小流域水土保持措施及效果_王开位.pdf

河南水利与南水北调 2023年第5期水生态文明小流域水土保持措施及效果王开位，唐正斌，刘和民（河北省地质矿产勘查开发局第四水文工程地质大队，河北 沧州 061000）摘要：以小流域河段为研究对象，分析降雨条件下流域的流沙变化规律，研究流域水土保持措施及实施效果，结果显示：5月份流域的植物正处于生长阶段，植被的密度较低，对水土流失的抑制效果较差，输沙量较大。通过对比治理前后的输沙模量，在相同的年均降水量下，水土保持措施能有效改善流域的水土流失情况，即使在降雨量较大时，径流量与单侵蚀量也能保持在较低范围内。研究结果可为流域水土保持治理提供参考。关键词：小流域；水土保持；输沙模量中图分类号：TV141+3文献标识码：A文章编号：1673-8853（2023）05-0013-021工程概况某小流域为亚热带季风气候，四季分明，气候温和，雨量充沛，日照充足无霜期达9个月。以绿洲潮土、风沙土为主，大部分地区属于荒漠地带，其水文气象如表1所示。该流域呈蒲扇形，全流域面积 48 m2，多年平均流量为15 m3/s。该地区全年有三个明显的多雨期，即4-5月春雨，6-7月梅雨，8-9月台风秋雨。流域地形呈锅形，四周为丘陵山区，占80%；中间腹部为低洼圩区和河湖水面，占20%。地势从南向北倾斜，上游坡度和扇面大，中下游坡度缓，共有大小十六条支河汇入，是一个典型的一干多支树状型河道。2研究方法选取该地区水土保持实验站的观测数据，分析降雨条件下流沙变化规律及水土保持措施效果。流域自1982年开始水土保持治理，主要开展植树造林及梯田建设等工作，通过以上水土保持措施，人工草地、疏林地等土地利用比例显著提高，坡耕地，幼林地及未利用地所占的比例有所下降，对比2004年的流域内森林覆被率可得，其所占比例提升了9.63%。为分析水土保持措施的治理效果，对该流域的输沙量、输沙模数进行监测，采用的监测方法为一点法取样，分析不同径流量对流域输沙量的影响，其值径流量采取接流筒按体积法进行测量。3小流域水土保持治理对侵蚀产沙的影响3.1不同时期降水量与输沙量的关系为分析水土保持措施对该流域侵蚀铲砂的影响，首先需分析该流域降水量与输沙量之间的关系，根据相关水文地质材料可得出该流域1983-2004年各月的平均降水量与输沙量（即为一定时段内通过该流域某一断面的泥沙的重量，t）曲线，如图1所示。不同月份的降雨量存在一定的差异性，随着月份的增大，地区的降雨量呈先增大后减小的趋势，该地区的降雨主要集中于5-9月，其中，8月的降水量有最大值，其值为90.30 mm，12月的降水量最小，其值为4.32 mm；流域的输沙量与降水量的变化趋势类似，当月份为5-9时，该流域的输沙量较大，随着月份的增大，该流域的输沙量呈先增大后减小的趋势，其中，5月的输沙量有最大值，其值为8 754 t。结合该地区的降雨量分析作者简介：王开位（1973.8），男，高级工程师，研究方向：水文地质、工程地质和岩土工程。平均气温/10年均降雨量/mm236.70年均蒸发量/mm1 800年日照时数/h2 750无霜期/d210年均最大风速/（m/s）37表1水文气象情况表Measures and Effects of Soil and Water Conservation in Small WatershedsWANG Kaiwei,TANG Zhengbin,LIU Hemin（4th Hydrogeological Engineering Brigade,Hebei Geological and Mineral Exploration and Development Bureau,Cangzhou 061000,China）Abstract：Taking the small watershed river section as the research object,this paper analyzes the changing rule of shifting sand in thewatershed under the condition of rainfall,and studies the watersheds soil and water conservation measures and their implementationeffects.The results show that the plants in the watershed are in the growing stage in May,with low vegetation density and poorinhibition effect on soil erosion,resulting in a large amount of sediment transport.By comparing the sediment transport before andafter the implementation of conservation measures,soil and water conservation measures can effectively improve soil and water lossunder the same annual average precipitation.Even when the rainfall is large,the runoff and single erosion can also be kept in a lowerrange.The results can provide reference for soil and water conservation control in the watershed.Key words：small watershed;soil and water conservation;sediment transport modulus13河南水利与南水北调 2023年第5期水生态文明可得，输沙量与降水量间存在一定的相关关系，当降雨量较大时，该流域的输沙量较大。当降雨量最大时，该月对应的输沙量为5 877 t；这是由于，当时间为5月时，该地区的植物正处于生长阶段，此时植被的密度较低，对水土流失的抑制效果较差，导致输沙量较大。为进一步分析降水量与水土流失间的关系，研究该流域水土保持措施的实施效果，分析不同年份的输沙模数（即为某一时段内流域输沙量与相应集水面积的比值）及降水量的变化情况，如图2所示。不同年份的降水量具有一定的差异性，其中，当时间为1984年时，该地区的年均降水量最大，其值为856 mm；当时间为1996年时，该地区的年均降水量最小，其值为411 mm。分析该地区不同年份的输沙模数变化可得，当年份为1985年时，该流域的输沙模数最大，其值为16 523 t/（km2 a），随着时间的增大，该流域的输沙模数逐渐减小，当时间为1996年时，该流域的输沙模数有最小值，其值为342 t/（km2 a）。说明采取水土保持措施对于该流域的水土流失现象有显著的改善效果。结合降水量与输沙模数的变化分析可得，在水土流失治理前期，降雨量与输沙模数呈正相关关系，当降水量较大时，其对应的输沙模数较大，随着水土保持治理的进行，即使该流域的降水量较大，其输沙模数仍保持在5 000 t/（km2 a）以内，对比治理前后的输沙模数可得，在相同的年均降水量下，治理前后的输沙模数差距为34.20%，说明水土保持措施能有效抑制水土流失。3.2不同时期径流量与输沙量的关系为分析该流域输沙量与径流量之间的关系，根据该地区水土保持实验站的观测数据，研究1983-2004年月平均输沙量与径流量的变化规律，结果显示，月平均输沙量与径流量的变化曲线具有一致性，随着时间的增大，其曲线变化趋势呈先增大后减小的趋势，当时间为5月时，该流域的输沙量最大，其值为9 143 t；当时间为9月时，该流域的径流量最大，其值为6.36万m3。该流域的输沙量与径流量均集中于5-9月，说明输沙量与径流量间存在一定的相关关系，但是最大径流量所对应的输沙量并非该流域的月均最大输沙量，这是由于，当时间为5月时，该流域的植被郁闭度较小，导致植物对水土保持的贡献较小，随着时间的增大，该流域植被生长逐渐茂盛，即使其径流量较大，植物也可抑制水土流失，降低该流域的输沙量。为进一步分析径流量与水土流失间的关系，研究该流域水土保持措施的实施效果，分析不同年份的输沙模数及径流模数的变化情况，结果显示，当时间为1983-1985年时，该流域的输沙模数及径流模数较大，输沙模数与径流模数的变化趋势类似，随着时间的增大，二者总体呈先增大后减小的趋势，当时间大于1985年时，该流域的输沙模数减小趋势显著，说明采用水土保持措施能有效控制该流域的水土流失，在该流域径流模数较大的情况下，其输沙模数仍小于5 000 t/（km2 a），说明在采取相关水土保持措施后，径流模数对输沙模数的影响较小。3.3不同时期降水量与侵蚀产沙的关系分别拟合该流域的降雨量-径流量曲线及降雨量-单位面积侵蚀量。结果显示，在水土保持前期（1983-1986年），降雨量-径流量曲线的拟合效果较差，其曲线与各点间的离散程度较高，在水土保持末期（1998-2004年），降雨量-径流量曲线的拟合效果较优。降雨量与径流量间呈正相关关系，随着降雨量的增大，该流域的径流量逐渐增大；对比不同时期的降雨量-径流量可得，在水土保持前期，降雨量-径流量曲线增长趋势显著，随着治理时间的增大，降雨量-径流量曲线变化趋势逐渐趋于平缓，说明随着水土保持措施的进行，降雨量对径流量的影响逐渐减小。不同阶段的降雨量-单位面积侵蚀量曲线变化趋势具有一致性，降雨量与单位面积侵蚀量呈正相关关系，随着降雨量的增大，该流域的单位面积侵蚀量逐渐增大。对比不同治理时期的降雨量-单位面积侵蚀量曲线可得，在治理的前期，降雨量-单位面积侵蚀量曲线的斜率较大，增长趋势较为显著，随着治理过程的进行，其曲线变化趋势逐渐趋于平缓，说明在水土保持末期，降雨量对侵蚀产沙的影响较小，水土保持措施能有效控制该流域的水土流失，即使在降雨量较大时，该流域的径流量与单位面积侵蚀量也能保持在较低范围内，且降雨量的增大对以上两种参数的影响较小。4结语在水土流失治理前期，降雨量与输沙模数呈正相关关系；水土流失治理末期，降雨量对侵蚀产沙的影响较小。水土流失因素与气候、地貌、土壤类型等因素有关，因此在治理过程中，应结合水土流失成因进行综合治理。参考文献：1 年海龙.利用综合评分法对比选方案进行水土保持评价以某高速公路工程为例 J.黑龙江水利科技，2022，50（8）.收稿时间：2023-1-16编辑：雍友玉图1各月的平均降水量与输沙量曲线图图2不同年份的输沙模数及降水量的变化图14