邢台市西部山区植被绿化对输沙模数的影响分析

【摘要】根据河北省邢台市西部山区两个小流域实验站的水文泥沙监测资料，对不同流域在不同植被情况下，流域植被对减缓土壤侵蚀作用进行分析，内容包括流域植被对年输沙模数、地表径流含沙量以及次暴雨对输沙模数的影响等，分析结果表明较好的流域植被对涵养水源、控制土壤侵蚀起重要作用。因此，搞好水土保持、增加流域植被的覆盖率也是水土保持方面的一项重要内容。

【关键词】流域植被；降水量；土壤侵蚀模数；含沙量；小流域实验站

1、研究区基本概况与植被情况

1.1 流域植被与土地利用状况。邢台市西部山区布设有两个小流域试验站，其中坡底小流域实验站位于邢台县西部山区城计头乡，东经114°02′，北纬37°05′。流域面积283km2，流域平均比降34.5‰，流域平均宽度10.6km。西台峪小流域实验站位于临城县石城乡，东经114°17′，北纬37°25′。本站上游河网密度大，源短流急，洪枯期流量悬殊，流量暴涨暴落。流域集水面积127km2，流域平均比降27.9‰，流域平均宽度5.29km。

通过对不同小流域土壤土质情况调查，坡底流域内土壤类型以褐土、草甸土为主，土体结构为片状团粒，土壤中有机质为2.36%。西台峪流域内土壤类型为褐土，土壤结构为单粒、屑粒，土壤中有机质含量为1.30%。

流域内地理状况和生产结构及生产条件等，包括农田面积、林地面积、天然草地、荒坡地、果园面积等所占比例的多少，均对流域的产流、汇流有直接影响，通过对两个小流域土地利用情况调查可看出，西台峪流域内农田面积占流域总面积的23.12%，而坡底流域的农田面积占总面积的7.67%，西台峪流域内农业开发程度较高。坡底流域内林地面积占总流域面积的24.04%，而西台峪流域内林地面积仅占总流域面积的7.50%。流域植被覆被率按林地面积、天然草场、荒坡地和果园面积统计，则坡底流域植被覆盖率占流域面积的86.30%，西台峪的植被覆盖率占总流域面积的68.58%。

1.2 流域降水特性分析。利用1956～2000年山区降雨量资料系列分析计算，邢台市西部山区多年平均降水量594.5mm。对年降雨量系列进行频率计算，频率曲线采用皮尔逊Ⅲ型曲线，频率计算采用适线法。对于变差系数Cv值的确定，在适线中，对系列中出现的特大特小值，一般不做处理，由于年降水量相对稳定。偏差系数Cs的取值一般用Cv/Cs值来反映。

邢台市西部山区降水量年际变化很大，且常有连续几年降水量偏多或连续几年降水量偏少的现象。以历年年降水量最大值与最小值之间的比值K来表示年际变化，西部山区各雨量站监测的年降雨量资料分析，各站极值比大都在4.0以上，其中，獐貘、侯家庄两个雨量站变化幅度最大，极值比分别为9.4和9.2。

2、流域植被对土壤侵蚀作用的实验分析

流域植被影响径流量、径流深、流速及其径流运行状态。但其影响程度，取决于植被种类（树、草、农作物）、植物群落、生长状况（年限、树冠、茎、叶和根系等）、植被覆盖度、枯枝落叶厚度等。凡是有良好植被覆盖的坡地，可以增加入渗，减少坡面径流量，减缓径流速度，削弱径流的动能，改变径流的运行轨迹，从而减少径流对土壤的侵蚀作用。

2.1 流域植被对土壤年侵蚀模数的影响。水流挟沙力应该包括推移质和悬移质的全部沙量。由于推移质运动要比悬移质运动复杂得多，当前的测验工作仅限于悬移质方面，对于推移质测验还有不少困难，并且在天然河流中，悬移质一般成了全部运动泥沙的主体，因此，对于一般河流来说，常以悬移质输沙率代替水流的全部挟沙力。根据1991～2005年泥沙监测资料，分析比较坡底、西台峪两个流域输沙模数等情况，流域输沙模数、平均输沙率统计结果。

通过对坡底、西台峪两个小面积实验站年输沙模数与年平均输沙率进行分析计算，坡底站流域输沙模数为504.39t/（km2·a），西台峪站为849.86t/（km2·a）。西台峪站输沙模数比坡地站高41%。通过计算还可以看出，流域植被对土壤侵蚀的影响主要与植被有关，但也和降雨强度和降雨历时及降水量有关。如1996年，该流域发生较大洪水，两站输沙模数相差很小，坡底站年输沙模数为5870t/（km2·a），西台峪年输沙模数为5250t/（km2·a），而且坡底流域大于西台峪，说明流域植被对土壤侵蚀的影响也是有一定限度的。一旦发生山洪侵蚀，侵蚀模数是正常年份的几百倍，甚至上千倍。

2.2 降水量对土壤侵蚀量的影响。根据1991年～2005年泥沙监测资料，选择有代表性的降水过程和泥沙过程资料，对面雨量在不同范围的次降水产沙资料进行分析。

通过分析可以看出，在流域面雨量为10～50mm范围时，坡底流域平均产沙模数为4.39t/km2，西台峪则为44.30t/km2，平均产沙模数增大了10倍；在流域面雨量为50～100mm范围时，坡底流域平均产沙模数为6.19t/km2，西台峪则为76.98t/km2，平均产沙模数增大了12倍；在流域面雨量为100～150mm范围时，坡底流域平均产沙模数为28.92t/km2，西台峪则为406.76t/km2，平均产沙模数增大了14倍，侵蚀模数随降水量和雨强的增加而增加。

3、结语

流域植被对改变水量循环有密切关系，对天然降水量起水量再分配、调节、储蓄和改变水分循环系统的作用。同时也改变了径流的分配形式，不仅对调节水量起重要作用，对减少土壤侵蚀也起到重要作用。

通过对坡底、西台峪两个小面积实验站年输沙模数进行分析计算，坡底站流域年输沙模数为504.39t/（km2·a），西台峪站为849.86t/（km2·a）。流域植被覆盖率高的流域，土壤侵蚀量就少。根据实验站15年监测资料分析，流域植被覆盖率高17.72%，植被对土壤侵蚀量控制减少345.47t/（km2·a）。

根据15年泥沙系列资料计算，坡底站平均含沙量1.268kg/m3，西台峪则为3.686kg/m3，坡底站多年平均含沙量低于西台峪站，流域植被对含沙量的控制作用比较明显。在流域植被高17.72%的情况下，含沙量减少了2.418kg/m3。

参考文献：

[1]王万忠，焦菊英.黄土高原降雨侵蚀产沙与黄河输沙[M].北京：科学出版社，1996.

[2]乔光建，张均铃，刘春广.流域植被对水质的影响分析[J].水资源保护，2004，20（4）：28-30.