川東丘陵區柏木林水土保持措施徑流調控效果對比

尹婧， 康必均， 李菲， 查同剛， 齊實， 何凡*， 張爽， 張俊潔， 何歡

(1.中國水利水電科學研究院， 流域水循環模擬與調控國家重點實驗室， 北京 100038； 2.華鎣市天池國有林場， 華鎣 638600； 3.北京林業大學水土保持學院， 北京 100083； 4.北京市水土保持工程技術研究中心(北京林業大學)， 北京 100083)

川東地區處于中國地形階梯的過渡帶上，地形起伏，坡度變化較大，其特殊的地理位置和環流條件使得該區域高溫和暴雨等極端氣候事件高發[1]。大強度的極端氣候事件易于造成嚴重的水土流失，甚至誘發山洪、泥石流等地質災害，嚴重危及當地人民的生命安全、社會經濟的發展，成為影響當地國民經濟持續發展的主要障礙、危害區域生態安全的重要因素，特別是川東盆地人口密集區[2-5]。有研究發現近54年來川東盆地暴雨發生強度增加了1.66%[1]，生態安全面臨更加嚴峻的挑戰。

如何修復和改善該區域的生態環境和減少水土流失，一直受到社會各界的廣泛關注。在長期的水土保持科學研究和治理實踐中，產生了諸多水土流失治理措施，成了控制水土流失的主要手段，這些治理措施總體可以分為林草措施(植被措施)、耕作措施和工程措施[6-7]。學者們在中國不同區域，圍繞水土保持措施的治理效果，開展了大量的對比試驗研究。

黃土高原區是中國水土流失最嚴重的地區，許多學者對水土保持措施效果和防治機理開展了廣泛的研究。蔣定生等[8]在高原丘陵溝壑區的研究認為植被是防止土壤侵蝕的重要途徑，當植被覆蓋度小于40%時，減沙效益明顯降低；耕作措施在保持水土中發揮重要作用，在坡耕地上推行水平溝種植和草糧等高帶狀間作等水土保持耕作措施，可減少侵蝕模數37%～56%。穆興民[9]從機理上研究了黃土高原區水土保持工程措施對土壤水分的影響，水土保持工程通過改變地形而縮短徑流線，提高入滲和減少徑流量等加強降水的就地攔蓄和入滲，從而有效提高了土壤含水率，有效解決了黃土高原水土流失區普遍存在的土壤干旱和水分的徑流損失、土壤瘠薄和耕層土壤流失的矛盾。而深根系人工林草植被使土壤含水率降低，甚至造成利用性土壤干層，影響人工植被的永續發展。孫從建等[10]對比了黃土塬區林地、灌木、撂荒地、人工種草和耕地5種植被措施在不同侵蝕性降雨下減沙率和減流率的變化規律，5種植被措施在不同降雨類型下均有明顯的水土保持效應，在不同類型降雨下不同植物措施減沙率和減流率變化規律不同。

東北黑土區是中國重要的糧食生產基地，長期的開墾使得坡耕地水土流失加劇。學者們圍繞水土保持耕作、工程措施效果開展了廣泛的對比研究。在典型侵蝕區，張少良等[11]對免耕、少耕、傳統耕作和橫坡壟作4種耕作措施，許曉鴻等[12]對坡耕地留茬、輪作和秸稈還田3種耕作措施的保水保土功效進行了對比研究。在低山丘陵區，韓富偉等[13]對順壟、地埂植物帶、荒山灌木梗、水平臺田4種水土保持耕作措施的侵蝕模數進行了對比研究。

南方紅壤區多暴雨，加之強人類活動的干擾，使得該區域成為中國水土流失最廣、程度最高的區域之一。降雨是南方紅壤區土壤侵蝕的主要動力因素，植被是水土流失治理的主要措施，為此學者們針對不同降雨條件下的植被措施效果開展了大量的對比研究。陳洋等[14]對典型侵蝕降雨模式下灌草混交林、草地、低灌林、喬木林、高灌林5種不同植被結構類型的水土保持功能進行了對比研究。姚沖等[15]對暴雨條件下林下喬灌草結構、低效林改造、自然恢復3種水土保持植被恢復措施的初始入滲率、累積入滲量、減流減沙效益進行了比較研究。李桂靜等[16]對施肥改良、封育、人工補植3種林下植被措施的年均減流減沙效益進行了對比研究。

以上研究多是圍繞研究區施用最廣泛的水土保持措施開展的效果對比研究，這些研究成果對于當地的水土保持工作具有重要的應用價值和實踐指導意義。整體來看，研究對象主要針對坡耕地的水土保持耕作措施和工程措施，林地的水土保持植被措施，而針對林地的水土保持工程措施效果的研究較少，尤其是基于小區域或坡面尺度的人工純林[7]。客觀上，小區域或坡面尺度的試驗研究將水土保持措施對水資源的影響由點到面、由小區域推到大區奠定了堅實的理論基礎，也對大區域或大流域范圍的減水效益評價發揮了重要作用[17]。

川東地區是中國重要的生態功能區，生態多樣性保護的關鍵區，人工林更是在長江中上游生態安全屏障中發揮著涵養水源、防治水土流失的關鍵性作用。為此，本研究以地處川東丘陵山地區的華鎣山柏木林(Cupressusfunebris)為研究對象，基于野外徑流小區降雨徑流原位觀測試驗，對比分析了不同雨型下柏木林水土保持工程措施的徑流調控效果，以期為川東地區人工林坡面水土流失工程防治技術的研發、流域綜合治理中水土保持措施的空間配置提供試驗依據和理論參考。

1 研究區概況

研究區位于四川省華鎣市(30°25′21″N， 106°50′2″E)，屬于亞熱帶濕潤季風氣候區，多年平均降水量為1 200 mm，降雨主要集中在5—8月，占全年降雨量的70%。年平均氣溫為18 ℃，氣溫變化范圍為-2～42 ℃。試驗地為一個完整的陡坡坡面，平均坡度為33°，海拔565～600 m。坡面由單一的柏木樹種和稀疏的雜草構成，見圖1。柏木林是21世紀初退耕還林工程，在原始植被退化坡面進行的飛播造林。柏木作為川東地區主要的造林樹種，被廣泛應用于土層瘠薄、植被恢復困難的陡坡坡面。

研究區喀斯特地貌突出，土質為石灰巖土質，黃壤，土層薄，肥力低，局部地區呈現石漠化。嚴重的水土流失，導致柏木林生長發育狀況差，樹種冠幅較小，平均冠幅0.89 m2，平均樹高2.60 m，平均胸徑2.78 cm。地表植被覆蓋度(除柏木以外的雜草)56.10%，林分整體未達到郁閉，不具備更新能力，保持水土、涵養水源的生態服務功能不斷下降。

圖1 徑流小區柏木概況Fig.1 Overview of Cypresses in runoff plots

2 試驗方案

基于試驗區樣地調查取樣的試驗分析結果，以及實際地形特征的探測，在柏木林試驗區一個完整坡面上建立了9個徑流小區，徑流小區的基本情況見表1。徑流小區長寬：10 m×5 m，每個徑流小區下部均建有一個徑流池，徑流池長寬高：2 m×1 m×1 m，用于收集每場降雨中徑流小區所有坡面產流。每個徑流小區的徑流池底部均放置了一個美國onset生產的U20-001-04壓力式水位記錄儀，用于精確記錄每場降雨中徑流小區的坡面產流量(試驗設置每10 min記錄一次徑流池內的水壓力數據，扣除掉大氣壓力后，將水壓力數據轉換成徑流數據)。安置在柏木林試驗區坡面的小型氣象站用于觀測記錄試驗區內每場降雨的降雨量、氣溫、氣壓、風速等氣象因素。

根據降雨等級劃分標準[18]，對2019年研究區觀測到的降雨進行了雨型的劃分：降雨量<5.0 mm/12 h(<10.0 mm/24 h)為小雨；降雨量5.0～15.0 mm/12 h(10.1～25.0 mm/24 h)為中雨；15.1～30.0 mm/12 h(25.1～50.0 mm/24 h)為大雨；30.1～70.0 mm/12 h(51.0～100.0 mm/24 h)為暴雨。

在2019年5—10月的降雨觀測過程中，共收集降雨63場，降雨總量為774.3 mm，降雨總歷時達到了268.26 h，平均雨強2.89 mm/ h。觀測到的降雨共包含了小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨這5種降雨類型。其中，小雨和中雨共48場，占降雨總場次的76.19%，大雨、暴雨、大暴雨共15場，占降雨總場次的23.81%。雖然大雨、暴雨、大暴雨這三種類型降雨的場次較少，但是它們的總雨量達到了518.8 mm，占總降雨量的67.00%，遠遠超過了小雨、中雨的雨量之和255.5 mm，見表2。

表1 柏木林徑流小區基本情況Table 1 The runoff plots basic information of cypresses plantation

2019年5—10月，共收集到有坡面產流的降雨20場，其中，水土保持措施(簡稱“措施”)布設前(6月26日)有7場降雨，措施布設后有13場降雨。措施布設前7場降雨徑流觀測數據用于徑流小區降雨-產流特性的本底值分析，作為措施徑流小區(簡稱“措施小區”)和非措施徑流小區(簡稱“對照小區”)的劃分依據。措施布設后的13場降雨徑流觀測數據用于措施小區和對照小區坡面產流試驗的對比分析。

為選出與措施小區產、匯流條件最為相似的對照小區，本研究采用SPSS工具，對徑流小區未采取措施前(6月26日前)的7場降雨徑流系數進行了單因素方差分析和多重比較檢驗。方差分析表明，顯著性sig.=0.239，P>0.05，9個樣地的徑流系數之間的差別沒有顯著意義(P﹥0.05)。基于方差分析結果，依據措施小區和對照小區坡向一致、坡度相近、空間位置盡可能毗鄰的原則，最終確定措施小區和對照小區，各徑流小區水土保持措施布設情況見表3。

表2 2019年5—10月試驗區降雨情況Table 2 Rainfall of the test area between June and October in 2019

表3 柏木林徑流小區水土保持措施布設情況Table 3 Layout of soil and water conservation measures in runoff plots of cupressus plantation

3 結果與分析

3.1 徑流系數變化

徑流系數代表徑流和降雨之間關系的系數，是表征流域降雨產流多少的重要參數，它綜合反映了一個地區或流域內地質、土壤和植被等地表狀況對降水形成徑流過程的影響，即降雨條件下的坡面產匯流能力[19]。由于其過程的復雜性導致徑流系數受降雨過程、土壤性質、流域坡度、土地利用類型以及先前濕潤狀況等因素綜合影響[20-21]。在概率統計中，標準差能反映一個數據集的離散程度，標準差越大，表明數據集中數據的離散程度越大[22]。水土保持措施布設后，將場降雨下9個徑流小區的徑流系數作為一個數據集，對比了20場降雨下(13場措施后，7場措施前)徑流小區徑流系數的標準差，見表4。

總體來看，措施布設前后，觀測降雨按照雨量、雨強從小到大排序，徑流小區的徑流系數平均值隨著雨量逐漸增大、雨強逐漸增強而增大，即隨著雨量逐漸增大、雨強逐漸增強，徑流小區的產流量隨之逐漸增大。但排在最后面場降雨，徑流系數標準差卻是最小的，即雨量小、雨強弱的降雨和雨量大、雨強強的降雨，徑流小區徑流系數均差異小，雖然兩種雨型下徑流小區的產流能力差異很大。措施布設前的6月5日降雨和措施布設后的8月8日降雨均是大雨強暴雨，徑流系數平均值分別在措施前、后的降雨序列中最大，達到了0.55和0.70，產流能力最強，但這兩場降雨的徑流系數標準差卻都僅有0.05，與措施前小雨量、低雨強的9月19日、9月17日、9月6日、7月4日降雨和措施后的6月9日、6月25日降雨徑流系數標準差接近。可見，降雨在一定的雨量、雨強范圍內，徑流小區之間產流具有一定差異性。

試驗表明，在一定的雨量、雨強范圍內，徑流小區的徑流系數的標準差隨著雨量增加、雨強增強而增大，即徑流小區之間產流的差異逐漸增大。由于水土保持措施的徑流調控作用，措施小區坡面徑流量不斷減少，隨著雨量的增加，與對照小區的徑流系數差異隨之增加。 措施布設前，對照小區(3#、4#、7#)的平均徑流系數是措施小區(1#、2#、5#、6#、8#、9#)的 0.7～1.1倍，措施布設后比值達到了0.9～1.8 倍， 8月6日、8月3日這兩場大雨和暴雨，比值達到了1.8、1.5倍，經過8月8日這場短歷時、強降雨后，坡面土壤含水量已接近飽和，8月9日與8月8日降雨間隔較短，僅差12 h 10 min。8月9日的降雨雨量、平均雨強均大于7月4日降雨，但其徑流小區的徑流系數標準差卻與7月4日降雨的徑流系數標準差相同，僅有0.03，可見8月9日降雨中水土保持措施徑流調控能力受到了一定的影響。連續幾場大雨或暴雨，水土保持措施含蓄水源、減少坡面產流的效果會受到一定程度的影響，這與已有的一些相關研究結論相一致[23-25]。

綜上分析，在一定的雨量、雨強范圍內，研究區水土保持措施發揮了徑流調控的效果，隨著雨量增大、雨強增強，水土保持措施減少坡面產流的效果逐漸增強。

表4 柏木林徑流小區徑流系數Table 4 The runoff coefficients in runoff plots of Cupressus plantation

3.2 徑流入滲變化

不同植被類型和降雨對坡面產流產沙的影響有差別， 即使同一類型的土壤， 由于其利用類型不同、覆被層的植被種類不同，都會導致土壤入滲性能有一定的差異[26-28]。總的來說，凡是對土壤物理性質有影響的措施因子，都對土壤的入滲能力有重要影響[29-33]。對水土保持措施布設后的13場降雨進行了入滲率變化的對比分析。排除受8月8日場降雨影響較大的8月9日降雨后，整體來看，徑流小區平均入滲率隨著場降雨10 min最大雨強的增加而降低，見圖2。當10 min最大雨強在一定閾值內3.6～17.2 mm時，措施小區的平均入滲率高于對照小區的平均入滲率，當10 min最大雨強達7.4 mm時，措施小區平均入滲率最大可達到對照小區平均入滲率的3.6倍(6月27日降雨)。

圖2 不同雨強下措施小區與對照小區平均入滲率變化Fig.2 The variation in average infiltration rate of measures and non-measures runoff plots under different rainfall intensity

3.3 徑流量及峰值流量變化

將水土保持措施布設后13場降雨下，措施小區與其對照小區的徑流量、徑流峰值流量的水土保持效果進行了對比研究。兩個相同措施小區的徑流量、峰值流量求平均值后，與對照小區的徑流量、徑流峰值流量進行對比分析。減流效果、徑流峰值的消峰效果計算公式分別為

(1)

(2)

式中：W0、Wi分別為對照小區與措施小區坡面的產流量，m3；P0、Pi分別為對照小區與措施小區坡面徑流的峰值流量，m3。

試驗觀測數據表明，當降雨在一定閾值內：總雨量9.6～51.0 mm，平均雨強3.4～31.9 mm/h時，水平階、壘穴/培土和綜合措施均發揮了減少坡面產流、消減徑流峰值的作用，見表5。

消減降雨徑流峰值方面，水平階、壘穴/培土和綜合措施最大可消減降雨徑流峰值的54%、46%和55%。整體來看，在水土保持措施發揮效果的降雨閾值內，隨著雨量增大、雨強增強，水土保持措施消減徑流峰值的作用逐漸增大。中雨時，壘穴/培土和綜合措施效果優于水平階；大到暴雨時，水平階效果優于壘穴/培土措施和綜合措施。

大到暴雨時，由于水土保持措施消減了徑流峰值，降低了坡面徑流峰值流速，避免了坡面徑流量的陡漲陡落，從而在一定程度上減弱了徑流的水力侵蝕力。8月3日、8月8日兩場短歷時、強降雨，與對照小區相比，措施小區的徑流過程線相對平緩，徑流過程曲線坦化明顯，特別是峰值階段，見圖3、圖4，尤其是水平階措施小區，見圖3(a)、圖4(a)。8月3日降雨中，4#對照小區徑流峰值流速分別是1#、2#水平階措施小區的2.3倍和2.1倍；8月8日降雨中，4#對照小區是1#、2#徑流小區的1.4倍。

但對比8月3日和8月8日降雨，雨量、平均雨強均相近，均是短歷時強降雨， 8月8日降雨10 min最大雨強大于8月3日降雨，但8月8日降雨中水平階和壘穴/培土措施消減徑流峰值的效果均低于8月3日降雨的效果。8月8日與8月3日降雨下消減徑流峰值的效果對比：水平階措施小區平均下降了24%(8月3日降雨，與對照小區的徑流峰值相比， 1#、2#水平階措施小區分別消減徑流峰值57%、51%；8月8日降雨，1#、2#措施小區均消減徑流峰值30%)；壘穴/培土措施小區平均下降了7%(8月3日降雨，8#、9#壘穴/培土措施小區分別消減徑流峰值的15%、24%；8月8日降雨，8#、9#措施小區分別消減徑流峰值的8%、19%)。可見，雨量、平均雨強相似的暴雨，最大10 min雨強也是影響水土保持效果的關鍵因素。

減少坡面徑流方面，水平階、壘穴/培土和綜合措施最大可減少坡面徑流總量的59%、39%和38%。中雨時，壘穴/培土措施和綜合措施減少坡面徑流的效果優于水平階；隨著雨量增大、雨強增強，大雨、暴雨時，水平階減少坡面徑流的效果優于壘穴/培土措施和綜合措施，尤其是8月3日、8月6日這兩場短歷時、強降雨，水平階措施減少坡面產流的效果尤為突出。8月3日降雨下，與對照小區的徑流總量相比，1#、2#水平階措施小區，8#、9#壘穴/培土措施小區，5#、6#綜合措施小區平均減少坡面徑流總量59%、7%和19%，水平階措施減少坡面徑流總量的效果分別是壘穴/培土和綜合措施8.4倍和3.1倍。8月6日降雨下，與對照小區的徑流總量相比，1#、2#水平階措施小區，8#、9#壘穴/培土措施小區，5#、6#綜合措施小區分別平均減少坡面徑流總量的53%、39%和36%，水平階措施減少坡面徑流總量的效果分別是壘穴/培土和綜合措施1.4倍和1.5倍。

從徑流發展過程來看，在降雨前期，與壘穴/培土和綜合措施相比較，水平階減少徑流的作用有限，但隨著雨量的不斷累積，水平階減少坡面產流的效果逐漸優于壘穴/培土和綜合措施，特別是雨量增加最快的階段，見圖5、圖6。8月3日、8月6日降雨過程中，在降雨前期，水平階措施小區的降雨-徑流深雙累積曲線(簡稱“曲線”)增長速率快于對照小區，當雨量累積到一定程度時，水平階對照小區的曲線增長速率快于措施小區，見圖5(a)、圖6(a)。壘穴/培土、綜合措施小區的曲線增長速率的增長趨勢與對照小區相似，整體來看，曲線增長速率始終小于對照小區，見圖5(b)、圖5(c)和圖6(b)、圖6(c)。

表5 柏木林徑流小區水土保持措施徑流調控效果Table 5 The runoff regulation effect of soil and water conservation measures in runoff plots of Cupressus plantation

圖3 8月3日降雨水土保持措施消減徑流峰值效果對比 Fig.3 Comparison the effect of runoff peak value reduction induced by soil and water conservation measures on August 3

圖4 8月8日降雨水土保持措施消減徑流峰值效果對比 Fig.4 Comparison the effect of runoff peak value reduction induced by soil and water conservation measures on August 8

與壘穴/培土、綜合措施相比，短歷時暴雨過程中，隨著降雨的持續、累積雨量的不斷增加，水平階措施小區減少坡面徑流的作用更突出，特別是雨量增加最快的階段。

8月3日降雨，累積降雨量從16.6 mm累積到41.0 mm的階段是整個降雨過程中雨量增長最快的階段，4#水平階對照小區的曲線與累積降雨量變化趨勢相一致，也進入最快的增長階段，累積徑流深由0.24 mm增加到22.87 mm，增長了95倍。而1#、2#水平階措施小區的曲線變化則相對平緩，1#水平階措施小區累計徑流深由0.27 mm增加到7.87 mm，2#水平階措施小區累計徑流深由0.52 mm增加到11.74 mm，分別增長了29倍和23倍，遠小于對照小區的增長倍數。8月6日降雨，累積降雨量從6.8 mm累積到17.4 mm的階段是整個降雨過程中雨量增長最快的階段，4#水平階對照小區曲線的變化與之相一致，累計徑流深由0.26 mm增加到8.05 mm，增長了31倍。而1#、2#水平階措施小區的曲線變化則相對平緩，1#水平階措施小區累積徑流深由1.46 mm增加到8.07 mm，2#水平階措施小區累計徑流深由0.24 mm增加到4.08 mm，分別增長了6倍和17倍，遠小于對照小區的增長倍數。短歷時、強降雨中雨量增加最快的階段，措施小區累積徑流深的增加值遠小于對照小區，尤其是水平階措施小區。從8月3日、8月6日這兩場降雨來看，在雨量增加最快的階段，對照小區累積徑流深最大可達水平階措施小區的5.2倍。

從場降雨產生的累積徑流量來看，水平階在減少坡面總產流量的作用也優于壘穴/培土和綜合措施。8月3日降雨過程中，4#水平階對照小區的累積徑流深38 mm，分別是1#、2#水平階措施小區的2.9倍和2.2倍；7#壘穴/培土對照小區的累積徑流深達38 mm，是8#、9#壘穴/培土措施小區的1.1倍和1.0倍；3#綜合措施對照小區的累計徑流深達31 mm，分別是綜合措施小區5#、6#徑流深的1.1倍和1.5倍。三種措施里，水平階對照小區與措施小區累積徑流深的倍數最大，達到了2.9倍。8月6日降雨過程中， 4#水平階對照小區累計徑流深達19 mm，是1#、2#水平階措施小區徑流深的1.9倍和2.7倍； 7#壘穴/培土對照小區累積徑流深達16 mm，是8#、9#壘穴/培土措施小區徑流深的1.6倍和1.8倍；3#綜合措施對照小區累積徑流深達13 mm，是5#、6#綜合措施小區累積徑流深的1.3倍和1.9倍。三種措施里，水平階對照小區與措施小區累積徑流深的倍數最大，達到了2.7倍。

圖5 8月3日降雨水土保持措施降雨-徑流深雙累積曲線對比 Fig.5 Comparison the rainfall-runoff double accumulative curves of soil and water conservation measures on August 3

圖6 8月6日降雨水土保持措施降雨-徑流深雙累積曲線對比Fig.6 Comparison the rainfall-runoff double accumulative curves of soil and water conservation measures on August 3

4 結論與討論

川東丘陵區低效柏木林天然降雨下，措施小區與對照小區坡面徑流調控的效果對比研究結果表明：

(1)在一定的降雨閾值內：總雨量9.6～51.0 mm，平均雨強3.4～31.9 mm/h，水平階、壘穴/培土和綜合措施在川東地區均發揮了減少坡面徑流、涵養水源的水土保持效果。措施小區與對照小區相比，措施小區徑流系數低，平均入滲率高。對照徑流小區的平均徑流系數最大可達措施小區的 1.8倍，措施小區平均入滲率達到了對照小區平均入滲率的3.6倍。即，與對照小區相比較，措施小區具有較高的徑流入滲能力，較低的產流能力，因此具有較好的保持水土、涵養水源的能力。

(2)在觀測的雨量、雨強閾值內，水平階、壘穴/培土和綜合措施最大可消減徑流峰值的54%、46%和55%，最大可減少坡面徑流總量的59%、39%和38%。暴雨時，水平階措施減少坡面徑流量、消減徑流峰值的效果最優; 中雨、大雨時，壘穴/培土措施消減徑流峰值的效果最優，綜合措施減少坡面徑流總量的效果最優。川東地區雨季，大雨、暴雨、大暴雨這三種降雨的雨型雖然場次少，但總雨量在整個年降雨中的占比最多。在2019年5—10月，大雨、暴雨、大暴雨次數僅占總降雨次數的23.8%，但雨量卻占5—10月總降雨量的67.0%。可見，在川東地區，對大雨、暴雨、大暴雨徑流調控效果最優的措施，能夠發揮更理想的水土保持效果。綜合水平階、壘穴/培土和綜合措施在不同雨型下的水土保持效果來看，水平階在川東雨季多短歷時、暴雨的氣候特點下能夠發揮最優的徑流調控效果。

(3)短歷時暴雨過中，隨著降雨過程的持續、雨量的不斷累積，水平階措施攔蓄徑流的效果顯著優于壘穴/培土、綜合措施，特別是雨量增加最快的階段。觀測的降雨試驗中，雨量增加最快的階段，對照小區累積徑流深最大可達水平階措施小區的5.2倍。水平階對于短歷時、強降雨產生的瞬時快速增長徑流量具有較好的調控能力，從而減少了徑流進一步的聚集、加速，降低了徑流產生更大的土壤侵蝕能力。同時，減少短歷時暴雨累積徑流量方面，水平階措施也優于壘穴/培土和綜合措施，觀測的降雨試驗中，水平階對照小區的累積徑流深最大可達措施小區的2.7倍。

(4)本研究發現雨量、平均雨強相似的暴雨，最大10 min雨強亦是影響水土保持效果的關鍵因素。當最大10 min雨強超過一定的閾值，水土保持措施徑流調控的效果反而降低，這方面的研究仍需要更多的場降雨觀測數據支持，是未來需要進一步開展研究的內容。