邢臺市西部山區植被綠化對輸沙模數的影響分析

【摘要】根據河北省邢臺市西部山區兩個小流域實驗站的水文泥沙監測資料，對不同流域在不同植被情況下，流域植被對減緩土壤侵蝕作用進行分析，內容包括流域植被對年輸沙模數、地表徑流含沙量以及次暴雨對輸沙模數的影響等，分析結果表明較好的流域植被對涵養水源、控制土壤侵蝕起重要作用。因此，搞好水土保持、增加流域植被的覆蓋率也是水土保持方面的一項重要內容。

【關鍵詞】流域植被；降水量；土壤侵蝕模數；含沙量；小流域實驗站

1、研究區基本概況與植被情況

1.1 流域植被與土地利用狀況。邢臺市西部山區布設有兩個小流域試驗站，其中坡底小流域實驗站位于邢臺縣西部山區城計頭鄉，東經114°02′，北緯37°05′。流域面積283km2，流域平均比降34.5‰，流域平均寬度10.6km。西臺峪小流域實驗站位于臨城縣石城鄉，東經114°17′，北緯37°25′。本站上游河網密度大，源短流急，洪枯期流量懸殊，流量暴漲暴落。流域集水面積127km2，流域平均比降27.9‰，流域平均寬度5.29km。

通過對不同小流域土壤土質情況調查，坡底流域內土壤類型以褐土、草甸土為主，土體結構為片狀團粒，土壤中有機質為2.36%。西臺峪流域內土壤類型為褐土，土壤結構為單粒、屑粒，土壤中有機質含量為1.30%。

流域內地理狀況和生產結構及生產條件等，包括農田面積、林地面積、天然草地、荒坡地、果園面積等所占比例的多少，均對流域的產流、匯流有直接影響，通過對兩個小流域土地利用情況調查可看出，西臺峪流域內農田面積占流域總面積的23.12%，而坡底流域的農田面積占總面積的7.67%，西臺峪流域內農業開發程度較高。坡底流域內林地面積占總流域面積的24.04%，而西臺峪流域內林地面積僅占總流域面積的7.50%。流域植被覆被率按林地面積、天然草場、荒坡地和果園面積統計，則坡底流域植被覆蓋率占流域面積的86.30%，西臺峪的植被覆蓋率占總流域面積的68.58%。

1.2 流域降水特性分析。利用1956～2000年山區降雨量資料系列分析計算，邢臺市西部山區多年平均降水量594.5mm。對年降雨量系列進行頻率計算，頻率曲線采用皮爾遜Ⅲ型曲線，頻率計算采用適線法。對于變差系數Cv值的確定，在適線中，對系列中出現的特大特小值，一般不做處理，由于年降水量相對穩定。偏差系數Cs的取值一般用Cv/Cs值來反映。

邢臺市西部山區降水量年際變化很大，且常有連續幾年降水量偏多或連續幾年降水量偏少的現象。以歷年年降水量最大值與最小值之間的比值K來表示年際變化，西部山區各雨量站監測的年降雨量資料分析，各站極值比大都在4.0以上，其中，獐貘、侯家莊兩個雨量站變化幅度最大，極值比分別為9.4和9.2。

2、流域植被對土壤侵蝕作用的實驗分析

流域植被影響徑流量、徑流深、流速及其徑流運行狀態。但其影響程度，取決于植被種類（樹、草、農作物）、植物群落、生長狀況（年限、樹冠、莖、葉和根系等）、植被覆蓋度、枯枝落葉厚度等。凡是有良好植被覆蓋的坡地，可以增加入滲，減少坡面徑流量，減緩徑流速度，削弱徑流的動能，改變徑流的運行軌跡，從而減少徑流對土壤的侵蝕作用。

2.1 流域植被對土壤年侵蝕模數的影響。水流挾沙力應該包括推移質和懸移質的全部沙量。由于推移質運動要比懸移質運動復雜得多，當前的測驗工作僅限于懸移質方面，對于推移質測驗還有不少困難，并且在天然河流中，懸移質一般成了全部運動泥沙的主體，因此，對于一般河流來說，常以懸移質輸沙率代替水流的全部挾沙力。根據1991～2005年泥沙監測資料，分析比較坡底、西臺峪兩個流域輸沙模數等情況，流域輸沙模數、平均輸沙率統計結果。

通過對坡底、西臺峪兩個小面積實驗站年輸沙模數與年平均輸沙率進行分析計算，坡底站流域輸沙模數為504.39t/（km2·a），西臺峪站為849.86t/（km2·a）。西臺峪站輸沙模數比坡地站高41%。通過計算還可以看出，流域植被對土壤侵蝕的影響主要與植被有關，但也和降雨強度和降雨歷時及降水量有關。如1996年，該流域發生較大洪水，兩站輸沙模數相差很小，坡底站年輸沙模數為5870t/（km2·a），西臺峪年輸沙模數為5250t/（km2·a），而且坡底流域大于西臺峪，說明流域植被對土壤侵蝕的影響也是有一定限度的。一旦發生山洪侵蝕，侵蝕模數是正常年份的幾百倍，甚至上千倍。

2.2 降水量對土壤侵蝕量的影響。根據1991年～2005年泥沙監測資料，選擇有代表性的降水過程和泥沙過程資料，對面雨量在不同范圍的次降水產沙資料進行分析。

通過分析可以看出，在流域面雨量為10～50mm范圍時，坡底流域平均產沙模數為4.39t/km2，西臺峪則為44.30t/km2，平均產沙模數增大了10倍；在流域面雨量為50～100mm范圍時，坡底流域平均產沙模數為6.19t/km2，西臺峪則為76.98t/km2，平均產沙模數增大了12倍；在流域面雨量為100～150mm范圍時，坡底流域平均產沙模數為28.92t/km2，西臺峪則為406.76t/km2，平均產沙模數增大了14倍，侵蝕模數隨降水量和雨強的增加而增加。

3、結語

流域植被對改變水量循環有密切關系，對天然降水量起水量再分配、調節、儲蓄和改變水分循環系統的作用。同時也改變了徑流的分配形式，不僅對調節水量起重要作用，對減少土壤侵蝕也起到重要作用。

通過對坡底、西臺峪兩個小面積實驗站年輸沙模數進行分析計算，坡底站流域年輸沙模數為504.39t/（km2·a），西臺峪站為849.86t/（km2·a）。流域植被覆蓋率高的流域，土壤侵蝕量就少。根據實驗站15年監測資料分析，流域植被覆蓋率高17.72%，植被對土壤侵蝕量控制減少345.47t/（km2·a）。

根據15年泥沙系列資料計算，坡底站平均含沙量1.268kg/m3，西臺峪則為3.686kg/m3，坡底站多年平均含沙量低于西臺峪站，流域植被對含沙量的控制作用比較明顯。在流域植被高17.72%的情況下，含沙量減少了2.418kg/m3。

參考文獻：

[1]王萬忠，焦菊英.黃土高原降雨侵蝕產沙與黃河輸沙[M].北京：科學出版社，1996.

[2]喬光建，張均鈴，劉春廣.流域植被對水質的影響分析[J].水資源保護，2004，20（4）：28-30.