高約20%的蓄水效益和約51%的保土效益，說(shuō)明在以羅山縣為代表的桐柏大別山區(qū)實(shí)施必要的耕作措施可以有效防治水土流失，具有顯著的蓄水保土效益■