邢台西部山区水土流失影响分析

【摘要】本文通过对邢台西部山区1956～2000年降雨特性分析，对坡底、西台峪两站1991～2005年泥沙监测资料分析，以及对流域泥沙与降雨特性关系的影响分析。结果表明，在不同类型流域，流域输沙模数与降雨侵蚀力之间存在着较好的关系。

【关键词】流域产输沙规律；影响因素；降雨特性；产沙模数；水土流失；太行山区

【中图分类号】X171.4

【文献标示码】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、植被类型、覆盖度、土地利用方式、地形、地质、土壤因素和水土保持多种因素影响的结果。本文以邢台西部山区坡底站、西台峪站两个小流域为例，利用实测降水与径流泥沙资料，分析了两个小流域的降水与水土流失的相关性。

1. 区域位置与基本概况

项目研究区布设有国际级水文站坡底水文站和西台峪水文站。坡底水文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。该流域农业耕作面积较小，农田面积占总面积的7.67%，山林面积较大，近年来连年绿化封山造林，基本上消灭了荒山、荒坡，植植被覆盖率为86.3%。土壤主要以黄土黑土为主。流域内无大型水利工程，只有小型塘坝等水土保持工程。其中存在路罗站、侯家庄站等降水量高值区。流域内有被水利部第一批命名的“水土保持科技示范园区”前南峪。西台峪水文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，支沟分布广，源短流急，洪枯期流量悬殊，流量暴涨暴落。流域集水面积127Km2，近年实施封山育林，水土流失量有所减少，但植被覆盖率不高，土壤主要以红土和沙土为主。内主河道长25.3Km，流域坡度16.2‰，河道纵坡为20.4‰，流域平均宽度5.29 Km。断面以上山岭、沟壑交错，耕地面积较少，主要种植小麦玉米等作物。流域内有邢台“63.8”暴雨中心獐貘站[1]。

2. 降雨特性分析

（1）降水是影响河流水文情势的最主要因素。降水量的大小及时间、空间上的分布，都直接影响河川径流的变化。是地表水和地下水的主要来源。邢台市西部山区多年平均降水量610.3mm。计算的小流域附近有禅房、獐貘等700mm以上的多雨中心。降水量年内分配集中，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之内，特别是一些大水年份，降水量更加集中。降水量的年际变化很大，变差系数坡底和西台峪基本相同（0.46），单站年降水量最大最小之比一般在5～9倍。

（2）年内分配分析采用了不均匀系数（CL）法， 分析区山区降水量的年内分配极不均匀，结果见表1。

CL=ΣIPm-KP012P0

（3）邢台市降雨量的年际变化大，全市平均年最大面雨量水量为1963年1097.3mm，最小为1986年290.3mm，极值比为3.78，邢台市降水量变差系数 值的范围为0.29～0.53，山区年降水量变化幅度大于平原，各站极值比在4.0以上，其中，獐貘、侯家庄站变幅最大，极值比分别高达9.4和9.2，变差系数分别为0.53、0.47。各雨量站实测最小年降水量一般为200～300mm，个别站小于200mm。

（4）从图1可以看出，邢台市自1956年到2000年面雨量虽有波动，但总的趋势呈现明显递减，其随时间变化关系为y=-2.8292x+6141.4。山区、平原代表站变化特征见表2。

3. 区域内径流及输沙量分析

（1）径流：两个流域均为闭合流域，径流主要以降水补给为主，其特点是全年水量集中在7～8月，年最大流量发生在7月下旬和8月上旬，在枯水期，径流量很小，有的年份甚至河干。由于汛期降水的特点，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%，反映北方季节性河流的特性。河流径流量的多年变化与年降水量有直接关系，径流量多年变化基本上反映了降水量的多年变化。它们变差系数Cv值分别为：坡底站1.20；西台峪站1.25。

（2）根据坡底、西台峪两个面积实验站1991～2005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，对不同范围的面雨量，次降水输沙资料进行分析，通过分析，在流域面雨量为10～50mm范围时，坡底站流域平均输沙模数为4.39t/ Km2，西台峪站则为44.30t/ Km2，平均输沙模数两站差将近10倍；在流域面雨量为50～100mm范围时，坡底站流域平均输沙模数为6.19t/ Km2，西台峪站则为76.98t/ Km2，平均输沙模数增大到12倍；在流域面雨量为100～150mm范围时，坡底站流域平均输沙模数为28.92t/ Km2，西台峪站则为406.76t/ Km2，平均输沙模数增大到14倍，输沙模数随降水量增加而增加。见表3。

（3）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底站高41%。坡底站多年平均含沙量1.268kg/m3，西台峪站则为3.686kg/m3，西台峪站多年平均含沙量是坡底站的3倍左右。

（4）水土流失和降雨强度和降雨历时及降水量相关。例如1996年，邢台西部山区发生较大洪水，两站输沙模数相差较小，坡底站年输沙模数为5870t/（Km2·a），西台峪站年输沙模数为5250t/（Km2·a），而且坡底流域大于西台峪流域。说明流域一旦发生特大洪水，流域遭到山洪侵蚀，侵蚀模数是正常年份的几百倍，甚至上千倍[3]。

（5）邢台西部山区，降水量与降水季节分配严重不均衡影响水土的流失。降水量是降雨特性与水土流失关系较为密切的一个因素。前期充分的降雨是导致暴雨洪水和严重冲刷的重要条件之一。这是因为前期充分的降雨已使土壤含水量增大，再遇到暴雨易于形成径流所致。汛期降水量占全年降水量的70～80%以上。降水量的高度集中，易于形成明显的干、湿季节。雨季土壤经常处于湿润状态，这就为强大暴雨的剧烈侵蚀活动打下了条件基础，也使得水土流失的季节相对集中，7～10月的土坡流失量大于3～6月的流失量[4]。

（6）通过分析发现，只有当单位时间内的降雨量达到一定强度，超过土壤的渗透能力时，才会产生径流，而径流是水力侵蚀的动力。小于4mm/h时的降雨强度，产生的土坡流失次数占土壤流失总数的71%～78%，而产流量占总径流量的70%～78%。在降雨量相近条件下，对土壤侵蚀起着主导作用是降雨强度。由于降雨雨型的不同，导致降雨强度与径流量和土坡流失量的相关性均有差异。中雨产生的土壤流失次数最多，而大雨以上的降雨是产生土壤流失的主要降雨类型，产流量占80%以上，土壤流失量占65%～75%。暴雨是造成严重水力侵蚀的主要降雨特性。暴雨由于雨滴大，动能也大，雨滴的击溅侵蚀作用也强，因此少数强大的暴雨往往造成巨量的水土流失。通常来说，暴雨强度越大，水土流失量也越大[5]。

4. 结语

（1）通过对坡底、西台峪两个小面积实验站年输沙模数与降雨特性相关分析，坡底站小流域相关系数为0.84，西台峪站为0.94。通过对坡底、西台峪两个小面积站年径流量与年内降雨直接产流水量进行分析计算，坡底站流域植被截留率为68.78%，西台峪站为54.67%。流域植被覆盖率高的流域，截留率就高。根据实验站10年监测资料分析，流域植被覆盖率高17.72%，植被对水量的截留则提高了14.11%。

（2）根据10年平均资料计算，坡底站的汛期径流量占全年径流量的64.54%，非汛期径流量占全年的35.46%。西台峪站汛期径流量占全年的74.14%，非汛期径流量占全年的25.86%。分析结果说明，坡底站非汛期径流量高于西台峪站和柳林站，森林植被对年径流量的调节作用比较明显。在流域植被高17.72%的情况下，非汛期径流量提高了9.60%。

（3）通过对不同流域几场暴雨产流情况调查分析，在流域面雨量、降雨历时及降雨强度基本相同的情况下，其径流系数相差很大，西台峪流域的次降雨径流系数是坡底流域的3倍左右。通过对单次暴雨产流情况分析，说明流域植被对调节洪水起很大作用，不仅减少洪峰流量，而且延缓洪峰时间，增大对地下水的入渗量和入渗时间，对于涵养流域水分起重要作用。

参考文献

[1]张钧玲，乔光建.山丘区塑料大棚集水、节水栽培技术[J].水资源保护，2008，24（2）：92～94.

[2]张广军，赵晓光.水土流失及荒漠化监测与评价[M].北京：中国水利水电出版社，2005.

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

[作者简介] 李伟红（1981-），女，籍贯：河北邢台人，学历：大学本科，职称：工程师，长期从事水文水资源评价研究工作。