濟南市南部山區(qū)水土流失原因分析與建議

陳振江，單 彪，汪 峰

（濟南市水文局，山東 濟南 250014）

濟南市是水土流失較為嚴重的地區(qū)之一，水土流失不僅破壞水土資源，惡化生態(tài)環(huán)境，加劇自然災害，而且嚴重制約區(qū)域經濟社會的可持續(xù)發(fā)展。

1 實驗概況

目前，濟南市設有水土保持監(jiān)測站1處——濟西水土保持監(jiān)測站。該站位于濟南市槐蔭區(qū)段店鎮(zhèn)王府莊，屬黃河流域，黃河干流水系，玉符河上游。監(jiān)測站包括5個不同坡度徑流小區(qū)、綜合氣象觀測場和人工模擬降雨系統(tǒng)[1]。

徑流小區(qū)是對坡地水土流失規(guī)律和小流域水土流失規(guī)律進行定量研究的一種測驗設施，一般由邊埂、邊埂圍成的小區(qū)、集流槽、徑流和泥沙集蓄設備、保護帶及排水系統(tǒng)組成。徑流小區(qū)測驗是為了解決大范圍的水土流失問題，是水土保持觀測試驗的重要方法之一，是測驗徑流、泥沙的主要手段[2]。濟西水土保持監(jiān)測站徑流小區(qū)尺寸均為 5 m×10 m，坡度分別為 5°、10°、15°、20°、25°。徑流小區(qū)下墊面選取濟南市南部山區(qū)典型土壤褐土，土層厚度50 cm；措施類型經南部山區(qū)實地調查，采取南部山區(qū)典型措施類型，均采用林地，其中5°和10°小區(qū)種植核桃，其余小區(qū)種植側柏、荊條、白車軸草、黑麥草、狗牙根、高羊茅。監(jiān)測站徑流小區(qū)可模擬濟南市南部山區(qū)水土流失情況。徑流小區(qū)情況見表1。

2018年6月25日，濟南市普降大暴雨，其中濟西水土保持監(jiān)測站5個徑流小區(qū)均產生徑流。本實驗通過徑流小區(qū)產流、產沙情況推算濟南市南部山區(qū)水土流失量，并對其水土保持狀況進行分析。

表1 徑流小區(qū)情況一覽表

2 實驗方法

2.1 降雨量

采用自動雨量計，每5 min采集一次數據，精度為0.1 mm。

2.2 泥沙處理

1）泥沙取樣。取樣方式采用人工取樣。取樣方法為攪拌舀水取樣。集流桶內各取2個重復樣，樣品的體積均為500 ml。

2）樣品室內處理。小區(qū)取樣完畢，將樣品帶回室內測定含沙量。采用烘干法測定含沙量。1）沉淀或過濾。將取樣瓶中的泥水倒入烘干用泥沙盒（容積約1000 ml）中，用清水沖洗取樣瓶，使瓶中泥沙全部進入泥沙盒。靜置泥沙盒直至泥沙沉淀上部為清水，然后倒掉泥沙盒上部的清水，或將上層清水樣用濾紙過濾。如果自然沉淀時間過長，可滴明礬溶液1～2滴，加速沉淀。2）烘干。把泥沙盒放入烘箱，在105°C下烘干8～12 h至恒重。3）稱量。取出泥沙盒，用電子天平（精度0.01 g以上）依次稱量，單位g，保留兩位小數。

2.3 計算方法

1）徑流小區(qū)徑流量計算方法。徑流小區(qū)產生的徑流量直接從集流桶刻度讀出，單位L，保留整數。2）徑流小區(qū)泥沙量計算方法。徑流小區(qū)泥沙量=[(泥沙盒+干土重)-泥沙盒重]/0.5×徑流量，單位g，保留一位小數。

3 計算結果

3.1 徑流小區(qū)徑流泥沙量結果

經計算，坡度為25°的小區(qū)產生徑流量最大，為230 L，坡度為10°的小區(qū)產生徑流量最小，為70 L；坡度為25°的小區(qū)產生泥沙量最大，為943.0 g，坡度為5°的小區(qū)產生泥沙量最小，為9.6 g。徑流小區(qū)徑流泥沙量見表2。

表2 徑流小區(qū)徑流泥沙量表

3.2 濟南市南部山區(qū)坡度面積結果

根據濟南市南部山區(qū)DEM圖結合GIS軟件分析，濟南市南部山區(qū)面積為3 998.80 km2，約占濟南市總面積的50%。其中0～10°坡度面積最大，為2 630.96 km2，占南部山區(qū)總面積的65.79%；25°以上坡度面積最小，為215.21 km2，占南部山區(qū)總面積的5.38%。濟南市南部山區(qū)坡度面積見表3。

3.3 濟南市南部山區(qū)徑流泥沙量結果

通過徑流小區(qū)面積和坡度及所產生的徑流泥沙量，結合濟南市南部山區(qū)面積和坡度，推算南部山區(qū)徑流泥沙量。濟南市2018年6月25日強降雨平均降雨量115.2 mm，經推算，南部山區(qū)共產生徑流量830.63萬m3，泥沙量8 400.39 t。其中 0～10°坡面徑流量最大，為 484.10 萬 m3，20°～25°坡面徑流量最小，為43.32萬m3。25°以上坡面泥沙量最大，為 4 058.86 t，10°～15°坡面泥沙量最小，為284.37 t。濟南市南部山區(qū)徑流泥沙量見表4。

表3 濟南市南部山區(qū)坡度面積表

表4 濟南市南部山區(qū)徑流泥沙量表

4 結論

1）經推算，2018年6月25日濟南市強降雨共造成南部山區(qū)徑流量830.63萬m3，產生泥沙量8 400.39 t。其中0～10°坡面徑流量最大，應在0～10°坡度減少人為擾動，多采取植樹種草等植物措施、梯田等耕作措施和小型攔水壩等工程措施，減少徑流流失；25°以上坡面泥沙量最大，應采取封育等措施，加大陡坡水土保持措施治理。

2）徑流小區(qū)是目前水土流失監(jiān)測的主要設施之一，可較好地模擬推算實際坡面水土流失量，但由于小區(qū)面積與措施類型的有限性，推算數據可能存在較大的誤差，需要實地監(jiān)測進行校正。濟南市目前只有一處水土保持監(jiān)測點，需要補充監(jiān)測點類型，并及時開展小流域水土保持監(jiān)測研究。