山體水土流失現(xiàn)狀及對(duì)策研究

摘 要：目前我國(guó)山區(qū)水土流失情況嚴(yán)重，衍生的石漠化現(xiàn)象正以2%的速度吞噬著寶貴的土地資源。武漢大學(xué)花草樹(shù)木茂盛，自然景色極佳，但校園山體亦有不同程度的水土流失現(xiàn)象。美好的生態(tài)環(huán)境需要得到保護(hù)，為研究山體水土流失機(jī)理與相應(yīng)治理對(duì)策，以武漢大學(xué)校園內(nèi)珞珈山、獅子山為研究對(duì)象，調(diào)查其水土流失現(xiàn)狀，分析成因并提出可行性對(duì)策。

關(guān)鍵詞：水土流失；治理對(duì)策；校園山體

中圖分類(lèi)號(hào)：S157 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2012）20-0130-02

1 山體水土流失現(xiàn)狀

水土流失的學(xué)術(shù)定義為：“在水力、風(fēng)力、重力等外營(yíng)力作用下，水土資源和土地生產(chǎn)的破壞和損失。”它包括土壤表層侵蝕和水的損失。結(jié)合定義實(shí)地調(diào)查得出，在校園內(nèi)珞珈山、獅子山范圍內(nèi)，存在著水力侵蝕、風(fēng)力侵蝕、重力侵蝕及一定的人為侵蝕類(lèi)型，以水力侵蝕為主。但由于山體近乎100%的植被覆蓋，起著防蝕固土的特殊作用，因此校園內(nèi)山體總體水土保持良好，部分區(qū)域存在土壤侵蝕，侵蝕類(lèi)型包括水力侵蝕、重力侵蝕、混合侵蝕與風(fēng)力侵蝕。

①水力侵蝕。校園山體土壤侵蝕的主要類(lèi)型為水力侵蝕，在強(qiáng)降雨條件下，地面表層土壤組成物質(zhì)被破壞、搬運(yùn)和沉積。水力侵蝕以溝蝕、面蝕為主要表現(xiàn)形式。

②重力侵蝕。在獅子山北坡、珞珈山南坡部分坡段較陡峭，地面巖體和土體物質(zhì)在重力作用下失去平衡而產(chǎn)生位移，流向地勢(shì)較低地方。在考察中發(fā)現(xiàn)陡坡上的土石巖體表面松散，與下層土體有明顯分層現(xiàn)象，高差達(dá)20～40 cm。

③混合侵蝕。沿東西軸線(xiàn)方向，珞珈山沿程分布共5個(gè)大型水土流失區(qū)。共同特點(diǎn)是：植被覆蓋率低、坡度角大（﹥45°）、遇強(qiáng)降雨極易匯流沖蝕土壤，系在水流沖力和重力共同作用下的土壤侵蝕。但總體珞珈山植被覆蓋率高，松軟堆積物少，石塊體積較大不易沖走，因此混合侵蝕規(guī)模與強(qiáng)度較小。

④風(fēng)力侵蝕。校園山體由于其極高的植被覆蓋率，風(fēng)力侵蝕面積較小，主要集中在獅子山頂部櫻頂老圖前面的平臺(tái)。土粒、沙粒或巖石碎屑在強(qiáng)大的氣流沖擊作用下被搬運(yùn)和堆積。

2 水土流失原因分析

水土流失的影響因素可分為自然因素和人為因素兩大類(lèi)，自然因素包括氣候、地質(zhì)、地形地貌、土壤和植被分布等因素。

氣候因素：武漢屬亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候，表現(xiàn)為雨量充沛，年降雨量1 204.5 mm。雨量大，會(huì)增大水土流失量。同時(shí)雨水集中在初夏梅雨季節(jié)（6～8月），雨強(qiáng)大，持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，造成土壤含水量增大，坡面匯流形成強(qiáng)大的徑流，沿著已有的淺溝沖刷土層造成水土流失。

地質(zhì)因素：珞珈山由十幾個(gè)相連的小山組成，海拔高118.5 m，獅子山海拔69 m，四季較明顯，植物茂盛。山體基巖主要為下古生代頁(yè)巖、泥盆紀(jì)砂巖、下石炭紀(jì)石英巖（本區(qū)面積最大）和珞珈火石巖。其上覆蓋一層厚薄不均的棕黃色粘土，由山頂至山麓，粘土層逐漸增厚。獅子山土層較厚，水力侵蝕易帶走表層松軟土壤質(zhì)；而珞珈山頂巖石出露較多，分布較廣，抗侵蝕能力強(qiáng)、風(fēng)化速度慢，表層土壤層較薄。

地形地貌因素：獅子山段坡度整體偏緩，考察發(fā)現(xiàn)只有小部分區(qū)域偏陡，近乎垂直分布；珞珈山整體偏陡，凹形坡上部陡，下部緩，中部土壤侵蝕強(qiáng)烈，下部侵蝕減弱，存在淤積現(xiàn)象。沿軸向分布的5個(gè)混合侵蝕區(qū)其坡度近45°～60°，水流沖刷能力強(qiáng)，水土流失集中。

土壤和植被：校園山體植被覆蓋率高，接近100%。在具備水、土、坡條件后，植被因素就顯得尤為重要。其冠層截留降雨，削弱雨滴能量；枯枝落葉層覆蓋地表，防止雨滴濺蝕，滯緩地表徑流，增強(qiáng)土壤的透水和蓄水性能；根系具有固持網(wǎng)絡(luò)土體，增強(qiáng)土壤抗沖性和抗剪強(qiáng)度的作用。

人為因素：山體位于校園內(nèi)，被較好的保存，植被得以很好的生長(zhǎng)。但也存在一些問(wèn)題，建設(shè)過(guò)后，未及時(shí)采取保護(hù)措施。在獅子山頂，是武大老建筑群的代表——櫻頂老圖書(shū)館。其前的空地坑洼分布，細(xì)粒土壤易受風(fēng)力侵蝕；管線(xiàn)鋪設(shè)，開(kāi)挖埋線(xiàn)，破壞了土壤結(jié)構(gòu)，經(jīng)水力沖刷極易形成淺溝，加速水土流失，管線(xiàn)也隨之顯露。此外，學(xué)生沿淺溝行走，壓實(shí)地表裸露面，產(chǎn)生地表結(jié)皮，也會(huì)影響到坡面的入滲和產(chǎn)流。

3 水土流失產(chǎn)生機(jī)理

各種巖土物質(zhì)都具有不同的抗侵蝕能力。當(dāng)外營(yíng)力一定時(shí)，水土流失的狀況和強(qiáng)度，一般取決于地面巖土物質(zhì)的抵抗侵蝕的能力。當(dāng)巖土體受外營(yíng)力作用時(shí)，若外營(yíng)力大于巖土抵抗力，其結(jié)構(gòu)即發(fā)生破碎，若外營(yíng)力繼續(xù)增加，超過(guò)巖土的重量和摩擦阻力時(shí)，巖土即可能發(fā)生移動(dòng)。

水力侵蝕機(jī)制：水力侵蝕主要包括雨滴擊濺、線(xiàn)狀侵蝕、坡面徑流沖刷、溝槽水流沖刷三種外營(yíng)力。第一，雨滴濺蝕可以壓實(shí)地表，同時(shí)使部分土粒向四周擊濺和搬運(yùn)，面狀水流的沖刷作用可破壞表層結(jié)皮。在這種形成與破壞的反復(fù)過(guò)程中，水流隨匯集量的增加沖刷作用加大，濺蝕為產(chǎn)生坡面徑流和層狀侵蝕創(chuàng)造了條件。第二，坡面徑流起始于降雨強(qiáng)度大于土壤入滲強(qiáng)度而產(chǎn)生的坡面薄層水流，隨降雨歷時(shí)的延長(zhǎng)，薄層水流開(kāi)始分離形成細(xì)溝流。地表流相對(duì)集中于細(xì)溝之后，薄層水流與細(xì)溝流水體相連，向低凹處、下坡部位集中。總結(jié)坡面徑流的發(fā)展，表現(xiàn)為由沿程侵蝕—侵蝕斑痕—細(xì)溝侵蝕三個(gè)階段。第三，槽流侵蝕能力取決于流速，紊流狀態(tài)的溝槽水流在溝床周界附近流速梯度較大，易產(chǎn)生漩渦，使得各水層的性質(zhì)不斷進(jìn)行交換。同時(shí)水流運(yùn)動(dòng)受到溝床周界的限制，產(chǎn)生橫向環(huán)流與螺旋流。按侵蝕方向可分為下切侵蝕、溯源侵蝕、和側(cè)向侵蝕三種類(lèi)型。下切侵蝕主要見(jiàn)于松散廢棄物的坡面，獅子山巖土松散，坡度部分較陡，大雨過(guò)后，溝蝕發(fā)展較快；溯源侵蝕為向溝頭的后退侵蝕，常與下切侵蝕同時(shí)發(fā)生；側(cè)向侵蝕是溝谷流水及其所攜帶的泥沙，對(duì)溝谷兩側(cè)侵蝕導(dǎo)致溝谷展寬的過(guò)程。

重力侵蝕機(jī)制：坡面上的風(fēng)化碎屑或不穩(wěn)定巖土體在重力作用下導(dǎo)致崩塌、錯(cuò)落及蠕動(dòng)。這些重力侵蝕形式的發(fā)生，主要外營(yíng)力是由地心引力而產(chǎn)生的重力作用，土體下滲水分、土體性質(zhì)、巖石結(jié)構(gòu)、地形條件也有著不可忽視的影響作用。坡面上塊體運(yùn)動(dòng)是重力引起的下滑力與巖土塊體的內(nèi)摩擦力及粘結(jié)力相互作用的結(jié)果，由下滑力與抗滑力之間的對(duì)比關(guān)系決定巖土體是否能夠發(fā)生位移。

獅子山海拔較低，坡度較緩，重力侵蝕表現(xiàn)不明顯；珞珈山南坡上部坡度較大，存在3條較明顯重力侵蝕帶，軸線(xiàn)1條，北坡1條。降雨時(shí)因無(wú)植被覆蓋，常與水力侵蝕共同作用，形成混合侵蝕區(qū)。

風(fēng)力侵蝕機(jī)制：由于較好的植被覆蓋率，風(fēng)力侵蝕的影響范圍很小，主要集中在獅子山頂部。較多的參觀(guān)人數(shù)、過(guò)往車(chē)輛，使得頂部平臺(tái)硬性路面磨損嚴(yán)重，地面松散土壤顆粒裸露。風(fēng)本身在流動(dòng)時(shí)，迎面沖擊力和因紊流、渦流產(chǎn)生的上舉力的合力超過(guò)了地面上松散碎屑物和地表摩擦力時(shí)，即發(fā)生風(fēng)蝕作用。

4 現(xiàn)有水土保持措施及其優(yōu)化建議

珞珈山、獅子山由于所處位置完全坐落于校園內(nèi)，整體受到良好的規(guī)劃與保護(hù)。水土保持得到重視，興建許多工程措施，總體發(fā)揮著較良好的功效。總結(jié)有以下幾點(diǎn)：

①植被的種植與保持。珞珈山、獅子山任何季節(jié)看上去都是那么郁郁蔥蔥，草木繁盛。水土保持情況整體良好，這要得益于如此優(yōu)異的植被層。珞珈山山頂多為落葉樹(shù)，山腳多為常綠樹(shù)，中間則由落葉樹(shù)和常綠樹(shù)混交過(guò)渡；獅子山大量灌木及地被的應(yīng)用，種類(lèi)多樣。有效的減少了水力侵蝕與風(fēng)力侵蝕的作用。

②山腳擋土截流措施。在山腳修建擋土墻與截流排水溝，構(gòu)建雙重保持措施。擋土墻能夠阻擋山坡松軟土質(zhì)在重力作用下的下滑，固定坡腳免受水力侵蝕。同時(shí)能夠延緩坡降，使得山坡形成梯級(jí)結(jié)構(gòu)；截流溝可以切斷上坡產(chǎn)生的暴雨徑流，將徑流按要求引至指定區(qū)域蓄水的同時(shí)，使得徑流流速在溝內(nèi)減緩，沉積攜帶的泥沙及礫石。

③路面硬化措施。由于行人的擾動(dòng)，土壤結(jié)構(gòu)易被破壞，造成土壤侵蝕。校方在行人經(jīng)過(guò)的路段修筑混凝土路面，使土壤侵蝕的溝槽通道覆蓋“保護(hù)層”，保護(hù)下方土壤免受侵蝕。

雖整體良好，但部分區(qū)域水土流失依然嚴(yán)重，需要提出針對(duì)性的解決方案，對(duì)現(xiàn)存的不足之處加以改進(jìn)。改進(jìn)措施應(yīng)分為兩方面：一為對(duì)原有設(shè)施的維護(hù)清理；二為新工程設(shè)施的修建。

①部分擋土墻高度較小，擋土的效用未完全發(fā)揮，需適當(dāng)在需要區(qū)域進(jìn)行加高措施；配套的截流排水溝在侵蝕嚴(yán)重段出現(xiàn)嚴(yán)重淤積，需要及時(shí)清理維護(hù)，保障排水通暢。

②加固措施。在溝槽水力侵蝕嚴(yán)重、坡度較緩的區(qū)域可設(shè)置臺(tái)階等硬化路面的形式阻止下層土壤繼續(xù)被侵蝕；已有的臺(tái)階侵蝕區(qū)需進(jìn)行加固避免繼續(xù)水力掏刷；櫻頂老圖前空地至少進(jìn)行一定的修整，如有可能應(yīng)重塑混凝土路面。

③排水管線(xiàn)部分需要重新調(diào)整，增設(shè)線(xiàn)路，不要直接排放在土壤上，建議在校園內(nèi)修建一定容量的儲(chǔ)水池，將暴雨產(chǎn)生的徑流通過(guò)管線(xiàn)經(jīng)地下排入儲(chǔ)水池，以供它用。在回收水資源的同時(shí)避免了土壤的水力侵蝕。

④珞珈山混合侵蝕區(qū)的專(zhuān)項(xiàng)治理。在混合侵蝕區(qū)下部，坡度比較小，宜進(jìn)行增補(bǔ)造林，以鞏固坡底，緩流落淤；在上部巖體出露較多，立地條件差的地方，合理布置，做到喬、灌結(jié)合或灌草結(jié)合，種植時(shí)注意采用帶土坨苗栽植。若進(jìn)行植物工程整治困難較大或無(wú)實(shí)施可能性，可就坡地修建登山用臺(tái)階，將陡坡成“梯級(jí)”布置，減少裸露土壤面積，防止土壤侵蝕發(fā)生。

5 結(jié) 語(yǔ)

生態(tài)環(huán)境是人類(lèi)生存的保障，山區(qū)固有的脆弱性決定著生態(tài)系統(tǒng)的不穩(wěn)定性與其破壞后難恢復(fù)性。因此在山地資源的開(kāi)發(fā)中，應(yīng)注重與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，倘若不合理開(kāi)發(fā)利用極易造成水土大量流失，引起生態(tài)與環(huán)境的退化。校園內(nèi)山體極高的森林覆蓋率、良好的保護(hù)措施有效的抑制土壤侵蝕，構(gòu)造出生態(tài)良好的開(kāi)發(fā)模式。

水土流失的發(fā)生從根本上是由于人類(lèi)不合理的開(kāi)發(fā)利用土地資源，進(jìn)而制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。水土流失的防治工作刻不容緩，應(yīng)以土地資源的合理利用為前提，因地制宜開(kāi)展各項(xiàng)水土保持措施，將土地利用規(guī)劃與水土保持規(guī)劃有機(jī)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)土地資源的可持續(xù)利用與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

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