邢臺西部山區水土流失影響分析

【摘要】本文通過對邢臺西部山區1956～2000年降雨特性分析，對坡底、西臺峪兩站1991～2005年泥沙監測資料分析，以及對流域泥沙與降雨特性關系的影響分析。結果表明，在不同類型流域，流域輸沙模數與降雨侵蝕力之間存在著較好的關系。

【關鍵詞】流域產輸沙規律；影響因素；降雨特性；產沙模數；水土流失；太行山區

【中圖分類號】X171.4

【文獻標示碼】B

Xingtai Western Mountain Soil Erosion Impact Analysis

Li Wei-hong

（Xingtai County Water AuthorityXingtaiHebei054001）

【Abstract】Based on the western mountain area of 1956 to 2000 rainfall characteristics analysis of its base， west valley station two stations from 1991 to 2005， and sediment data analysis， and the impact on the relationship between characteristics of sediment and rainfall basin analysis. The results showed that， between different types of basin sediment yield and rainfall erosivity there is a good relationship.

【Key words】Watershed sediment yield laws；Influencing factors；Rainfall characteristics；Sediment yield modulus；Soil erosion； Taihang Mountain Area

水土流失是受降雨特性、植被類型、覆蓋度、土地利用方式、地形、地質、土壤因素和水土保持多種因素影響的結果。本文以邢臺西部山區坡底站、西臺峪站兩個小流域為例，利用實測降水與徑流泥沙資料，分析了兩個小流域的降水與水土流失的相關性。

1. 區域位置與基本概況

項目研究區布設有國際級水文站坡底水文站和西臺峪水文站。坡底水文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。該流域農業耕作面積較小，農田面積占總面積的7.67%，山林面積較大，近年來連年綠化封山造林，基本上消滅了荒山、荒坡，植植被覆蓋率為86.3%。土壤主要以黃土黑土為主。流域內無大型水利工程，只有小型塘壩等水土保持工程。其中存在路羅站、侯家莊站等降水量高值區。流域內有被水利部第一批命名的“水土保持科技示范園區”前南峪。西臺峪水文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，支溝分布廣，源短流急，洪枯期流量懸殊，流量暴漲暴落。流域集水面積127Km2，近年實施封山育林，水土流失量有所減少，但植被覆蓋率不高，土壤主要以紅土和沙土為主。內主河道長25.3Km，流域坡度16.2‰，河道縱坡為20.4‰，流域平均寬度5.29 Km。斷面以上山嶺、溝壑交錯，耕地面積較少，主要種植小麥玉米等作物。流域內有邢臺“63.8”暴雨中心獐貘站[1]。

2. 降雨特性分析

（1）降水是影響河流水文情勢的最主要因素。降水量的大小及時間、空間上的分布，都直接影響河川徑流的變化。是地表水和地下水的主要來源。邢臺市西部山區多年平均降水量610.3mm。計算的小流域附近有禪房、獐貘等700mm以上的多雨中心。降水量年內分配集中，全年降水量75～80%集中在6～9月的汛期，而汛期降水量又集中在7月中下旬至8月上中旬的30d、甚至7d之內，特別是一些大水年份，降水量更加集中。降水量的年際變化很大，變差系數坡底和西臺峪基本相同（0.46），單站年降水量最大最小之比一般在5～9倍。

（2）年內分配分析采用了不均勻系數（CL）法， 分析區山區降水量的年內分配極不均勻，結果見表1。

CL=ΣIPm-KP012P0

（3）邢臺市降雨量的年際變化大，全市平均年最大面雨量水量為1963年1097.3mm，最小為1986年290.3mm，極值比為3.78，邢臺市降水量變差系數 值的范圍為0.29～0.53，山區年降水量變化幅度大于平原，各站極值比在4.0以上，其中，獐貘、侯家莊站變幅最大，極值比分別高達9.4和9.2，變差系數分別為0.53、0.47。各雨量站實測最小年降水量一般為200～300mm，個別站小于200mm。

（4）從圖1可以看出，邢臺市自1956年到2000年面雨量雖有波動，但總的趨勢呈現明顯遞減，其隨時間變化關系為y=-2.8292x+6141.4。山區、平原代表站變化特征見表2。

3. 區域內徑流及輸沙量分析

（1）徑流：兩個流域均為閉合流域，徑流主要以降水補給為主，其特點是全年水量集中在7～8月，年最大流量發生在7月下旬和8月上旬，在枯水期，徑流量很小，有的年份甚至河干。由于汛期降水的特點，水量主要集中在汛期，占全年水量的65～75%，非汛期水量只占全年的25～35%，反映北方季節性河流的特性。河流徑流量的多年變化與年降水量有直接關系，徑流量多年變化基本上反映了降水量的多年變化。它們變差系數Cv值分別為：坡底站1.20；西臺峪站1.25。

（2）根據坡底、西臺峪兩個面積實驗站1991～2005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，對不同范圍的面雨量，次降水輸沙資料進行分析，通過分析，在流域面雨量為10～50mm范圍時，坡底站流域平均輸沙模數為4.39t/ Km2，西臺峪站則為44.30t/ Km2，平均輸沙模數兩站差將近10倍；在流域面雨量為50～100mm范圍時，坡底站流域平均輸沙模數為6.19t/ Km2，西臺峪站則為76.98t/ Km2，平均輸沙模數增大到12倍；在流域面雨量為100～150mm范圍時，坡底站流域平均輸沙模數為28.92t/ Km2，西臺峪站則為406.76t/ Km2，平均輸沙模數增大到14倍，輸沙模數隨降水量增加而增加。見表3。

（3）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底站高41%。坡底站多年平均含沙量1.268kg/m3，西臺峪站則為3.686kg/m3，西臺峪站多年平均含沙量是坡底站的3倍左右。

（4）水土流失和降雨強度和降雨歷時及降水量相關。例如1996年，邢臺西部山區發生較大洪水，兩站輸沙模數相差較小，坡底站年輸沙模數為5870t/（Km2·a），西臺峪站年輸沙模數為5250t/（Km2·a），而且坡底流域大于西臺峪流域。說明流域一旦發生特大洪水，流域遭到山洪侵蝕，侵蝕模數是正常年份的幾百倍，甚至上千倍[3]。

（5）邢臺西部山區，降水量與降水季節分配嚴重不均衡影響水土的流失。降水量是降雨特性與水土流失關系較為密切的一個因素。前期充分的降雨是導致暴雨洪水和嚴重沖刷的重要條件之一。這是因為前期充分的降雨已使土壤含水量增大，再遇到暴雨易于形成徑流所致。汛期降水量占全年降水量的70～80%以上。降水量的高度集中，易于形成明顯的干、濕季節。雨季土壤經常處于濕潤狀態，這就為強大暴雨的劇烈侵蝕活動打下了條件基礎，也使得水土流失的季節相對集中，7～10月的土坡流失量大于3～6月的流失量[4]。

（6）通過分析發現，只有當單位時間內的降雨量達到一定強度，超過土壤的滲透能力時，才會產生徑流，而徑流是水力侵蝕的動力。小于4mm/h時的降雨強度，產生的土坡流失次數占土壤流失總數的71%～78%，而產流量占總徑流量的70%～78%。在降雨量相近條件下，對土壤侵蝕起著主導作用是降雨強度。由于降雨雨型的不同，導致降雨強度與徑流量和土坡流失量的相關性均有差異。中雨產生的土壤流失次數最多，而大雨以上的降雨是產生土壤流失的主要降雨類型，產流量占80%以上，土壤流失量占65%～75%。暴雨是造成嚴重水力侵蝕的主要降雨特性。暴雨由于雨滴大，動能也大，雨滴的擊濺侵蝕作用也強，因此少數強大的暴雨往往造成巨量的水土流失。通常來說，暴雨強度越大，水土流失量也越大[5]。

4. 結語

（1）通過對坡底、西臺峪兩個小面積實驗站年輸沙模數與降雨特性相關分析，坡底站小流域相關系數為0.84，西臺峪站為0.94。通過對坡底、西臺峪兩個小面積站年徑流量與年內降雨直接產流水量進行分析計算，坡底站流域植被截留率為68.78%，西臺峪站為54.67%。流域植被覆蓋率高的流域，截留率就高。根據實驗站10年監測資料分析，流域植被覆蓋率高17.72%，植被對水量的截留則提高了14.11%。

（2）根據10年平均資料計算，坡底站的汛期徑流量占全年徑流量的64.54%，非汛期徑流量占全年的35.46%。西臺峪站汛期徑流量占全年的74.14%，非汛期徑流量占全年的25.86%。分析結果說明，坡底站非汛期徑流量高于西臺峪站和柳林站，森林植被對年徑流量的調節作用比較明顯。在流域植被高17.72%的情況下，非汛期徑流量提高了9.60%。

（3）通過對不同流域幾場暴雨產流情況調查分析，在流域面雨量、降雨歷時及降雨強度基本相同的情況下，其徑流系數相差很大，西臺峪流域的次降雨徑流系數是坡底流域的3倍左右。通過對單次暴雨產流情況分析，說明流域植被對調節洪水起很大作用，不僅減少洪峰流量，而且延緩洪峰時間，增大對地下水的入滲量和入滲時間，對于涵養流域水分起重要作用。

參考文獻

[1]張鈞玲，喬光建.山丘區塑料大棚集水、節水栽培技術[J].水資源保護，2008，24（2）：92～94.

[2]張廣軍，趙曉光.水土流失及荒漠化監測與評價[M].北京：中國水利水電出版社，2005.

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

[作者簡介] 李偉紅（1981-），女，籍貫：河北邢臺人，學歷：大學本科，職稱：工程師，長期從事水文水資源評價研究工作。