太行山片麻巖區(qū)水土流失的原因和特點

崔向東

（河北政法職業(yè)學院建設(shè)工程系 河北 石家莊 050061）

太行山地處海河流域西部，屬大清河、子牙河和漳衛(wèi)河上游山區(qū)，主要分布在山西、河北、河南省境內(nèi)，總面積約75 716km2，是華北平原的天然屏障和重要水源區(qū)，同時也是著名的革命老區(qū)。由于歷史原因和人類不合理生產(chǎn)活動的影響，太行山區(qū)水土流失嚴重，生態(tài)環(huán)境惡化，嚴重影響了該地區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展。低山片麻巖區(qū)是太行山區(qū)的重要類型區(qū)，約占太行山區(qū)面積的62%。因此，研究該區(qū)域片麻巖區(qū)的水土流失規(guī)律，為配置防護林、水土保持林提供依據(jù)，進而達到改善太行山區(qū)生態(tài)環(huán)境，促進地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展具有重要意義。

近年來，為了加快太行山區(qū)水土流失治理速度，改善生態(tài)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，國家開展了一系列水土流失防治工程建設(shè)，許多專家學者也不懈努力，推動了老區(qū)的水土流失治理和生態(tài)環(huán)境建設(shè)步伐。但太行山區(qū)水土流失規(guī)律的研究起步較晚、也不深入，導致其水土流失防治工作成效緩慢。本文對太行山片麻巖水土流失原因和特點進行了分析和總結(jié)，以期為太行山區(qū)的水土保持工作提供依據(jù)和參考，促進水土保持工作順利進行。

一、太行山片麻巖區(qū)的自然概況

太行山區(qū)屬新華夏構(gòu)造體系或山西臺背斜控制區(qū),生成于古生代晚期，由一系列北東向復式背斜隆起和凹陷組成，由南向北依次為武安—涉縣凹陷，內(nèi)丘—贊皇隆起，井陘—獲鹿凹陷，崗南—阜平隆起。片麻巖山地主要分布于上述2 個隆起的軸部，多為海拔高度小于1000m 的低山、丘陵區(qū)。由于這些地區(qū)巖石破碎，切割劇烈，溝網(wǎng)密度大，加之植被稀疏，裸露的片麻巖山地侵蝕強烈，水土流失非常嚴重，是山地災害滑坡、泥石流的主要物源地之一。經(jīng)測定每年的侵蝕量達1000t/km2 以上，最高達5000t/ km2。嚴重的水土流失使當?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件日趨惡化，旱、洪災害猖獗。

區(qū)內(nèi)主要為暖溫帶半濕潤、半干旱大陸性氣候。一般年均降雨量550～700mm。降水年變率大，具有明顯的季節(jié)變化，夏季6～8 月份集中了全年70%左右的降雨量，年平均氣溫6～13℃。最冷月平均氣溫-4.8～-17℃。無霜期190～100d，凍土層在北部山區(qū)可達lm。

二、太行山片麻巖區(qū)水土流失的原因

水土流失受自然因素和人為因素的影響。

自然因素取決于氣象、地形(主要是坡度與坡長)、地質(zhì)、土壤及植被諸多要素。區(qū)內(nèi)平均年降水量550～700mm，降雨主要集中在6～8 月，占全年降水量的70%，且常以暴雨形式出現(xiàn)，這是引起水土流失的氣候條件。坡度和坡長是影響水土流失的重要地形因素，太行山山高坡陡，這就構(gòu)成了水土流失發(fā)展的潛在可能性。而片麻巖在夏季高溫、高濕及冬季凍融作用下，巖石的物理風化加劇，質(zhì)地疏松，為水土流失提供了豐富的物質(zhì)來源。森林植被可以攔截減緩地表徑流，固結(jié)土壤，一旦植被遭到破壞，表土便失去了天然保護屏障，導致侵蝕加速。而太行山片麻巖區(qū)地表植被稀疏，裸露和半裸露的片麻巖坡地較多，占該類型山地總面積的1/3，約600多萬畝，這也是構(gòu)成其水土流失的自然因素之一。

人為因素主要表現(xiàn)在人們不合理的開發(fā)利用而對該地區(qū)植被造成的破壞。由于生活貧困，當?shù)鼐用竦蠖嗫俊俺陨健眮砭S持生活，不斷地毀林開荒、過度放牧以及人們對生活燃料的需求使該地區(qū)的植被受到嚴重破壞，使該地區(qū)植被更加稀疏，裸露和半裸露坡底面積不斷擴大。此外，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，采石、采礦及相關(guān)設(shè)施建設(shè)迅速發(fā)展，但其生產(chǎn)建設(shè)過程中忽視了水土保持，亂挖亂采，任意傾倒廢棄沙石，破壞植被，使本來不堪重負的太行山變得千瘡百孔，點源破壞匯集成為嚴重的水土流失。這些人類不合理的開發(fā)利用是觸發(fā)和加劇水土流失的根本原因。

三、太行山片麻巖區(qū)水土流失的特點

通過實地調(diào)查和對歷史資料的統(tǒng)計分析，該區(qū)域水土流失的主要形式有：重力侵蝕、濺蝕、坡面侵蝕、山洪侵蝕、泥石流和水的流失等。

（一）重力侵蝕

重力侵蝕大體分兩類：自然狀態(tài)下的坡體失衡和人為干預下的坡面毀壞。

1.自然狀態(tài)下的重力侵蝕

它是指由于受巖石特性影響，各層片麻巖風化物質(zhì)地軟硬差別很大，侵蝕速率各異，較軟的部分被剝落，較硬的部分殘留下來形成陡坎，由于斷層、裂隙的影響和重力作用，常造成立崖巖體滑塌。1996 年8 月，河北太行山遭受了嚴重的洪澇災害，崩塌和滑坡等重力侵蝕也大面積發(fā)生。顧新慶等認為重力侵蝕的誘因是暴雨，他與立地坡度有關(guān)，坡度越大發(fā)生重力侵蝕的危險性越大。這與馬平安等的研究結(jié)果一致，其研究結(jié)果表明：坡度越陡重力侵蝕越強烈,平均坡度37°比平均坡度24°重力侵蝕量高28.9%。

2.人為干預下重力侵蝕

太行山區(qū)資源豐富，是著名的煤炭、鋼鐵及建材生產(chǎn)基地，為當?shù)亟?jīng)濟建設(shè)的發(fā)展提供了豐富的物質(zhì)資源。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，太行山區(qū)的采石、采礦業(yè)及相關(guān)設(shè)施建設(shè)得到迅速發(fā)展，在此生產(chǎn)過程中，爆破是山區(qū)開發(fā)利用的常用手段，而且也逐漸應用于荒山整地生產(chǎn)中。爆破雖然為山區(qū)開發(fā)創(chuàng)造了條件，但也增加了陡坡發(fā)生重力侵蝕的危險性。顧新慶等研究表明，由爆破整地而引起的重力侵蝕也與坡度有關(guān)，其認為：在緩坡（坡度小于15°）上實施爆破整地，不會造成重力侵蝕，隨著坡度增大，其重力侵蝕程度急劇增大。

（二）濺蝕

濺蝕是指裸露的坡地受到雨滴的擊濺而引起的土壤侵蝕現(xiàn)象。它是在一次降雨中最先導致的土壤侵蝕。張金柱等研究表明土壤濺蝕量與降雨強度和雨滴動能呈顯著相關(guān)性。其中，土壤濺蝕量與降雨強度呈冥函數(shù)關(guān)系，降雨強度增大，土壤濺蝕量增大，并且當降雨強度為0.2～1.0 mm/min 時濺蝕量增加較快，當降雨強度>1 mm/min 時，將逐漸變慢。濺蝕量與降雨雨滴動能呈顯著線性正相關(guān)，雨滴動能越大，由此引起的土壤濺蝕量越大，雨滴動能是引起土壤分散的主要原因。

（三）坡面侵蝕

坡面侵蝕是指由于分散的地表徑流沖走坡面表層土粒的一種侵蝕現(xiàn)象，它是土壤侵蝕中最常見的一種形式。因此，它與地表徑流是密切相關(guān)的。坡面侵蝕一般面積大，侵蝕的又是肥沃的表土層，所以對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的危害很大。

1.低山片麻巖區(qū)地表徑流

低山片麻巖區(qū)坡面產(chǎn)流是片麻巖山區(qū)洪水的主要來源。其坡面產(chǎn)流量受土壤條件、降雨條件、地形、植被等諸多因素的影響。史東超等對片麻巖區(qū)坡地產(chǎn)流規(guī)律做了詳細研究，認為坡地產(chǎn)流與雨前土壤含水量、降雨時間、降雨量、降雨強度呈正相關(guān)，其中與降雨時間呈對數(shù)函數(shù)關(guān)系，與降雨量呈冥函數(shù)關(guān)系，且研究表明最大30 min 雨強是影響產(chǎn)流的關(guān)鍵因子。不同土地類型土壤的蓄水量呈負相關(guān)，其中與坡面植被蓋度呈線性函數(shù)關(guān)系。這些結(jié)論與張金柱等、高福軍等的研究結(jié)果一致。在地形因素方面，范世香等徑流量隨坡度增大而增大，但并非線性遞增；R.Lai 認為，在采用免耕法條件下，徑流隨波長增加而減小。

2.低山片麻巖區(qū)坡面侵蝕

坡面侵蝕現(xiàn)象主要發(fā)生在沒有植被或植被稀少的坡地上。張金柱等研究了坡面土壤侵蝕量與雨滴動能和徑流勢能之間的關(guān)系，結(jié)果表明土壤侵蝕量與二者均呈正相關(guān)，但以徑流勢能對侵蝕量的影響較大(坡度大于15°時)。并且利用回歸分析認為河北片麻巖區(qū)降雨強度、土壤塑性指數(shù)、土壤滲透系數(shù)、坡度及土地利用狀況對土壤侵蝕量有顯著影響。這也與史東超等、高福軍等的研究結(jié)論相近，但高福軍認為土壤侵蝕量與徑流量呈線性關(guān)系，而徑流量又受土壤條件、降雨條件、地形、植被等諸多因素的影響，實質(zhì)上與張金柱等的結(jié)論一致。

（四）溝道山洪侵蝕

由于片麻巖山地的滲漏性，在一般降雨條件下坡面不會產(chǎn)生地表徑流，因此太行山片麻巖區(qū)的山洪侵蝕并不普遍。但在有特大降雨時個別地方的危害也相當嚴重。溝道山洪侵蝕發(fā)生的原因主要有：①特大暴雨或連續(xù)多次強降雨；②溝道不合理開發(fā)利用造成河槽行洪道過窄，行洪不暢。

（五）泥石流

泥石流是一種復合的水土流失形式。在多雨年份，尤其是有充分前期降雨再遇暴雨時，極易形成泥石流。重力侵蝕產(chǎn)生的固體物質(zhì)和人為的溝底堆放物（整修溝底臺田放置的石塊、沙土等）是發(fā)生泥石流的物質(zhì)基礎(chǔ)。形成泥石流的人為因素有：①坡面植被破壞；②陡坡開荒，盲目造田；③溝底臺地、梯田不留行洪道或行洪道標準太低；④開礦、建房、修路等形成的大量砂石傾倒于溝道中；⑤修筑谷坊壩設(shè)計不合理：標準低、不穩(wěn)定，壩間距大，溝道較寬不適合修建谷坊壩等。

（六）水的流失

片麻巖坡地土壤孔隙度，尤其是非毛管孔隙度較大，是黃土荒坡的2.6 倍。因此片麻巖母質(zhì)上發(fā)育的土壤滲透性能好，但保水能力差。片麻巖土壤的滲透強度比石灰?guī)r性土和黃土均高數(shù)倍至數(shù)十倍。所以，在太行山片麻巖山區(qū)，當降雨強度不是太大時，水的流失形式以下滲到不透水層，沿基巖或母質(zhì)斜坡向下滲漏為主，而以坡面徑流的形式流失的水量很小。隨著降雨強度增大，超過土壤的滲透能力時，即產(chǎn)生超滲徑流。

四、結(jié)論與建議

（一）水土流失受自然因素和人為因素的影響，自然因素為土壤侵蝕提供了潛在可能性，而人類不合理的開發(fā)利用則是觸發(fā)和加劇水土流失的根本原因。針對這種狀況，進行水土流失防治工作首先要認真宣傳水土保持法，提高全民水土保持意識，貫徹落實“預防為主”的工作方針，建立健全水土保持監(jiān)測管理制度。

（二）重力侵蝕的誘因是暴雨，多發(fā)生在坡度大于35°的陡坡坡面，重力侵蝕的產(chǎn)生物和溝底的固體物質(zhì)（如溝底臺田等）為泥石流的發(fā)生創(chuàng)造了條件，是下游河道泥沙的重要來源。治理重力侵蝕的重點是規(guī)范坡地開發(fā)。

（三）土壤濺蝕量與降雨強度呈冥函數(shù)關(guān)系，與降雨雨滴動能呈顯著線性正相關(guān)，其中雨滴動能是引起土壤分散的主要原因。

（四）低山片麻巖區(qū)坡面侵蝕與地表徑流相輔相成，都受到土壤條件、降雨條件、地形、植被等諸多因素的影響。坡面是產(chǎn)生水土流失較嚴重的地區(qū)，治理的措施在于因地制宜，根據(jù)水土流失的不同特點、不同地形條件和土地利用方式，在坡耕地修筑水平梯田，在荒坡地營造喬灌草混交林、薪炭林、經(jīng)濟林或封山育林、育草，調(diào)節(jié)地表徑流，減緩沖刷。

（五）溝道山洪侵蝕和泥石流的發(fā)生并不普遍，但在有特大降雨或連續(xù)強降雨時，對個別地方危害也相當嚴重。預防措施是：恢復坡面植被、嚴禁陡坡開荒和盲目造田、按設(shè)計標準預留河槽行洪道、禁止向河道內(nèi)傾倒工程垃圾、科學設(shè)計和修筑谷坊壩等。

（六）水的流失是低山丘陵區(qū)坡面水土流失的重要形式，當降雨強度不大時，水的流失形式以滲漏為主，隨著降雨強度增大，超過土壤的滲透能力時，即產(chǎn)生地表超滲徑流。由于降水的大量滲漏或流失，極易發(fā)生干旱或洪澇災害，給農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)帶來損失。因此，防治重點為控制地下徑流，增加重力水儲量，例如，可以在母質(zhì)層上開出一道道水平溝槽，能保持相當數(shù)量的重力水。