濟南市南部山區水土流失變化分析

陳振江，李 環，孫雪梅

（濟南市水文中心，山東 濟南250014）

濟西水土保持監測站（監測點編碼DA3722914130）位于濟南市槐蔭區段店鎮王府莊，屬黃河流域，黃河干流水系。監測站包括5個不同坡度徑流小區、綜合氣象觀測場和人工模擬降雨系統[1，2]。

徑流小區是對坡地水土流失規律和小流域水土流失規律進行定量研究的一種測驗設施。徑流小區測驗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[1，3]。濟西水土保持監測站徑流小區尺寸均為5 m×10 m，坡度分別為5°、10°、15°、20°、25°。徑流小區土壤類型采用褐土，土層厚度50 cm；措施類型采用經果林和人工喬木林類型，其中5°和10°小區種植核桃，其余小區種植側柏、荊條、白車軸草等。徑流小區情況一覽表見表1。

表1 徑流小區情況一覽表

本研究通過對濟西水土保持監測站2016—2018年徑流小區產流、產沙情況進行分析，推算濟南市南部山區水土流失量，并對其水土流失變化情況進行分析。

1 研究方法

1.1 降水量

采用自計雨量計。

1.2 泥沙處理

1）泥沙取樣。取樣方式采用人工取樣法[1]。樣品體積為500 mL。

2）樣品室內處理。處理方法采用烘干稱重法[1]。樣品進行沉淀、過濾后，將泥沙盒放入烘箱，在105℃下烘干8～12 h至恒重。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。

1.3 計算方法

1）徑流小區徑流量計算方法。徑流小區產生的徑流量直接從集流桶刻度讀出。年徑流量為本年度徑流量之和（單位L，保留整數）。2）徑流小區泥沙量計算方法。徑流小區泥沙量=（泥沙盒+干土重）-泥沙盒重/0.5×徑流量。年泥沙量為本年度泥沙量之和（單位g，保留整數）。3）濟南市南部山區坡度面積根據濟南市南部山區DEM圖結合GIS軟件分析獲取（單位km2，保留兩位小數）。

2 計算結果

2.1 徑流小區徑流泥沙量

通過對濟西水土保持監測站2016—2018年徑流量、泥沙量分析得出，監測站降水量在485.6~755.0 mm之間，2018年25°小區產生徑流量最大，為870 L；2017年15°小區產生徑流量最小為0；2018年25°小區產生泥沙量最大，為7 050 g，2017年15°小區產生泥沙量最小為0。徑流小區徑流泥沙量見表2。

表2 徑流小區徑流泥沙量表

2.2 濟南市南部山區坡度面積結果

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

表3 濟南市南部山區坡度面積表

2.3 濟南市南部山區徑流泥沙量

通過徑流小區面積和坡度及所產生的徑流泥沙量，結合濟南市南部山區面積和坡度，推算南部山區徑流泥沙量。濟南市濟西水土保持監測站2016—2018年總降水量1 943.1 mm，經推算，南部山區共產生徑流量3 565.62萬m3，產生泥沙量57 048.57 t。其中，2018年降水量最大，為755.0 mm，經推算，2018年南部山區產生徑流量和泥沙量最大，分別為2 312.28萬m3、48 859.82 t；2017年降水量最小，為485.6 mm，經推算，2017年南部山區產生的徑流量和泥沙量最小，分別為207.31萬m3和2 803.23 t。

從2016—2018年不同坡度流失量數據分析，0°~10°坡面產生的徑流量最大，為2 341.55萬m3；20°~25°坡面產生的徑流量最小，為62.24萬m3；25°以上坡面產生的泥沙量最大，為34 476.65 t；10°~15°坡面產生的泥沙量最小，為1 545.48 t。其中，2018年0°~10°坡面產生的徑流量最大，為1 447.03萬m3；2017年15°~20°坡面產生的徑流量最小為0；2018年25°以上坡面產生的泥沙量最大，為30 344.61 t；2017年15°~20°坡面泥沙量最小為0。濟南市南部山區徑流泥沙量見表4。

表4 濟南市南部山區徑流泥沙量表

3 結論

1）2016—2018年，濟西水土保持監測站的降水量在485.6~755.0 mm之間，各徑流小區徑流量在0~870 L之間，泥沙量在0~7 050 t之間，土壤侵蝕模數在0～141.0 t/km2·a之間，各徑流小區土壤侵蝕模數以2018年25°小區最大，為141.0 t/km2·a，以2017年15°小區最小為0，平均土壤侵蝕模數為13.3 t/km2·a。根據《北方土石山區水土流失綜合治理技術標準》（SL665-2014），土壤侵蝕強度均為微度侵蝕。

2）經推算，2016—2018年南部山區共產生徑流量3 565.62萬m3，產生泥沙量57 048.57 t。其中，0°~10°坡面產生徑流量最大，應在0°~10°坡面上繼續加強植樹種草等植物措施，在農田和經果林內采取梯田、魚鱗坑、水平階等耕作措施，在河道內采取小型攔水壩、塘壩等蓄水措施，減少人為擾動破壞，減少徑流流失；25°以上坡面產生泥沙量最大，應在25°以上坡面上繼續加強取封育林等措施，采用飛播植樹種草，增加植物固坡，加大陡坡水土保持措施治理。

3）此次研究中，2018年降水量最大，相對應的徑流量、泥沙量也最大；2017年降水量最小，相對應的徑流量、泥沙量也最小，與變化趨勢吻合。2018年25°以上坡面泥沙量最大，說明降水、坡度等因素對土壤侵蝕產生主要作用；2018年0°~10°坡面徑流量最大，說明降水、坡面面積等因素對徑流量產生主要作用。2017年15°~20°坡面產生的徑流量、泥沙量均最小，因15°以下坡面主要措施類型為經果林，人為擾動較大；15°以上坡面主要措施類型為人工喬木林，植被覆蓋度較好，人為擾動小，說明植被類型、人為擾動等因素對水土流失起到一定作用。

4）水土流失影響因子較多、影響機制復雜。通過分析，降水和坡度是影響水土流失狀況的主要因子，同時受到植被類型、坡面面積、人為擾動等因素影響。下一步研究中，應加強分析降水量與降水強度、降水前土壤含水量之間的關系，以及量化分析坡度因子與坡面面積、植被類型以及人為擾動等因子之間的關系。