賈俊杰

（山西水資源研究所有限公司，山西 太原 030001）

水土保持監(jiān)測(cè)工作是建設(shè)水利工程項(xiàng)目的基礎(chǔ)保障，采取有效治理措施防治水土流失是全面落實(shí)水土保持規(guī)劃及法律法規(guī)的必要手段。運(yùn)用適宜的技術(shù)手段監(jiān)測(cè)水土流失動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，可為科學(xué)研究水土流失變化趨勢(shì)和規(guī)律提供數(shù)據(jù)支撐，同時(shí)為有關(guān)行政部門提供防治水土流失的信息支持。本文基于近5 a 白馬小流域綜合觀測(cè)站水土流失監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析了植被措施及工程措施的蓄水保土效果，研究成果可為我省水土流失防治工作提供理論及數(shù)據(jù)參考。

1 研究方法及數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)概況

平順縣白馬小流域綜合觀測(cè)站在水土保持區(qū)劃上屬于北方土石山區(qū)一級(jí)區(qū)中的太行山山地丘陵二級(jí)區(qū)，三級(jí)區(qū)劃為太行山西南部山地丘陵保土水源涵養(yǎng)區(qū)，屬于太行山國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)治理區(qū)，行政區(qū)劃屬平順縣青羊鎮(zhèn)白馬村，監(jiān)測(cè)點(diǎn)碼CF1421534130。流域?yàn)榈湫捅狈酵潦絽^(qū)，屬海河流域濁漳河水系，暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，多年平均降水量628.9 mm，多年平均氣溫9.1℃，大于10℃積溫3 177.5℃，多年平均蒸發(fā)量1 631.6 mm，平均風(fēng)速2.3 m/s，無(wú)霜期125 d。土壤侵蝕類型以水蝕為主。按照徑流場(chǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)要求，依據(jù)流域地形地貌特點(diǎn)，選擇自然坡面中部坡位以上的半陽(yáng)坡坡段，地質(zhì)構(gòu)成主要為奧陶系，基巖為石灰?guī)r，土壤類型為石灰性褐土，土層厚度0～50 cm，坡面植被主要為天然灌草和人工側(cè)柏林。徑流小區(qū)由一期措施小區(qū)和二期坡長(zhǎng)小區(qū)組成。

1.2 徑流小區(qū)情況

一期共布設(shè)10 個(gè)徑流小區(qū)，水平投影5×20 m，坡度均為18°20'，坡向210°。其中，植物措施小區(qū)5 個(gè)，工程措施小區(qū)5 個(gè)。小區(qū)上部設(shè)截水溝，以防外界徑流侵入，下部設(shè)集流槽和輸水管，邊界由混凝土預(yù)制板圍成，兩側(cè)設(shè)1.2 m 隔離帶。設(shè)立二級(jí)分水量水桶，按20 a 一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)集流槽、輸水管、分（集）水筒斷面。筒體用0.7 mm 厚鐵皮卷制而成，圓柱形結(jié)構(gòu)，直徑400 mm，高600 mm，筒內(nèi)設(shè)有活動(dòng)鐵絲網(wǎng)，起平波消能作用。筒體前方設(shè)計(jì)1 排9 個(gè)Φ20 mm 分流孔，分流孔高度400 mm，集流槽及分水箱頂部加蓋處理，筒體依次編號(hào)。各小區(qū)分流桶和集流桶編號(hào)依次為A1、A2、A3，B1、B2、B3，C1、C2、C3，D1、D2、D3，E1、E2、E3，F(xiàn)1、F2、F3，G1、G2、G3，H1、H2、H3，I1、I2、I3，J1、J2、J3。

植物措施小區(qū)：設(shè)立1 個(gè)裸地小區(qū)（A）（無(wú)植被覆蓋），植被蓋度為0%；生物措施小區(qū)4 個(gè)：（B）自然荒坡（自然植被），植被蓋度為45%；（C）人工種草（白羊草），植被蓋度為35%；（D）灌木（黃刺梅），植被蓋度為86%；（E）喬木（山桃），植被蓋度為21%；

工程措施小區(qū)：（F）魚鱗坑（側(cè)柏），植被蓋度為33%；（G）水平溝（側(cè)柏），植被蓋度為33%；（H）水平階（側(cè)柏），植被蓋度為24%；（I）隔坡梯田（側(cè)柏），植被蓋度為34%；（J）石坎梯田（側(cè)柏），植被蓋度為54%。

1.3 監(jiān)測(cè)內(nèi)容與方法

1.3.1 降雨

降雨觀測(cè)主要是日降雨量、次降雨量、降雨過(guò)程等。主要監(jiān)測(cè)指標(biāo)有：歷時(shí)、平均降雨強(qiáng)度、最大I30分鐘、I60分鐘雨強(qiáng)、降雨侵蝕力等；

采用翻斗式自記雨量計(jì)觀測(cè)，每日8 時(shí)為日界，準(zhǔn)時(shí)觀測(cè)，記錄降雨過(guò)程，監(jiān)測(cè)降水量、降雨歷時(shí)、平均降雨強(qiáng)度，最大30 min 雨強(qiáng)、最大60 min 雨強(qiáng)、降雨侵蝕力等指標(biāo)。

1.3.2 徑流和泥沙

徑流監(jiān)測(cè)小區(qū)主要觀測(cè)指標(biāo)有：降雨、徑流、泥沙、植被覆蓋度（郁閉度）、植被平均高度、土壤含水量等。

徑流泥沙觀測(cè)主要包括徑流量和土壤流失量，主要監(jiān)測(cè)指標(biāo)有小區(qū)徑流量、徑流深、徑流系數(shù)、含沙量、土壤流失量等。

徑流量：每次降雨產(chǎn)流結(jié)束后，對(duì)各產(chǎn)流監(jiān)測(cè)小區(qū)分流桶和集流桶的水位進(jìn)行測(cè)量，計(jì)算小區(qū)次降雨徑流總量。

含沙量：每次降雨產(chǎn)流結(jié)束后，對(duì)各產(chǎn)流監(jiān)測(cè)小區(qū)分流桶和集流桶進(jìn)行泥沙取樣。泥沙采樣時(shí)，將分（集）流桶渾水充分?jǐn)噭?，根?jù)徑流量多少，每桶取1～3 個(gè)樣，對(duì)所采樣品進(jìn)行編號(hào)、測(cè)量、靜置、烘干和稱重，然后計(jì)算平均含沙量；集流槽內(nèi)泥沙烘干后稱重，計(jì)入小區(qū)總的泥沙重。

1.3.3 土壤含水量

土壤含水量：采用TDR 法進(jìn)行土壤含水量的測(cè)定，每測(cè)次在小區(qū)上、下部位10～15 cm 深度進(jìn)行測(cè)定。

1.3.4 田間管理

每年3 月對(duì)小區(qū)坡面進(jìn)行平整（盡可能減少坡面擾動(dòng)），部分小區(qū)雜草雜灌進(jìn)行藥除，對(duì)隔離帶、集流槽、導(dǎo)流管等進(jìn)行雜物清理，對(duì)小區(qū)邊界墻進(jìn)行檢修維護(hù)，整修工程措施小區(qū)的工程措施，檢查維修小區(qū)坡面上游截流槽、小區(qū)外圍鐵絲圍欄等，觀測(cè)房屋修繕，小區(qū)邊界和監(jiān)測(cè)區(qū)內(nèi)道路維修。6-7 月對(duì)裸地小區(qū)A 雜草進(jìn)行藥除，對(duì)措施小區(qū)樹木出露邊界部分進(jìn)行修剪，填堵小區(qū)鼠兔洞窩；8-9 月檢修因降雨可能造成的措施損壞，10 月底-11 月初測(cè)量本年度小區(qū)植物生長(zhǎng)量情況，對(duì)分（集）流桶、集流槽及蓋板進(jìn)行維護(hù)修繕。

2 監(jiān)測(cè)成果

2.1 降雨分析

2017-2021 年，降水日數(shù)，降雨次數(shù)，導(dǎo)致產(chǎn)流的降雨次數(shù)，侵蝕性降雨次數(shù)，侵蝕性降雨量，最大日降雨，最大降雨侵蝕力，年降水總量，年降雨侵蝕力匯總情況見表1。

表1 2017-2021 年降水特征統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)表1，2021 年產(chǎn)流降雨次數(shù)最多，侵蝕性降雨次數(shù)、侵蝕性降雨量、年降雨侵蝕力也均為5 a 中最大。與2017-2021 年5 a 的均值相比，降水日數(shù)增加15 d，增幅26%，降雨次數(shù)增加9 次，增幅20%，導(dǎo)致產(chǎn)流的降雨次數(shù)增加3 次，增幅29%，侵蝕性降雨次數(shù)增加5 次，增幅30%，侵蝕性降雨量增加542.2 mm，增幅111%，最大日降雨增加20.2 mm，增幅26%，最大降雨侵蝕力增加252.6 MJ·mm/ha·h，增幅37%，年降雨總量增加539.2 mm，增幅84%，年降雨侵蝕力增加3 290.4 MJ·mm/ha·h，增幅124%。侵蝕性降雨量從大到小排列年份為2021 年，2018 年，2020 年，2019 年，2017 年。

2.2 產(chǎn)流產(chǎn)沙分析

各徑流小區(qū)2017-2021 年徑流深和土壤流失量見表2 和表3。

表2 各徑流小區(qū)2017-2021 年徑流深 單位：mm

表3 各徑流小區(qū)2017～2021 年土壤流失量 單位：（t/hm2）

從表2 可知，A 小區(qū)（無(wú)植被，植被蓋度為0%）歷年徑流深在10 個(gè)小區(qū)中均為最大且遠(yuǎn)大于其他小區(qū)徑流深。5 a 中，其他小區(qū)年度徑流深接近，說(shuō)明降雨量對(duì)裸地小區(qū)徑流深影響大于其他有水保措施的小區(qū)。植物處理小區(qū)中，C 處理徑流深最大，其次為D 處理、E 處理，B 處理徑流深最小。形成徑流方面，自然植被效果優(yōu)于喬木，灌木，草類效果最差。工程措施小區(qū)中，徑流深排序?yàn)椋篒 處理＞F 處理＞J 處理＞G 處理＞H 處理。由此可以看出，形成徑流方面，水平階效果優(yōu)于水平溝，其次為石坎梯田，再次為魚鱗坑，最后為隔坡梯田。

由表3 可以看出，A 小區(qū)（無(wú)植被，植被蓋度為0%）土壤流失量最大，且遠(yuǎn)大于植物措施和工程措施處理徑流小區(qū)的土壤流失量。

對(duì)比B、C、D、E 4 種植物措施處理，C 處理（白羊草，植被蓋度為35%）土壤流失量大于B、D、E 處理，B、D、E 3 種處理的土壤流失量接近。說(shuō)明在保土方面，自然植被、喬木、灌木的效果要優(yōu)于白羊草。

對(duì)比F、G、H、I、J 工程措施處理結(jié)果，F(xiàn) 和I 處理接近，G、H、J 處理接近，F(xiàn) 和I 處理結(jié)果大于G、H、J 處理。說(shuō)明在保土方面，水平溝、水平階、石坎梯田處理優(yōu)于魚鱗坑和隔坡梯田。

結(jié)合2017-2021 年降雨量分析認(rèn)為，徑流深和土壤流失量與降雨量成正比例關(guān)系。2021 年降雨量大，各徑流小區(qū)徑流深、土壤流失量均較大。

2.3 效益分析

以2021 年為代表分析各小區(qū)蓄水保土效益情況見表4。從表4 可得，相較于A 小區(qū)（裸地小區(qū)），植物措施在蓄水保土效果方面，自然植被＞喬木＞灌木＞白羊草。工程措施在蓄水保土效果方面，水平溝、水平階、石坎梯田優(yōu)于魚鱗坑和隔坡梯田。

3 結(jié)語(yǔ)

3.1 產(chǎn)流分析結(jié)果

形成徑流方面，植物措施自然植被效果優(yōu)于喬木，灌木，草類效果最差。工程措施水平階效果優(yōu)于水平溝，其次為石坎梯田，再次為魚鱗坑，最后為隔坡梯田。

表4 各小區(qū)蓄水保土效益情況表

3.2 產(chǎn)沙分析結(jié)果

保土方面，植物措施自然植被、喬木、灌木的效果要優(yōu)于白羊草。工程措施水平溝、水平階、石坎梯田優(yōu)于魚鱗坑和隔坡梯田。

3.3 效益分析結(jié)果

植物措施在蓄水保土效果方面，自然植被＞喬木＞灌木＞白羊草。工程措施在蓄水保土效果方面，水平溝、水平階、石坎梯田優(yōu)于魚鱗坑和隔坡梯田。