“利奇馬”對沂蒙山區水土流失的影響
——以銀麥小流域前城子水土保持監測站為例

楊慧玲 齊云婷

（1.臨沂市水文中心 臨沂 275000 2.濟寧市水文中心 濟寧 272100）

1 引言

沂蒙山區是臨沂市水土保持監測站監測點之一，屬于生態環境脆弱地區，也是北方土石山區土壤侵蝕最為嚴重的區域，監測工作具有代表性。

植物措施作為水土保持的3 大措施之一，在治理水土流失和發展農林經濟方面具有重要作用。水土保持植物措施主要包括造林、種草、封育和輪牧。國內很多學者對植物措施的水土保持效益進行了大量研究。聶祥瑞、周輝、楊進懷等學者分別對小流域治理的多年實踐經驗與現代治理提出了要求，對近年來提出的小流域治理理念內涵的界定和建設技術體系進行了探討。部分學者對北方土石山區水土流失現狀和治理對策，從措施配置、效應等方面進行分析。以往的相關研究多集中在措施論述和整體產生效益方面，就降雨量大于2000mm 以上的地區進行了研究，但是對于北方土石山區年降水量在600～800mm、土層比較薄、易水土流失的石質山地研究比較少。本研究以具體小流域中典型徑流小區不同植物措施下產流產沙隨降雨等級的變化規律開展定量研究，基于蒙陰縣銀麥小流域水土保持監測坡面徑流小區多年觀測數據和降雨記錄，對比相同坡度下不同植物措施的產流產沙的影響，以期為沂蒙山區的水土流失治理提供科學依據。

2 研究區概況

蒙陰縣位于沂蒙山區腹地，屬于國家級水土流失重點治理區，小流域內低標準梯田、四荒地和疏幼林地是水土流失的主要策源，為治理水土流失，改善生態環境，維護提高土壤保持和涵養水源能力，構建完善的水土保持防護體系，開展小流域綜合治理具有重要意義。前城子水土保持監測點位于銀麥小流域內，銀麥小流域總面積為18.89km2。該規劃區屬于北方土石山區水力侵蝕類型區，平均侵蝕模數2063t/（km2·a），現有水土流失面積 12.71km2，占規劃區域面積的67.3%，年均土壤流失量3.90 萬t。

3 材料與方法

3.1 試驗區的布設

前城子監測點于2010年9月1日開始建設，地點位于蒙陰縣桃墟鎮前城子村，屬淮河流域沂河水系桃墟河，東經117°59′44″，北緯35°36′25″。設立4 個徑流小區。坡度為9.1°、9.2°、9.5°和9.3°，分別種植當地具有水土保持功能的經濟樹種。

結合北方土石山區特點，徑流小區設計為寬5m，長20m（水平投影），水平投影面積100m2。設集水槽，集水槽橫斷面為矩形，底寬0.15m，深0.17m，比降0.05。集水槽末端設置分流池（9 孔分流法），按照50年一遇24h 最大暴雨設計。前城子監測點徑流小區布設見表1、圖1。

表1 前城子監測點徑流小區布設表

3.2 降雨等級劃分和觀測方法

根據國家氣象局頒布的降雨等級劃分標準，觀測內容包括降雨量、降雨歷時、降雨場次、徑流量和產沙量等。降雨監測采用翻斗式自記雨量計進行觀測，雨量計翻斗分辨率為0.5mm，采樣周期為5min，其余時段（含降雪）采用人工觀測日降水量；泥沙采用人工取樣監測；每次降雨過程結束后，記錄各小區集流池內水位，計算出次降雨產生的徑流量，并計算出徑流深和徑流系數。將截流池中水攪拌均勻，在池的不同位置量取渾濁水樣3～5 瓶，過濾、烘干、稱量，結合徑流量推算出懸濁水中泥沙干質量；然后放水并測得淤泥體積，定量量取淤泥樣品，烘干稱量推算出淤泥中泥沙干質量，最后核算出土壤侵蝕總量，結合徑流量計算出含沙量。采用蒙陰縣前城子水文站2015—2019年的觀測數據，利用Excel 及SPSS 進行相關統計分析。

4 結果與分析

4.1 侵蝕性降雨特征分析

“利奇馬”期間，監測到前城子徑流小區降雨過程為兩次降雨，第一場降雨持續時間500min 左右，降雨量小，第二場降雨量350mm 以上。第二場降雨雨強和雨量明顯大于第一場降雨，水土流失現象主要發生在第二場降雨中。

本文中的侵蝕性降雨指徑流小區中能明顯觀測到泥沙的次降雨，見圖2。此次臺風給銀麥小流域帶來侵蝕性降雨量為354.6 mm，最大次降雨量33h 之內降雨量320.6mm，平均降雨強度9.6mm/h，30min 雨強I30為52.83， 降雨侵蝕力EI30為4509.23MJ·mm/（hm2·h），本次洪水產生的最大流量和最大含沙量都在產流后近2000min 左右，也為一年之中最大的降雨侵蝕力，可作為往后防治水土流失的參考值。分析大雨和暴雨的降雨侵蝕性降雨的主要表現特征，加強相應的水土保持措施。

圖2 “利奇馬”期間累計徑流深、累計產沙模數變化過程圖

4.2 徑流小區徑流系數和含沙量隨降雨等級的變化特征

（1）利奇馬期間徑流小區侵蝕性降雨特征和水土流失量的分析

徑流次數和含沙量成正相關關系，“利奇馬”期間，徑流小區共產流四次，經分析：桃樹和石榴混交林產流最大，徑流系數為0.31，含沙量為2.95g/L；其次為棗樹10年生棗樹，徑流系數為0.11，含沙量為9.73g/L；9年生花椒徑流系數為0.09，含沙量為4.5g/L。土壤流失量最小、徑流系數也最小的為荒草地，徑流系數為0.09，含沙量為0.46g/L。

（2）徑流小區侵蝕性降雨特征和水土流失量的分析

從年度徑流小區水土流失狀況分析，水土流失比較輕的為混交林，最嚴重的為荒草地，見表2。

表2 9 號臺風“利奇馬”降雨產生土壤流失的徑流泥沙表

4.3 “利奇馬”降雨等級對坡面產流產沙量的影響

歷年不同降雨等級的產流產沙與9 號臺風“利奇馬”期間產流產沙對比分析，歷年徑流小區降雨強度在大雨、暴雨條件下土壤流失量基本在0.4t/（hm2·a）左右，而本次特大暴雨造成土壤流失量在3.3 t/（hm2·a）。徑流次數和含沙量成正相關關系。在魯南的土石山區，桃樹和石榴混交林產流最大，徑流系數為0.31，土壤流失量為3.125t/（hm2·a）；其次為棗樹10年生棗樹，徑流系數為0.11，土壤流失量為3.332t/（hm2·a）； 9年生花椒徑流系數為0.09，土壤流失量為1.466t/（hm2·a）。土壤流失量最小的，徑流系數也最小的為荒草地，徑流系數為0.09，土壤流失量為0.0632t/（hm2·a）。

5 結論

通過分析整年度水土流失狀況及“利奇馬”帶來強降雨的水土流失狀況，可知在沂蒙山區9 度及以上的坡面實施水土保持植物措施，種植當地適生樹種，最好為混交林，桃樹和石榴混交要比單純的棗樹和花椒有更好的水土保持作用。分析不同水土保持措施和土地利用類型的水土保持及防洪減災效益，通過計算分析場次暴雨洪水造成的土壤流失量，積累了場次暴雨水土流失資料。本文成果將為以后極端天氣后修復建設和水土保持規劃、水土保持生態文明建設等工作及決策提供參考■