邢臺(tái)西部山區(qū)水土流失影響分析

【摘要】本文通過對(duì)邢臺(tái)西部山區(qū)1956～2000年降雨特性分析，對(duì)坡底、西臺(tái)峪兩站1991～2005年泥沙監(jiān)測(cè)資料分析，以及對(duì)流域泥沙與降雨特性關(guān)系的影響分析。結(jié)果表明，在不同類型流域，流域輸沙模數(shù)與降雨侵蝕力之間存在著較好的關(guān)系。

【關(guān)鍵詞】流域產(chǎn)輸沙規(guī)律；影響因素；降雨特性；產(chǎn)沙模數(shù)；水土流失；太行山區(qū)

【中圖分類號(hào)】X171.4

【文獻(xiàn)標(biāo)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(zhì)、土壤因素和水土保持多種因素影響的結(jié)果。本文以邢臺(tái)西部山區(qū)坡底站、西臺(tái)峪站兩個(gè)小流域?yàn)槔?，利用?shí)測(cè)降水與徑流泥沙資料，分析了兩個(gè)小流域的降水與水土流失的相關(guān)性。

1. 區(qū)域位置與基本概況

項(xiàng)目研究區(qū)布設(shè)有國(guó)際級(jí)水文站坡底水文站和西臺(tái)峪水文站。坡底水文站位于邢臺(tái)縣西部山區(qū)城計(jì)頭鄉(xiāng)，東經(jīng)114°02′，北緯37°05′。流域面積283Km2。該流域農(nóng)業(yè)耕作面積較小，農(nóng)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(nèi)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(qū)。流域內(nèi)有被水利部第一批命名的“水土保持科技示范園區(qū)”前南峪。西臺(tái)峪水文站位于臨城縣石城鄉(xiāng)，東經(jīng)114°17′，北緯37°25′。本站上游河網(wǎng)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(shí)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(nèi)主河道長(zhǎng)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(cuò)，耕地面積較少，主要種植小麥玉米等作物。流域內(nèi)有邢臺(tái)“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(shì)的最主要因素。降水量的大小及時(shí)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(tái)市西部山區(qū)多年平均降水量610.3mm。計(jì)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(nèi)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(nèi)，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(shù)坡底和西臺(tái)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(nèi)分配分析采用了不均勻系數(shù)（CL）法， 分析區(qū)山區(qū)降水量的年內(nèi)分配極不均勻，結(jié)果見表1。

CL=ΣIPm-KP012P0

（3）邢臺(tái)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(tái)市降水量變差系數(shù) 值的范圍為0.29～0.53，山區(qū)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(dá)9.4和9.2，變差系數(shù)分別為0.53、0.47。各雨量站實(shí)測(cè)最小年降水量一般為200～300mm，個(gè)別站小于200mm。

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

3. 區(qū)域內(nèi)徑流及輸沙量分析

（1）徑流：兩個(gè)流域均為閉合流域，徑流主要以降水補(bǔ)給為主，其特點(diǎn)是全年水量集中在7～8月，年最大流量發(fā)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(diǎn)，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(jié)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(guān)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(shù)Cv值分別為：坡底站1.20；西臺(tái)峪站1.25。

（2）根據(jù)坡底、西臺(tái)峪兩個(gè)面積實(shí)驗(yàn)站1991～2005年泥沙監(jiān)測(cè)資料，選擇有代表性的降水過程和泥沙過程資料，對(duì)不同范圍的面雨量，次降水輸沙資料進(jìn)行分析，通過分析，在流域面雨量為10～50mm范圍時(shí)，坡底站流域平均輸沙模數(shù)為4.39t/ Km2，西臺(tái)峪站則為44.30t/ Km2，平均輸沙模數(shù)兩站差將近10倍；在流域面雨量為50～100mm范圍時(shí)，坡底站流域平均輸沙模數(shù)為6.19t/ Km2，西臺(tái)峪站則為76.98t/ Km2，平均輸沙模數(shù)增大到12倍；在流域面雨量為100～150mm范圍時(shí)，坡底站流域平均輸沙模數(shù)為28.92t/ Km2，西臺(tái)峪站則為406.76t/ Km2，平均輸沙模數(shù)增大到14倍，輸沙模數(shù)隨降水量增加而增加。見表3。

（3）通過對(duì)坡底、西臺(tái)峪兩個(gè)小面積實(shí)驗(yàn)站年輸沙模數(shù)與年平均輸沙率進(jìn)行分析計(jì)算，坡底站流域輸沙模數(shù)為504.39t/（Km2·a），西臺(tái)峪站為849.86t/（Km2·a）。西臺(tái)峪站輸沙模數(shù)比坡底站高41%。坡底站多年平均含沙量1.268kg/m3，西臺(tái)峪站則為3.686kg/m3，西臺(tái)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(qiáng)度和降雨歷時(shí)及降水量相關(guān)。例如1996年，邢臺(tái)西部山區(qū)發(fā)生較大洪水，兩站輸沙模數(shù)相差較小，坡底站年輸沙模數(shù)為5870t/（Km2·a），西臺(tái)峪站年輸沙模數(shù)為5250t/（Km2·a），而且坡底流域大于西臺(tái)峪流域。說明流域一旦發(fā)生特大洪水，流域遭到山洪侵蝕，侵蝕模數(shù)是正常年份的幾百倍，甚至上千倍[3]。

（5）邢臺(tái)西部山區(qū)，降水量與降水季節(jié)分配嚴(yán)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(guān)系較為密切的一個(gè)因素。前期充分的降雨是導(dǎo)致暴雨洪水和嚴(yán)重沖刷的重要條件之一。這是因?yàn)榍捌诔浞值慕涤暌咽雇寥篮吭龃?，再遇到暴雨易于形成徑流所致。汛期降水量占全年降水量?0～80%以上。降水量的高度集中，易于形成明顯的干、濕季節(jié)。雨季土壤經(jīng)常處于濕潤(rùn)狀態(tài)，這就為強(qiáng)大暴雨的劇烈侵蝕活動(dòng)打下了條件基礎(chǔ)，也使得水土流失的季節(jié)相對(duì)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(fā)現(xiàn)，只有當(dāng)單位時(shí)間內(nèi)的降雨量達(dá)到一定強(qiáng)度，超過土壤的滲透能力時(shí)，才會(huì)產(chǎn)生徑流，而徑流是水力侵蝕的動(dòng)力。小于4mm/h時(shí)的降雨強(qiáng)度，產(chǎn)生的土坡流失次數(shù)占土壤流失總數(shù)的71%～78%，而產(chǎn)流量占總徑流量的70%～78%。在降雨量相近條件下，對(duì)土壤侵蝕起著主導(dǎo)作用是降雨強(qiáng)度。由于降雨雨型的不同，導(dǎo)致降雨強(qiáng)度與徑流量和土坡流失量的相關(guān)性均有差異。中雨產(chǎn)生的土壤流失次數(shù)最多，而大雨以上的降雨是產(chǎn)生土壤流失的主要降雨類型，產(chǎn)流量占80%以上，土壤流失量占65%～75%。暴雨是造成嚴(yán)重水力侵蝕的主要降雨特性。暴雨由于雨滴大，動(dòng)能也大，雨滴的擊濺侵蝕作用也強(qiáng)，因此少數(shù)強(qiáng)大的暴雨往往造成巨量的水土流失。通常來說，暴雨強(qiáng)度越大，水土流失量也越大[5]。

4. 結(jié)語(yǔ)

（1）通過對(duì)坡底、西臺(tái)峪兩個(gè)小面積實(shí)驗(yàn)站年輸沙模數(shù)與降雨特性相關(guān)分析，坡底站小流域相關(guān)系數(shù)為0.84，西臺(tái)峪站為0.94。通過對(duì)坡底、西臺(tái)峪兩個(gè)小面積站年徑流量與年內(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%，西臺(tái)峪站為54.67%。流域植被覆蓋率高的流域，截留率就高。根據(jù)實(shí)驗(yàn)站10年監(jiān)測(cè)資料分析，流域植被覆蓋率高17.72%，植被對(duì)水量的截留則提高了14.11%。

（2）根據(jù)10年平均資料計(jì)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(tái)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(jié)果說明，坡底站非汛期徑流量高于西臺(tái)峪站和柳林站，森林植被對(duì)年徑流量的調(diào)節(jié)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(duì)不同流域幾場(chǎng)暴雨產(chǎn)流情況調(diào)查分析，在流域面雨量、降雨歷時(shí)及降雨強(qiáng)度基本相同的情況下，其徑流系數(shù)相差很大，西臺(tái)峪流域的次降雨徑流系數(shù)是坡底流域的3倍左右。通過對(duì)單次暴雨產(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。

參考文獻(xiàn)

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

[2]張廣軍，趙曉光.水土流失及荒漠化監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2005.

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

[作者簡(jiǎn)介] 李偉紅（1981-），女，籍貫：河北邢臺(tái)人，學(xué)歷：大學(xué)本科，職稱：工程師，長(zhǎng)期從事水文水資源評(píng)價(jià)研究工作。