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影响水土流失的因素

2012-04-12杨才敏

山西水土保持科技 2012年3期
关键词:风蚀水保径流量

杨才敏

(山西省水土保持科学研究所)

影响水土流失的因素,不外乎两个方面:一是自然因素,二是人为因素。自然因素是引发水土流失的基础动因,人为因素造成水土流失加剧,并形成程度不同的危害。

一、自然因素

(一)地质因素

早在远古时代,由于地质构造、造山运动和海陆变迁的影响,形成了形态各异的侵蚀地貌。所以,地质因素是造成水土流失最为基础的自然因素之一。再者,岩石的种类与岩性差异,直接影响着透水性、风化强弱、成土速度和抗蚀性能。

(二)地形因素

水土流失与地形因素密切相关。影响水土流失的地形因素主要表现在三个方面:一是坡度,二是坡长,三是坡面的不均匀性。一般来说,坡度越大,造成的水土流失也越严重;坡长越长,造成的水土流失亦也越严重;由于坡面的不均匀性,凹凸不平,容易造成水流汇集,形成严重冲刷。据山西省水保所的观测资料:1°-5°坡耕地,年径流量102.0 m3/hm2,年冲刷量3.75 t/hm2;而6°-20°坡耕地,年径流量124.5 m3/hm2,年冲刷量28.2 t/hm2;前者与后者相比,径流量与冲刷量分别增大22.1%和652.0%。12°-29°坡耕地,坡长 7 m的年土壤侵蚀量52.5 t/hm2,坡 长 14 m 的 年 土 壤 侵 蚀 量149.4 t/hm2,后者比前者提高297%。

(三)土壤因素

土壤是水土流失的主要对象。不同土壤,由于其质地、结构、肥力等的差异,造成的水土流失量悬殊很大。据山西省水保所的观测资料:黄土荒坡年均径流量260.0 m3/hm2,年均冲刷量248.0 t/hm2;红土荒坡年均径流量422.0 m3/hm2,年均冲刷量165.0 t/hm2;前者与后者相比,径流量小而冲刷量大,主要原因就是因为土壤类型不同所致。

(四)降水因素

降水是引发水土流失最为重要的基础动因。降水对水土流失的影响,主要表现在两个方面:一是雨型,二是雨量。我省属半湿润半干旱区,年降水量500 mm左右,且高度集中在5-9月,雨型多属短历时高强度暴雨,这是造成水土流失严重的主要原因。从雨量上看,由于土壤水库蓄水量的有限性,若超过其最大蓄水容量,即使雨强不大但降雨历时长时也会造成一定的水土流失。为较准确地说明降水对水土流失的作用,我们把能产生径流,造成水土流失的降雨叫做侵蚀性降雨。据山西省水保所20世纪50-60年代在离石羊道沟的多年观测资料,每年平均产生侵蚀性降雨8次,降雨量177.5 mm,占年均降水量的35%。侵蚀性降雨的特征为:历时短(4-6 h),属中到大雨量(40-100 mm),高雨强(5-20 mm/h)。据研究资料,坡耕地产生侵蚀的基本雨量标准为8.1 mm。暴雨产生的侵蚀量占总侵蚀量的90%以上。1 a中,土壤侵蚀量主要是由汛期的1-2次暴雨造成的。据山西省水保所对羊道沟15 a的观测资料分析,一次暴雨产生的土壤侵蚀量占年侵蚀总量45%以上的有12 a。

(五)风力因素

大风是是造成严重风蚀的主要动力。山西由于地势较高,起伏较大,受山脉走向影响,当气流经过时易使风速加大,形成大风天气。大风天气多发生在10月中旬到翌年4-5月间,风力一般可达6-8级,有时达10级以上。1 a中,以春季(3-5月)风速最大,8级以上大风(风速≥17 m/s)日数40% -50%出现在春季。晋西北是我省的主要风蚀区,年6级以上大风日数40-60 d。据大同市水保所在右玉县的定位观测资料,风速与风蚀量高度相关:当风速为6 m/s时,农地出现扬沙现象;风速为10 m/s时,风蚀量为6 m/s时的6.5倍;风速为17 m/s时,风蚀量为10 m/s时的43倍。1 a中,3-5月风蚀量占年风蚀量的84.3%。年风蚀量主要是由少数几次大风引起的。1983年3月15日一次8级大风,风蚀量占年风蚀总量的50%;1984-1985年3-4月间的5次8级以上大风,风蚀量占年风蚀总量的70%。

(六)温度因素

温度虽然不是造成水土流失的直接气象因子,但温度变化可影响岩石风化,为水蚀和风蚀提供基础物质。温度上升融化雪水,可形成地表径流,产生一定的冲刷。温度对土壤侵蚀的主要作用是参与重力侵蚀,当土体和岩石中含有一定水分,温度骤冷骤热突变时,作用更加明显。春季冷暖变化剧烈,常因地表的冻融作用而诱发坡面的泻溜、崩塌等重力侵蚀严重发生。在我省第三纪红土出露地区,由于“秋湿”、“冬冻”和“春融”的冷冻湿热变化,往往以泻溜形式在沟道中形成大量堆积物,为“夏冲”准备了丰富的物质,致使黄土地区每年的第一、二次洪水的侵蚀量占到年侵蚀量的70%-80%。

(七)植被因素

天然植被其枝叶可截持并改变一部分降雨的形式,使地面免遭雨滴直接打击,增加土壤入渗量。同时,枯枝落叶覆盖地面,可保护土壤,拦蓄降水,减少径流冲刷。植被对水土流失的影响主要与覆盖率密切相关。据山西省水保所1989年在方山县马坊乡的试验资料,天然沙棘林地郁闭度85%,地面坡度19°,地表枯落物量 9 945 kg/hm2,人工模拟降雨45 min降雨73 mm,林地比裸地减少径流量85.2%,减少冲刷量98.4%。另据山西省水保所多年的试验资料,植被覆盖度在60%以上时,减水减沙效益显著且稳定,60%植被覆盖度可作为植物防治水土流失的临界值。

二、人为因素

人为因素对水土流失的影响,主要表现在不合理地利用土地和工矿企业与开发建设项目在建设和生产运行过程中随意弃土弃渣、破坏植被上,可简单概括为“四乱一过一铲”。

(一)乱砍滥伐

主要对森林植被而言。据资料,全国每年消耗森林资源总量约6亿m3,相当于每年材积量的3倍,超计划消耗量9倍。据山西省林业部门的估计,夏商以前全省森林覆盖率高达70%以上,西周至春秋战国时期在50%-70%之间,秦汉魏晋至南北朝时期为40% -50%,唐宋辽金元时期为30% -40%,明初为30%左右,明中叶骤降到15%,明末清初又降至约10%,1949年仅为2.4%。森林残遭破坏,致使地表裸露,失去保护,气候恶化,风沙成灾,造成严重水土流失。

(二)乱开滥垦

由于广种薄收的传统陋习,陡坡开荒扩种现象屡禁不止,局部地区呈愈演愈烈之势。因为毁林毁草开荒,地表植被惨遭破坏,导致水土流失加剧,结果造成越垦越穷,越穷越垦,陷入恶性循环。

(三)乱挖滥采

由于眼前利益的驱驶,不少地方不经报批,随意开山采石,乱开小煤窑,私开矿藏。因缺乏合理布局,不仅造成资源的惊人浪费,而且大多不采取任何防护措施,造成严重的人为水土流失,既恶化了生态环境,又抑制了乡镇企业与个体私营企业的发展。

(四)乱堆乱放

电力、交通、冶金、煤炭、建材等部门,在山区、丘陵区兴建工程或进行生产时,对其产生的弃土、废石、废渣等固体废弃物,不按指定地点堆放,随意就近倾倒于河流、沟道之中,既污染水源,影响行洪,又增加了河道输沙,加剧了水土流失。

(五)过度放牧

主要指草原而言。由于保护不力,加之牧区牲畜增长过快,致使草地超载放牧,使我国草原资源严重退化,草质变劣,产草量下降,部分已严重沙化,形成严重的土壤侵蚀。

(六)铲除草皮

我国北方与西北地区属燃料缺乏区,不少农民常常铲草皮烧水煮饭。加之干旱缺水,地表植被难以恢复,导致水土流失加剧。

上述几种情况,除铲除草皮外,其他在我省均严重存在。据调查,全省平均每年采石破坏地表植被5 000多hm2,毁坏森林3.34万hm2,开荒扩种与轮荒13.3万hm2。每年因生产建设占地3 497 hm2,弃土弃渣1.3亿t,其中城市垃圾500多万t,煤矸石1 200多万t,钢铁生产弃渣2 200万t,有色金属行业排放尾矿尾渣450万t,建材生产弃土弃渣6 279万t,山区修路与农民住宅建设倾倒土石废渣1 800万t,火力发电排放粉煤灰 308万 t,其他弃渣250万t。平均每年增加河道泥沙6 000万t,大部分属全流失量,占全省总输沙量的13.2%。严重的人为水土流失如不加以防治,将会给工农业生产、居民生活和生态环境带来日益严重的危害。

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