水土保持措施對(duì)徑流調(diào)節(jié)作用分析

【摘 要】根據(jù)河北省邢臺(tái)縣西部山區(qū)坡底水文站的水文監(jiān)測(cè)資料，對(duì)歷年在水保措施實(shí)施情況下，流域植被對(duì)徑流的調(diào)節(jié)作用進(jìn)行研究。通過水保措施增加流域植被對(duì)徑流的年內(nèi)分配、徑流系數(shù)、削減洪峰作用以及枯季徑流量等進(jìn)行分析，分析比較各種坡地類型及植被條件下水土保持狀況，從而更好的有針對(duì)性的采取措施，搞好水土保持工作。

【關(guān)鍵詞】流域植被；徑流調(diào)節(jié)；枯季徑流量；水土流失；水土保持；治理

1. 研究區(qū)水文特征與植被情況

1.1 研究區(qū)基本情況。

邢臺(tái)縣位于河北省南部，東經(jīng)113°45′～114°38′，北緯36°58′～37°22′，東臨南和縣、任縣；西與山西省左權(quán)、和順、昔陽三縣接壤；南與沙河市、武安市相連；北與內(nèi)丘縣毗鄰。縣境內(nèi)的大沙河發(fā)源于內(nèi)丘縣白鹿角川的山丘區(qū)地帶，流入邢臺(tái)縣境內(nèi)后，主要支流為宋家莊川、將軍墓川、漿水川和路羅川匯合流入朱莊水庫，境內(nèi)流域面積1102Km2，河長(zhǎng)72Km，河源高程1120m，落差922m，河道縱坡12.8‰。七里河發(fā)源于境內(nèi)西部山丘區(qū)龍尾尖后溝。全長(zhǎng)77Km，邢臺(tái)縣境內(nèi)河長(zhǎng)59Km。流域面積505Km2，境內(nèi)面積334Km2。河源高程400m，河口高程28.5m。河床縱坡4.82‰。七里河經(jīng)南和縣匯入大陸澤，上游建有東川口水庫。牛尾河發(fā)源于邢臺(tái)縣中部張果老山及丘陵地帶，由小黃河、沙底河、仙源河三條支流匯聚而成，經(jīng)邢臺(tái)市北側(cè)穿過，入任縣境內(nèi)匯入南浬河。流域面積338Km2，在邢臺(tái)縣境內(nèi)面積134Km2，河源高程190m，河口高程28.5m。河床縱坡3.42‰。白馬河發(fā)源于邢臺(tái)縣境內(nèi)北小莊鄉(xiāng)的戈廖，經(jīng)雀寨村、石槽、石相入任縣匯入北澧河，該河全長(zhǎng)73.5Km，流域面積485Km2，河源高程520m，河口高程30.5m。河床縱坡6.66‰，該河上游常年有水，上游建有羊臥灣水庫。

1.2 水文特征。

降水：西部山區(qū)多年平均降水量為542mm。年降水的77%集中在6～9月，月最大降水一般出現(xiàn)在8月，約占全年降水的30%，且常以暴雨的形式出現(xiàn)。該區(qū)降水量的年季際變化很大，豐水年和枯水年的降水量相差1～2倍，最大相差4～9倍。該區(qū)降水不僅變率大。強(qiáng)度也大，不少地方降水量常為一、二次暴雨所形成，雨量過于集中，常常由于暴雨造成洪水泛濫成災(zāi)。

蒸發(fā)：該區(qū)年平均蒸發(fā)量為1005mm。由于蒸發(fā)量大，降水偏少，地表徑流貧乏，因而水分蒸發(fā)后難以得到盡快補(bǔ)充，形成經(jīng)常性干旱缺水。

徑流：與降水特點(diǎn)相似，徑流量的季節(jié)分配很不均勻，也不能滿足農(nóng)作物需要。因受地形、地貌、植被等因素的影響，不同地區(qū)的徑流深相差很大。中低山區(qū)多年平均徑流深為209.8mm，丘陵區(qū)多年平均徑流深為109mm。

2. 流域植被對(duì)徑流調(diào)節(jié)作用情況

在流域植被較好的區(qū)域，植被可以調(diào)節(jié)地表徑流、防止土壤侵蝕、減少河流泥沙淤積等。樹冠防止雨滴直接打擊地表，削弱雨滴對(duì)土壤濺蝕作用，并可截流部分雨水。截留量的大小主要受降雨量和降雨強(qiáng)度的影響。

當(dāng)降雨到達(dá)坡面以后，一部分雨量沿坡面產(chǎn)生地表徑流，另一部分滲入土壤，隨著這一過程的繼續(xù)，土壤含水量達(dá)到并超過田間持水率，由于水分不能為毛管力所保持，而受重力支配，形成重力水。當(dāng)重力水滲透到風(fēng)化巖石所構(gòu)成的弱透水層或相對(duì)不透水層時(shí)，一部分水量在土壤——風(fēng)化巖石的交界面處相聚，并沿相對(duì)不透水層側(cè)向流動(dòng)，形成壤中流；另一部分水量則進(jìn)入風(fēng)化巖體繼續(xù)向下滲透，當(dāng)風(fēng)化巖體的含水量達(dá)到并超過巖體的弱透水層或相對(duì)不透水層時(shí)，水量再次積聚于風(fēng)化巖石——基巖的交界面處，并沿該相對(duì)不透水層側(cè)向流動(dòng)，形成裂隙流。到了枯季，以地下水的形式排泄，形成枯季徑流。

2.1 流域植被對(duì)年徑流量的調(diào)節(jié)作用。

河流水量可分為降水直接產(chǎn)生的流量和基流流量?jī)刹糠帧Ｖ苯恿髁考礊橄鄳?yīng)于降雨馬上產(chǎn)生的流量，基流包括流域植被截留部分和土壤中被儲(chǔ)留后在緩慢流出的部分。直接流量包含溪流的流路上降水和短暫透過露巖的水、降于地表后又原封不動(dòng)流出的水和降于山腹斜面的又經(jīng)過地表或土壤表層很快流出的水。直接流量和基流流量的比例，在一定程度上反映流域植被對(duì)徑流的影響程度。流域植被越好，直接流量越小，對(duì)徑流的調(diào)節(jié)作用越大。采用1995～2004年監(jiān)測(cè)資料，分析坡底水文站直接產(chǎn)流情況，流域植被對(duì)徑流影響統(tǒng)計(jì)見表1。

通過對(duì)坡底水文站年徑流量與年內(nèi)降雨直接產(chǎn)流水量進(jìn)行分析計(jì)算，坡底站流域植被截留率為68.78%。通過計(jì)算還可以看出，流域植被截流主要與植被有關(guān)，但也和降雨強(qiáng)度和降雨歷時(shí)及降水量有關(guān)。如1996年、2000年，該流域發(fā)生較大洪水，植被截留率都比正常年份低2～3倍，說明流域植被截留也是有一定限度的，超過流域植被截留能力后，則全部以直接產(chǎn)流形式流出。而且降雨強(qiáng)度愈大，降雨愈集中，植被截留率愈低。

2.2 流域植被對(duì)徑流量的年內(nèi)分配的調(diào)節(jié)作用。

植被較好的土壤具有特殊的水、熱、氣條件，有利于土壤生物、微生物的滋生繁衍，促使土壤有機(jī)質(zhì)分解和土壤結(jié)構(gòu)形成，加速土壤發(fā)育。同時(shí)，土壤中動(dòng)物活動(dòng)的洞穴、孔道和植物根系的生長(zhǎng)更新，使土壤密度小，總孔隙大，非無管孔隙比例增大，這些有利于土壤持水量的提高和土壤水分運(yùn)動(dòng)。水分在不同土層內(nèi)緩慢地沁流，最后進(jìn)入河川，可以調(diào)節(jié)徑流，改善河川水文狀況，達(dá)到涵養(yǎng)水源的作用。

2.3 流域植被對(duì)洪峰的截留作用。

對(duì)于一個(gè)閉合小流域，單次洪水水量就是收集監(jiān)測(cè)斷面上的區(qū)域所收集起來的直接天然降水徑流，一次降雨的產(chǎn)流量將受到眾多因素的影響，如降雨、前期土壤含水量、下墊面情況等，降雨因素又包括降水量、降雨強(qiáng)度等；下墊面情況又包括集水面質(zhì)地、土壤結(jié)構(gòu)、容重、集水面坡度等，均影響產(chǎn)流量的變化。

根據(jù)實(shí)測(cè)降雨和徑流資料，確定兩個(gè)流域次暴雨

徑流系數(shù)。在上述兩個(gè)小面積站的降水中，從1995～2004年測(cè)驗(yàn)成果中，選擇降雨強(qiáng)度、降水量相似的次暴雨進(jìn)行比較，分析不同流域單次暴雨的產(chǎn)流情況，并計(jì)算其徑流系數(shù)，調(diào)查結(jié)果見表2。

通過對(duì)坡底流域幾場(chǎng)暴雨產(chǎn)流情況調(diào)查分析，坡底站在降雨強(qiáng)度為1.11～2.20mm/h，徑流系數(shù)分別為2.9～5.3%之間。通過對(duì)次暴雨產(chǎn)流情況分析，說明流域植被對(duì)調(diào)節(jié)洪水起很大作用，不僅減少洪峰流量，而且延緩洪峰時(shí)間，增大對(duì)地下水的入滲量和入滲時(shí)間，對(duì)于涵養(yǎng)流域水分起重要作用。

3. 水土流失原因及危害

3.1 邢臺(tái)市水土流失區(qū)域土壤侵蝕形式分析。

邢臺(tái)縣西部山區(qū)土壤侵蝕以降水和地表徑流作為侵蝕的直接動(dòng)力，即以水力侵蝕為主，其主要侵蝕形態(tài)有面蝕和溝蝕。水力侵蝕的強(qiáng)度取決于土壤或土體的特性、地面坡度、植被情況、降水特性及水流沖刷能力的大小等，其中降雨是最重要的動(dòng)力因素，尤其是暴雨對(duì)土壤的分散、破壞作用最大，同時(shí)暴雨還會(huì)增強(qiáng)地面徑流的沖刷力和搬運(yùn)能力，加大土壤侵蝕量。少數(shù)幾次大暴雨引起的侵蝕量，往往成為年侵蝕量的主要部分。植被對(duì)地面的覆蓋是減少水力侵蝕的關(guān)鍵因素，嚴(yán)重的水力侵蝕一般發(fā)生在植被遭到嚴(yán)重破壞的地區(qū)。坡度與坡長(zhǎng)即影響徑流速度，也影響滲透量和徑流量。人為不合理的經(jīng)營(yíng)活動(dòng)是引起水力侵蝕的主要因素，濫砍、濫伐、濫牧和不合理的耕種方式均能加劇水力侵蝕。邢臺(tái)縣水土流失面積為1195Km2。

3.2 人為活動(dòng)對(duì)水土流失的影響分析。

20世紀(jì)80年代后期以來，山區(qū)開礦、采石、修路等生產(chǎn)建設(shè)事業(yè)迅速發(fā)展，由于棄渣和排棄危礦，地表植被的損毀，人為活動(dòng)造成的水土流失越來越嚴(yán)重。《中華人民共和國(guó)水土保持法》頒布實(shí)施后，人為活動(dòng)造成的水土流失受到一定的治理和限制，但治理和恢復(fù)的速度與破壞速度大體持平。

3.3 邢臺(tái)市水土流失的危害分析。

（1）破壞土壤資源，蠶食農(nóng)田，威脅人類的生存條件。土壤是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，是環(huán)境的基本要素，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的最基本資源。年復(fù)一年的水土流失，使有限的土地資源遭到嚴(yán)重的破壞，地形破碎，土層變薄，地表物質(zhì)沙化或石化，特別是土石山區(qū)，由于土層流失，致使基巖裸露，荒山禿嶺無法耕種。例如1996年暴雨，僅邢臺(tái)縣山丘區(qū)就沖毀耕地達(dá)4660hm2。

（2）消減地力，加劇干旱發(fā)展。由于水土流失，使坡耕地成為跑水、跑土、跑肥的“三跑田”，致使土地日益瘠薄，土壤理化性惡化，土壤透水性、持水力下降，加劇了干旱的發(fā)展，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)低而不穩(wěn)。按照邢臺(tái)市土壤侵蝕強(qiáng)度以及相應(yīng)的侵蝕模數(shù)計(jì)算，每年泥沙損失總量為660萬t。每噸泥沙中一般含有氮肥1.2Kg，磷肥1.5Kg，鉀肥20Kg，則每年流失的肥料約15萬t。

（3）泥沙淤積河床、水庫，加劇洪澇災(zāi)害。水土流失使大量泥沙下泄，淤積下游河道，降低行洪能力。

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