大別山南坡水土保持策略研究

1、大別山南坡水土保持策略研究張理華（安慶師范學(xué)院資源環(huán)境學(xué)院，安徽安慶246000）摘要：以大別山南坡皖河石牌水文站的徑流量與含沙量、輸沙量作為流域水土流失的相關(guān)性指標(biāo)，研究其水土流失成因和發(fā)生時(shí)間，提出水土保持策略與措施。皖河輸沙量變化與含沙量、徑流量波動(dòng)有正相關(guān)性，表明暴雨型降水是水土流失的根本原因，67月暴雨期是水土流失高發(fā)時(shí)段。繼續(xù)做好水土保持，策略與措施直接針對67月份的強(qiáng)降水過程。關(guān)鍵詞：大別山；水土保持；皖河徑流量；含沙量；輸沙量亞熱帶季風(fēng)區(qū)中低山地普遍存在比較嚴(yán)重的水土流失，即使森林覆蓋率達(dá)到 60%以上也難遏制，和關(guān)的水土保持研究很多19。安徽省將大別山區(qū)岳西等6 娃列為水土流

2、失重點(diǎn)整治區(qū)。以大別山南坡的河流徑流量、含沙量和輸沙量作為 流域水土流失的相關(guān)性指標(biāo)，分析變化特征，結(jié)合實(shí)地調(diào)査研究，探討水土保持 策略與措施，對亞熱帶季風(fēng)區(qū)山地的水土保持有參照意義。1研究區(qū)域概況大別山位于安徽、湖北與河南三省交界處，地理位置30°10'32°30'n, 112°40'117°10'e。呈西北一東南走向，山峰眾多，海拔1500米左右。地質(zhì)構(gòu)造 基礎(chǔ)是古生代華力西屮期的秦嶺大別山褶皺帶。主要由前震旦紀(jì)地層和侵入巖構(gòu) 成，以花崗巖、片麻巖等為主，風(fēng)化程度深。坡度多在25°50%山間河漫灘和 階地平原

3、狹小，是主要農(nóng)耕區(qū)。山區(qū)水庫眾多，大小不等。皖河、淠河等河流的 中上游都在山區(qū)。山地南北兩坡分別屬長江與淮河水系，河流分布呈放射狀。山區(qū)屬北亞熱帶 季風(fēng)氣候，冬冷夏熱，雨量豐沛，多年平均氣溫16.5°c,多年平均降水量1440mm. 蒸發(fā)量894mm、徑流深749nwi。降水集中于夏季。上游山區(qū)徑流深可達(dá)850mm 以上，徑流系數(shù)偏高。徑流量隨降水波動(dòng)大，坡陡流急，侵蝕力強(qiáng)。山地森林覆蓋率已達(dá)到50%70%，建群種以馬尾松、杉、櫟為主。大多是作者簡介：張理華（1957-）,男，漢族，教授，安徽宿松縣人，專業(yè)研究方向：區(qū)域資源開發(fā)。完成多項(xiàng)區(qū)域研究與規(guī)劃課題。email: zhangl

4、ihua基金項(xiàng)目：安徽省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（07021011），安慶沿江濕地生態(tài)系統(tǒng)調(diào)查、保護(hù)與利用。20世紀(jì)70年代以來植樹造林的成果。油桐、油茶、烏桕、漆樹等經(jīng)濟(jì)林木在低 山丘陵區(qū)廣泛分布。水土流失緣起歷史上的亂砍濫伐和盲目開墾。水土保持研究經(jīng)歷30余年， 雖經(jīng)長期生態(tài)修復(fù)，仍然是水土流失重點(diǎn)區(qū)域。2研究材料及分析2.1年徑流量與輸沙量大別山南坡地勢由西北向東南k降，河流短小，向東南匯聚入長江。其屮皖 河中上游水系規(guī)模較大，奮代表性。河流輸沙量是反映流域水土流失的主要指標(biāo)。 皖河干流出山口后有石牌水文站，提取皖河19652010年年徑流量與年輸沙量數(shù) 據(jù)，如圖1所示。圖1皖河石牌站19652

5、010年年徑流量與輸沙量 河流徑流量（q）與輸沙量（v）為直線關(guān)系，即¥=（3,式屮s為含沙量。分析圖1，曲線波動(dòng)特征顯示年徑流量與輸沙量并非簡單直線關(guān)系，說明含沙量 （s）不穩(wěn)定。計(jì)算19652010年年徑流量與年輸沙量的皮爾遜積矩和關(guān)系數(shù)為 0.687,偏低。追宄原因，可能是年際降水量或降水強(qiáng)度的差異，不同年份含沙 量奮較大的變化，導(dǎo)致徑流量與輸沙量的直線關(guān)系變得復(fù)雜。圖1反映，19652010年輸沙量有明顯下降趨勢。46年平均，年輸沙量為55.28x 104t/年。年輸沙量變化特征可分兩個(gè)階段，1997年以前輸沙量較大； 19972010年，輸沙量顯著性下降，意味著水土流失量減

6、少。分析與20世紀(jì)70 年代后大規(guī)模植樹造林，森林覆蓋率提高有關(guān)。經(jīng)過20年積累，至1997年后， 森林對水土保持的貢獻(xiàn)開始顯現(xiàn)。2.2年徑流量與年平均含沙量的相關(guān)性19652010年，皖河平均年徑流量為33.2x 108 m3。大多數(shù)年份，年徑流量波動(dòng)于20x 10850x 108m3,超過此范圍是洪水年或枯水年，如1969、1978、1893 等年份，年徑流量出現(xiàn)極端值。如閣2所示。圖2皖河石牌站（19652010）年徑流量與年平均含沙量 圖2中年徑流量曲線與年平均含沙量曲線顯示正相關(guān)，其中20世紀(jì)80年代以前的相關(guān)性顯著；洪水年份和枯水年份的正相關(guān)性顯著。計(jì)算兩者19652010 年皮爾

7、遜積矩相關(guān)系數(shù)為0.291,并不高。實(shí)際上年徑流量與年平均含沙量并無 因果聯(lián)系。曲線顯示的正相關(guān)現(xiàn)象作如下解讀：年徑流量大或洪水年，暴雨多， 強(qiáng)降水打擊地表，洪水沖刷河床，導(dǎo)致強(qiáng)侵蝕作用，含沙量升高；而平水年份， 暴雨型降水不多的情況下，二者不顯示相關(guān)性；枯水年份，降水量小，暴雨少， 侵蝕作用弱，年平均含沙量偏小。年平均含沙量變化也分兩個(gè)階段。19651997年，多數(shù)年份變化幅度為 0.180.32kg/m3,洪水年有極大值，枯水年出現(xiàn)低值，1969、1978等年份都很典 型。19972010年，平均含沙量波動(dòng)區(qū)間顯著性下降，基本上都在0.18kg/m3以 下，反映水土流失量下降。與輸沙量變化

8、特征一致。計(jì)算19652010年年平均含 沙量與年輸沙量的皮爾遜積矩相關(guān)系數(shù)為0.825,相關(guān)性更顯著。綜合上述分析推斷，降水多，暴雨多，徑流量大的年份，年平均含沙量大， 全年輸沙量大大增加。1969、1978、1893等年份，年降水量差異很大，含沙量 相差也很大，二者同時(shí)出現(xiàn)峰、谷，而其年輸沙量相差更大。以閣中數(shù)據(jù)計(jì)算， 1969年（洪水年）年徑流量61.98 xi08m3,輸沙量289.9 x 104t; 1978年（枯水年）年徑流量11.3x108n?,輸沙量12.4x104t;兩年份對比，徑流量相差4.5倍， 而輸沙量競相差22.3倍。反映洪水年份出現(xiàn)大量水土流失，而枯水年份水土流 失

9、量很小。2.3月平均徑流量與含沙量顯著正相關(guān)季風(fēng)區(qū)河流月平均徑流量因夏季風(fēng)帶來降水等原因變化很人。皖河石牌站月 徑流量波動(dòng)與月平均含沙量變化如圖3所示，呈顯著正相關(guān)。圖3皖河石牌站豐水年與枯水年的月平均徑流量與含沙量1996年（豐水年）徑流量54.44x108m3,集屮于67月份。7月份平徑流量 1250n?/s為最大，相當(dāng)于最小月（2月，13.9m3/s）徑流量的90倍。7月份含沙 量為0.24kg/n?。而最小刀份（812及1、2/）為0。月平均徑流量與月平均含 沙量的皮爾遜積矩相關(guān)系數(shù)為0.785,呈顯著性正相關(guān)。枯水年徑流量和含沙量也反映了上述特征。1978年為典型枯水年，徑流量 集中

10、于上半年，下半年很小。56/1份徑流量最大，但也低于100n?/s，含沙量 較大，6月為0.16 kg/m3。712月徑流量很小，含沙量也很小，8、9、10和12 月為0。月平均徑流量與月平均含沙量的皮爾遜積矩相關(guān)系數(shù)為0.658,也呈顯 著性正相關(guān)。由此可見，月平均徑流量與月平均含沙量的正相關(guān)性更為顯著。反映降水多 的月份，降水強(qiáng)度大，含沙量大，與上述推斷結(jié)果有一致性。表明輸沙量集屮于 多雨的67月，出現(xiàn)大量水土流失，而其他月份水土流失不明顯。3調(diào)查實(shí)證調(diào)査皖河流域中上游干、支流長河、皖水和潛水流域的典型水土流失區(qū)，水 土流失概況如表1所示。分區(qū)區(qū)域面積 (km2)水土流失 總面積 (km2

11、)其中：面積(km2中度以上水土流失占總流失面 )積比/%典型鄉(xiāng)鎮(zhèn)合計(jì)3516127663145.1長河中上游202379833842.4店前、北中、牛鎮(zhèn)皖水中上游4851589560.1龍?zhí)?、余井、毛尖山潛水中上?00832019862.1菖蒲、水吼、割肚表1皖河流域水土流失重點(diǎn)分布區(qū)域table 1 soil erosion distribution area in wan river basin資料來源：安慶市水利局2005年流域規(guī)劃統(tǒng)計(jì)數(shù)整理成果。大別山區(qū)是長江中下游交界的暴雨中心之一。降水集中在59月。多年平均 暴雨次數(shù)為5.2次，67月份出現(xiàn)的暴雨頻次占全年的81.9%。流域多年

12、平均24h 暴雨量為125mm。暴雨與洪水發(fā)生高度一致。相對應(yīng)的是洪水暴漲暴落，沖刷 力強(qiáng)、含沙量大和破壞力大，但歷時(shí)短。水土流失區(qū)山坡坡度多為30"40%最陡達(dá)70°。河谷底部基巖裸露，河岸 多見崩塌、滑坡的風(fēng)化層。各支流出山ui以上河道洪水過程多以單峰為主，洪水 歷時(shí)一般13天。表1中重點(diǎn)區(qū)域土壤侵蝕的成因類型主要為水力侵蝕，陡崖與深切割溝谷伴 有重力侵蝕和混合侵蝕。侵蝕形式整體以面蝕為主，也冇溝蝕。面蝕伴隨農(nóng)耕、 造林、墾荒、建筑材料開采及修筑公路等人為活動(dòng)和生產(chǎn)過程出現(xiàn)。特點(diǎn)是侵蝕 總量大，顯見度低，潛在危害大。土層較厚的坡耕地，細(xì)溝侵蝕是而蝕的主要形 態(tài)。溝蝕有集

13、中性，偶發(fā)性，顯見度高的特點(diǎn)?；隆⒈浪湍嗍鞒０殡S暴雨 洪水發(fā)生。大別山區(qū)現(xiàn)有森林以針葉林為主，多為單一純林，森林生態(tài)穩(wěn)定性不高，林 下灌木、草本少，涵養(yǎng)水源與阻滯徑流的能力冇限，急需林相更新和生態(tài)保育。 經(jīng)濟(jì)林地的地被覆蓋率為30%70%。山坡耕地80%以上屬梯田。4結(jié)論與建議4.1結(jié)論上世紀(jì)末，大別山區(qū)水土流失現(xiàn)象有顯著改善。中低山地森林覆蓋率達(dá)到較 高水平仍然會(huì)發(fā)生水土流失。皖河輸沙量與年平均含沙量呈顯著性正相關(guān)，與年 徑流量也呈正相關(guān)。年徑流量與年平均含沙量也呈正相關(guān)，洪水年與枯水年的相 關(guān)性顯著。刀平均徑流量與刀平均含沙量呈顯著性正相關(guān)。說明了暴雨型降水是水土流失的根本原因，坡度

14、陡峻、河谷幽深，巖層風(fēng)化強(qiáng)烈也是重耍因素。同時(shí) 也表明67月暴雨期是水土流失高發(fā)吋段，輸沙量大，尤其是多雨年份。實(shí)地調(diào) 查證實(shí)了分析推斷。4.2水土保持策略與措施在現(xiàn)有基礎(chǔ)上繼續(xù)做好水土保持，其策略與措施將直接針對67月份的強(qiáng)降 水過程。4.2.1調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和農(nóng)田耕作制度人別山區(qū)傳統(tǒng)農(nóng)耕制度是兩熟制，夏收后農(nóng)田裸露率高，翻耕、松土都會(huì)導(dǎo) 致地表失去植被保護(hù)，對強(qiáng)降水打擊很敏感，遇暴雨即形成面蝕。拋棄傳統(tǒng)的雙 季稻種植，擴(kuò)大山區(qū)特產(chǎn)作物輪作，通過調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和耕作制度，確保67 月份農(nóng)田綠色全覆蓋，抵御暴雨和坡而片流對土壤的侵蝕、沖刷。4.2.2限制暴雨多發(fā)期的挖掘性施工涉及土地挖掘的工程施工

15、和棄渣堆積是水土流失的重要原因之一。修梯田形 成的高陡邊坡、棄渣棄土處理不當(dāng)，也會(huì)造成嚴(yán)重的水土流失。在工程建設(shè)集中 的城鎮(zhèn)或采礦采石區(qū)、道路建設(shè)施工區(qū)，都是水土流失重點(diǎn)區(qū)。建議大型工程施 工前必須設(shè)計(jì)水保措施；禁止在67月間挖掘性施工。4.2.3建設(shè)水土保持工程山坡防護(hù)工程通常冇梯田、水平溝、水平階、魚鱗坑等。在陡崖與深切割溝 谷建設(shè)擋土石墻、石坊、山洪排導(dǎo)溝等。山溝治理工程有溝頭防護(hù)工程、谷坊、 攔沙壩、淤地壩等。對主耍河流的水能資源實(shí)施梯級(jí)開發(fā)、綜合開發(fā)，保證防洪、 攔沙，控制和穩(wěn)定徑流，減輕河床沖蝕，降低滑坡、崩塌和泥石流的發(fā)生率。 4.2.4改善森林結(jié)構(gòu)當(dāng)森林覆蓋率達(dá)到65%以上，再

16、提高己不現(xiàn)實(shí)。水土保持需要做兩方面工作: 一是改善森林樹種結(jié)構(gòu)，補(bǔ)充鄉(xiāng)土樹種、闊葉樹種，提高郁閉度，改變針葉林樹 種單一狀況；二是改善植被結(jié)構(gòu)，恢復(fù)林下灌木、草本植被。未成林造林地是重 點(diǎn)水土流失區(qū)之一，必須保護(hù)草被。坡地改梯田或新開辟營林造林地必須與植草 相結(jié)合。4.2.5保護(hù)經(jīng)濟(jì)園林草被桑、茶、果、中藥材等經(jīng)濟(jì)園林是山區(qū)主要經(jīng)營方式之一，有良好擴(kuò)張前景。 當(dāng)前林下草本覆蓋水平普遍低，大多數(shù)園地?fù)嵊c耕地種植相似，山民有園地除 草的習(xí)慣，必須調(diào)整園地作業(yè)，禁止67月地表裸露，保護(hù)草被，阻滯地表徑流。參考文獻(xiàn)：1 張理華，張群，周葆華.安徽資源環(huán)境m.合肥：合肥工業(yè)大學(xué)出版社，20102 周峰

17、.東大河小流域綜合治理的實(shí)踐與思考j.中國水土保持,2011,(2):52533 張文普，趙小蓉，王昌全，等.五官小流域綜合治理措施及效益分析u.水土保持通報(bào)， 2010,30(1)： 195 1984 宋潔.土石山區(qū)生態(tài)清潔型小流域治理模式研宂j.水土保持，2011,(16):54585 張新玉，楊元輝.我國水土保持小流域綜合治理模式研宂.中國水利，2011.(12)58616 史志剛.皖西大別山區(qū)水土流失特征及其綜合防治研究j.水土保持研究,2012,19(5):39427 晏清洪，原翠萍，雷廷武，等.降雨類型和水土保持對黃土區(qū)小流域水土流失的影響j.農(nóng)業(yè)機(jī) 械學(xué)報(bào)，2014，45 (2)

18、： 1691758 徐涵秋，何慧，黃紹霖.福建省長汀縣河田水土流失區(qū)植被覆蓋度變化及其熱環(huán)境效應(yīng)j. 生態(tài)學(xué)報(bào)，2013,33(10 ):295429629 林娜，徐涵秋，何慧.南方紅壤水土流失區(qū)土地利用動(dòng)態(tài)變化一以長汀河田盆地區(qū)為例j. 生態(tài)學(xué)報(bào)，2013, 33 (10)： 29832990investigation and strategy study of soil and waterconservation in the south of dabie mountainsli-hua zhang(school of resources and environment，anqing normal university,anhui, 246000)abstract: the runoff，sediment concentration and sediment load of wan river hydrological station in south dabie mountain were used as correlation indicators to investigate the regularity and possible cause of soil erosion whi