东山流域水土保持措施对地表径流和土壤侵蚀的影响

张慧芳

（太原市水土保持科学研究所，山西 太原 030025）

1 研究流域概况

娄烦县东山流域紧邻汾河水库，位于大坝左坝头上游2 km处，流域面积14.67 km2，其中水土流失面积12.47 km2，占总面积的85%。流域地貌类型属典型的黄土丘陵沟壑区，区内梁峁起伏、沟壑纵横，最高海拔1 775 m，最低海拔1 135.6 m，相对高差639.4 m。流域上中游大部分面积被第四纪黄土覆盖，下游区域为土石山区，土薄石多，沟底及两侧基岩出露。流域内年平均降雨量434 mm，年均气温7.8℃。土壤种类主要是黄绵土和红壤土。流域内植被以人工营造的油松、桧柏、侧柏、柠条、木瓜、枣、杏等为主，天然植被以荆条、沙棘、黄刺梅、白羊草、胡枝子等灌草为主。

2 研究方法

2.1 径流小区基本情况

在流域内一半阴坡的中上坡部位设置8个标准径流小区，每个径流小区长20 m，宽5 m，面积100 m2，周围用浆砌砖块围护，下部有容积0.4 m3的分流桶和集流桶，坡度18°。两小区中间设1 m隔离带。

2.2 数据观测

降雨观测采用自记雨量计记录，径流量观测通过量得分流桶、集流桶内泥水深度后，经计算获得小区场降雨所冲下的泥沙及径流的总体积。含沙量是分别在分流桶和集流桶内不同部位采集500 mL径流样品，用沉淀烘干法测量。根据径流含沙量可计算小区场降雨侵蚀量，由径流量结合场降雨在小区投影面积上的降雨量计算出不同水土保持措施下小区的径流系数及入渗系数。东山流域径流小区建于2006年，但由于多种原因，2007—2009年数据不够全面，因而此次研究采用2010—2012年间的数据。

3 结论与分析

3.1 降雨量及产流产沙情况

从2010—2012年的监测情况来看，全县降雨量少，且多集中在7—9月。根据水土保持监测技术指标体系，我国多以次降雨量10 mm为侵蚀性降雨临界值。累加1年内侵蚀性降雨量即得年侵蚀性降雨量。2010年侵蚀性降雨6次，年侵蚀性降雨量174.7 mm；2011年侵蚀性降雨13次，年侵蚀性降雨量304.2 mm；2012年侵蚀性降雨10次，年侵蚀性降雨量269.7 mm。2010—2012年侵蚀性降雨29次，侵蚀性降雨总量达748.6 mm。

3.2 不同水土保持措施下的径流量和侵蚀量

不同水土保持措施下各径流小区的年径流量如图1所示。

图1 不同水土保持措施下径流量变化

试验结果表明，在不同水土保持措施条件下，各径流小区的径流量和侵蚀量明显不同，但径流量和侵蚀量在不同水土保持措施下的变化规律大致相似。

原始坡地及鱼鳞坑整地小区的径流量与侵蚀量变化规律和降雨量的变化规律基本一致，降雨量越大，径流量、侵蚀量也越大；水平阶整地小区的径流量、侵蚀量与降雨量关系不大。当降雨量相同，地表植被覆盖度相差不大时，水平阶整地的径流量、侵蚀量明显小于鱼鳞坑整地，径流量、侵蚀量的排序为：水平阶整地＜鱼鳞坑整地＜原始坡地。

从图1可以看出，同为原始坡度小区，A，C小区径流量、侵蚀量相差明显。其原因在于A小区为原始荒草地，从建立小区至今，没有过人为干扰，地表植被覆盖度不小于70%，而C小区每年春季进行人工种草，至每年汛期，地表植被覆盖度35%左右。植被水土保持功能的大小主要体现在林冠层、活地被物层、死地被物层、根系层和土壤层，当不同层次同时、连续对降水层层拦截，增加降雨向地表土壤中入渗，使径流量不间断地被消耗，从而减小了径流量的冲刷力和挟沙能力,最终减少了土壤侵蚀量。同是水平阶整地的B，F，G，H4个径流小区的产流产沙量相差不大，其原因在于这4个径流小区建立时间较短，不论是灌木林还是乔木林，其郁闭度都不高，使得径流试验差距不明显。

3.3 不同水土保持措施下的径流系数

试验结果表明，不同水土保持措施下径流系数和降雨量关系不大，而水土保持措施对径流小区的径流系数有明显影响，径流系数排序为：坡地＞鱼鳞坑整地＞水平阶整地。实践证明，改变微地形可以有效拦蓄地表径流。

4 结论

通过对东山流域不同水土保持措施下地表径流和土壤侵蚀的研究得出以下几点结论：一是水土保持工程措施对地表径流和侵蚀量影响较大，改变微地形可以明显降低地表径流量及侵蚀量。二是地表植被覆盖度对地表径流量及侵蚀量影响明显，提高地表植被覆盖度可以降低径流量及侵蚀量。三是在流域内大力实施水土保持工程措施和植物措施，可以有效降低流域地表径流量和土壤侵蚀量，减少水土流失量，提高流域内的土地生产力水平。