阜蒙縣三家子小流域土壤侵蝕特征分析

鄭春梅

(遼寧省阜新蒙古族自治縣招束溝鎮政府，遼寧 阜新 123115)

1 前言

阜蒙縣水土流失面廣量大，危害嚴重，影響深遠，已經成為全縣國民經濟持續、穩定發展和協調平衡發展的主要制約因素。阜蒙縣地處遼西山地丘陵區域，是省內水土流失嚴重、生態環境惡劣的區域，區域內植被條件較差，森林覆蓋率低，耕地土壤侵蝕嚴重，土地資源受到嚴重威脅，加之區域內農業基礎設施薄弱，糧食生產能力較為低下。從水土流失的驅動機制及水土保持的戰略考量來看，應在全面客觀分析和預測阜蒙縣小流域土壤侵蝕特征及發展趨勢的基礎上，促進水土保持綜合治理與社會經濟發展充分融合，在水土保持綜合治理重點工程的統領下，加大生態脆弱、水土流失嚴重區域的治理力度，最終實現經濟效益和生態效益的和諧統一。

2 流域概況

三家子小流域位于遼寧省阜蒙縣中部偏東方向招束溝鄉三家子村，沙十線公路多小流域東側竄過，各屯之前有村村通公路相連接。小流域屬遼河流域，總面積26.35 km2，水土流失面積7.26 km2，占流域總面積的27.56%。氣候類型為半干旱、半濕潤大陸性季風氣候，屬低山丘陵地貌。

項目區多年平均降水量465 mm，汛期降雨(6月～9月)約占全年總量75%以上，且多以大雨、暴雨出現。5 a一遇6 h最大降雨量68.80 mm，10 a一遇24 h最大降雨量137.34 mm，10 a一遇6 h最大降雨量90.20 mm，一般年徑流深60 mm。項目區年均氣溫7.4℃≥10℃積溫3336℃，年均日照2631 h，太陽總輻射135.8 kcal/cm2。平均風速3.41 m/s，大風日數17 d。年均蒸發量1848 mm，干燥度1.28，凍土深1.50 m，無霜期158 d。冬季以西北風為主，夏季以西南風為主。項目所在地年積溫、無霜期等因素均適合農作物生長。但項目區內降雨量分布不均，對農作物生長不利。項目區內植被單一，林地多為人工純林，樹種主要有油松、山杏。荒山荒坡多為天然野生雜草。林地面積675.27 hm2，占流域面積的25.63%。流域內樹種單一，林相欠佳，效益不明顯。荒山荒坡面積33.81 hm2，占流域面積的1.28%，草種主要是天然野生雜草，由于流域的自然條件及氣候特點，荒山荒坡野生草稀疏，林草覆蓋率為25%，水土流失嚴重，經濟和生態效益甚微。

3 流域土壤侵蝕分析方法

采用RUSLE模型進行三家子小流域土壤侵蝕特征的預測及水土流失過程的模擬，其基本公式為：

A=R×K×L×S×C×P

(1)

式中：A為流域土壤侵蝕總量，t/(km2·a)，表示小流域單位面積內細溝、坡地坡面年平均侵蝕規模；R為降水侵蝕力因子；K為土壤可蝕性因子；L為坡長，m；S為坡度，(°)；C為植被覆蓋因子；P為水土保持措施因子；地形因子L、S和C、P均為無量綱量。

降水侵蝕力因子R是進行降雨侵蝕程度及降雨影響水土流失程度定量描述的重要參數，該參數可根據阜蒙縣三家子小流域多年降水資料按R=0.141Pa1.560的簡易公式[1]計算，根據阜蒙縣1985年～2018年降雨監測資料，可確定項目區多年平均降雨量為465 mm，通過簡易公式可得出該區域降水侵蝕力因子取值。考慮到該流域占地面積較小，所以整個區域降雨侵蝕力因子均采用同一值。

土壤可蝕性因子K是反應土壤因受到降水侵蝕后分離、移運及沖蝕難易程度的指標。三家子小流域土壤由褐土及棕壤土組成，褐土土質面積占土壤面積的85%，分布在流域的中部和東部，棕壤土土質面積占土壤面積的15%，主要分布在流域西側部山坡上部。褐土主要是薄腐酸性巖褐土性土及酸性巖砂礫褐土兩類，棕壤土主要是薄腐坡積棕壤及耕型坡積棕壤兩類。項目區在土壤屬性及類型方面呈現出典型的北方土石山區特征，所以借鑒北方土石山區土壤可蝕性因子研究結果[2]，該區域褐土及棕壤土可蝕性因子分別取0.3231和0.2185。

結合小流域植被覆蓋類型及土地利用方式等相關資料，通過直接賦值法進行流域植被覆蓋因子C和水土保持措施因子P的確定。植被覆蓋因子C是在降雨、土壤類型及坡度等相同的情況下，不種植任何作物的土地水土流失量與種植某一特定植物的水土流失量之比，其取值在0～1之間。水土保持措施因子P則是某一治理措施實施后與實施前水土流失量之比，該流域主要采用的治理措施包括土坎梯田、保土耕作、封育治理等，未采取治理措施和無侵蝕發生的區域其P值取1.0。根據三家子小流域治理現狀，其植被覆蓋因子C和水土保持措施因子P的取值見表1。

表1 小流域植被覆蓋因子和水土保持措施因子的取值

4 流域土壤侵蝕特征

4.1 結果驗證

本次分析在綜合參考三家子小流域泥沙攔截量、水利工程淤積量及攔砂率等數據的基礎上進行流域土壤侵蝕模數的確定，并綜合考慮流域植被覆蓋、人類活動及地形地貌等的基礎上進行流域土壤侵蝕模數的綜合確定。分析過程中所采用的數據準確性與可行度均通過對比分析加以驗證。

4.2 流域土壤侵蝕狀況

根據水利部所給出的土壤侵蝕分級標準可確定出北方土石質地區土壤流失量最大允許值為200 t/(km2·a)，該流域以此為土壤侵蝕分類標準，三家子小流域年平均侵蝕量為8353.87 t，平均土壤侵蝕模數為1054 t/(km2·a)，其土壤侵蝕強度見表2。

表2 三家子小流域土壤侵蝕強度

由表2統計結果可知，小流域水土流失面積726.18 hm2，其中輕度侵蝕面積為296.12 hm2，占水土流失面積的40.78%；中度侵蝕面積為370.82 hm2，占水土流失面積的51.06%；強烈侵蝕面積為59.24 hm2，占水土流失面積的8.16%。項目區屬土石質輕度侵蝕區，土壤侵蝕較為嚴重，且侵蝕方式主要以中度和輕度水蝕為主，主要表現為鱗片狀面侵，侵蝕主要分布在坡耕地及疏幼林地內。在流域水保治理中應加強對中度和輕度水蝕的治理，而強烈侵蝕面積雖然僅占8.16%，但其表現出持續惡化和擴大的趨勢，實際治理工作中也應加強。

4.3 土壤侵蝕與土地利用類型

根據不同土地利用類型所對應的土壤侵蝕面積、侵蝕模數及侵蝕量等的變化趨勢特征(圖1)，三家子小流域所侵蝕土地中有林地面積占比為67.51%，占比最大，其所對應的侵蝕模數為962 t/(km2·a)；其次為水域，其侵蝕面積占比19.6%，對應的侵蝕模數為943 t/(km2·a)；其余土地利用類型的面積占比較小，但耕地、村莊、交通用地及水利設施等侵蝕量較大。可見，雖然該流域土壤侵蝕主要以中度和輕度水蝕為主，但不同土地利用類型下侵蝕強度等級存在較大差異，在綜合考慮侵蝕量和土地利用類型面積等的基礎上，認為有林地面積占比最高，侵蝕強度較嚴重，侵蝕量也相對較高，應作為三家子小流域水土流失治理的重點領域。此外，水域、灌木林地、村莊和荒坡應作為流域水土流失治理進一步擴展的區域。

圖1 三家子小流域土地利用類型及土壤侵蝕情況

4.4 土壤侵蝕與地形條件

根據三家子小流域土壤侵蝕的空間配置關系及地形坡度條件，將區域內坡度劃分為0～5°、5°～10°、10°～15°、15°～20°、20°～25°、25°以上等級別，不同坡度地形侵蝕量及面積占比見圖2。由圖2可知，三家子小流域土壤侵蝕模數隨著坡度的增大而不斷增大，特別是當坡度超出25°后坡面侵蝕強度顯著增加。坡度在5°以下的地形面積占比小，土壤侵蝕量也較低。坡度在5°～20°之間的地形面積在流域總面積中占比61.29%，所對應的土壤侵蝕量在侵蝕總量中占比68.3%，所以該流域水土流失治理過程中應當加強坡度在5°～20°之間的地形的防護與治理。坡度超出25°的地形在流域總面積中占比較小，為7.94%，但是所對應的土壤侵蝕量占比卻達18.21%，侵蝕模數均值也是不同坡度地形中最大的，所以應在加強坡度在5°～20°之間的地形水土流失治理的同時，還應注重對坡度超出25°的地形水土流失的防護與治理。

圖2 不同坡度地形侵蝕量及面積占比

5 結論

本文采用RUSLE模型對三家子小流域土壤侵蝕特征進行預測，并對流域水土流失過程進行模擬，分析所得的流域土壤侵蝕模數與流域水文資料測算結果基本一致，表明本文所采用方法具有較高的準確性與適用性。流域土壤侵蝕主要以中度和輕度水蝕為主，且隨著侵蝕等級的提高，侵蝕量及侵蝕面積占比逐漸下降，其中輕度和中度侵蝕分別占40.78%和51.06%。考慮到輕度侵蝕是該流域侵蝕產沙的主要原因，故而應加強對輕度侵蝕的綜合治理。但同時由于中度及以上侵蝕有逐漸擴大之勢，所以，綜合治理工程也不能忽略對中度及以上侵蝕的治理。根據對侵蝕強度、侵蝕量與土地利用類型的分析發現，小流域內有林地面積最大且侵蝕量較高，應作為該流域水土流失治理的重點區域，其次為水域，耕地、村莊、交通用地及水利設施等土地利用類型的面積占比較小，但侵蝕量仍較大，故也應納入流域土壤侵蝕的治理范圍。