马德仓 海曈 罗晓斌 韩玉佩

摘 要：采用美国A.N.strahler提出的地貌几何定量数学模型分级方法，对彭阳县安家川流域内侵蚀沟道进行分级，并量算出每个沟道相应的地貌形态特征值，在此基础上结合该流域治理现状提出相应侵蚀沟道的治理模式，以期为同类地区侵蚀沟道治理提供借鉴。

关键词：侵蚀沟道;分级;形态特征;安家川流域

中图分类号 S157.1文献标识码 A文章编号 1007-7731（2021）06-0126-03

彭阳县处于黄河上中游，流域内地形复杂，地貌破碎，沟壑纵横，水土流失极为严重。通过对安家川流域侵蚀沟道进行分级分类研究，总结沟道治理模式，对彭阳县生态治理以及减少入黄泥沙具有十分重要的意义。

1 资料与方法

1.1 研究区概况 安家川流域位于彭阳县最北面（106°12′～106°40′E、35°54′～36°17′N），属黄土高原丘陵及沟壑区第二副区，流域面积672km2。流域涉及罗洼、小岔、冯庄3乡共26个行政村，2018年底总人口2.57万人，其中农业人口2.5万人。海拔1632～1930m，属温带半干旱地区，为典型的大陆性季风气候类型，多年平均降水量为382mm，多年平均气温7.2℃，最冷与最热处的平均气温在2.9～8.5℃，绝大部分地区在6～8.5℃;≥0℃年积温为2900～3600℃，持续时间230～260d，其中≥10℃的年积温在2200～2750℃，持续时间140～170d，无霜期120～160d，满足一般作物的热量要求。全年总辐射量为127.6kcal/cm2，日照总时数2518h，多年平均风速2.7m/s，最大冻土层深度1.5m。干旱少雨是当地最主要的气候特征。流域内地形复杂，地貌破碎，沟壑纵横，水土流失严重。

1.2 侵蚀沟道分级方法 采用美国A.N.strahler提出的地貌几何定量数学模型分级方法，利用1∶10000地形图，按照全国第一次水利普查的要求对面积在500hm2以上、长度≧500m的沟道进行分析研究。用CAD在1∶10000地形图上量算的方法进行沟道分级，第一级沟道为最小不可分支的支溝道;第二级沟道是由2个Ⅰ级沟道汇合组成的沟道;第三级沟道是由2个Ⅱ级沟道汇合组成的沟道。以此类推，直到把沟道划分完。安家川流域沟道分级详见图1及表1。

1.3 沟道分类状况 利用流域地形图对已经分级的沟道进行实地调查和量算，调查流域的治理情况和社会经济状况，在图上量出每个沟道的长度、沟道流域面积、沟豁面积、沟豁密度、沟道相对高差等，然后计算出每个沟道相应的地貌形态特征值[1]（地面割裂度、开析度、主支沟系数等）。

1.3.1 按侵蚀沟道的割裂状况分类 沟道的割裂状况用地面割裂度来反映。在一定的区域内，地面割裂度越高，说明沟豁面积大，沟谷面积越小，地形越破碎，水土流失面积越大，开发利用也越难，更需要加强配套治理措施。地面割裂度计算公式：

[G（%）=（A/S）×100] （1）

式中：[G]为地面割裂度（%）;[A]为沟豁面积（km2）;[S]为流域面积（km2）。

根据公式计算出[G]的平均值[G]和标准差[δ]n-1，然后计算出高于平均值1个标准差为一级，低于平均值1个标准差为一级，中间值为一级，将沟道划分为强度割裂型（[G]>[G]+[δ]n-1）、中度割裂型（[G]=[G][±][δ]n-1）、弱度割裂型（[G]<[G]-[δ]n-1）。计算结果见表2。

1.3.2 按侵蚀沟道的开析状况分类 沟道的开析状况反映沟道的开张程度。沟道的开析度越大，沟豁越开阔，沟坡就越平缓，沟道开发利用潜力大。沟道开析度计算公式：

[K=DH=1000ALH] （2）

式中：[K]为沟道开析度;[D]为沟道平均宽度（m）;[H]为沟道平均相对高差（m）;[A]为沟豁面积（km2）;[L]为沟道全长（km）。

根据公式计算出[K]的平均值[K]和标准差[δ]n-1，然后计算出高于平均值1个标准差为一级，低于平均值1个标准差为一级，中间值为一级，将沟道划分为开析型（[K]>[K]+[δ]n-1）、半开析型（[K]=[K][±][δ]n-）、深切型（[K]<[K]-[δ]n-1）。计算结果见表3。

1.3.3 按侵蚀沟道的主支沟状况分类 沟道的主支沟状况反映了沟道的支沟发育程度，也反映了流域沟道切割的程度，对沟道治理的作用很大。主支沟系数计算公式：

[R=L0/L] （3）

式中：[R]为主支沟系数;[L0]为主沟道长（m）;[L]为沟道全长（m）。

根据公式计算出[R]的平均值[R]和标准差[δ]n-1，然后计算出高于平均值1个标准差为一级，低于平均值1个标准差为一级，中间值为一级，将沟道划分为主沟型（[R]>[R]+[δ]n-1）、半主沟型（[R]=[R][±][δ]n-1）、支沟型（[R]<[R]-[δ]n-1）[2]。计算结果见表4。

2 结果与分析

通过利用1∶10000地形图对≧500m的沟道进行实地调查和量算，量出每个沟道的长度、沟道流域面积、沟豁面积、沟豁密度、沟道相对高差等，计算出每个沟道相应的地貌形态特征值，结果详见表5。由表5可知，安家川流域侵蚀沟道分为4级，根据不同的沟道分级及特性、沟道形态特征值及类型采取相应的治理模式。

2.1 Ⅰ级沟道 Ⅰ级沟道共126条，平均沟道长1935m，平均宽度1532.69m，高差183.47m，比降9.48%，沟道面积7847.49hm2，占流域面积的21%，属于开析型、弱度割裂、支沟型，地形比较平缓，应该以坡面治理为主进行治理为宜。实行封禁治理和退耕还林（草）相结合，植物措施和工程措施相配套。荒山应易林则林、易封则封，山顶采用植物围栏和工程围栏相结合封山禁牧，山坡采用“88542”水平沟工程整地（沿等高线开挖宽80cm、深80cm的水平沟，活土保留，死土拍实外埂，埂高50cm、埂顶宽40cm、将保留的活土与沟内侧上方表土铲下拍碎，填入水平沟，做成反坡梯田，平整田面宽度达到2m），田面栽植红梅杏、山桃、沙棘等耐旱的灌木林和经济林，田埂穴种柠条;坡耕地应易退则退、易改则改，把坡度<15°的坡耕地修成水平梯田，20°>坡度>15°的坡耕地修成隔坡梯田，坡度>20°的坡耕地退耕还林（草）。沟道布设顶底对应平齐的土谷坊，防止沟底冲刷，抬高沟底，减缓沟床，使水流速度减缓。Ⅰ级沟道以上形成山顶封禁戴帽子、山坡工程系带子（水平梯田工程和水平沟整地工程）、沟道谷坊拦泥固土的治理模式，形成就地拦蓄、减缓水流冲刷的第一道防线。

2.2 Ⅱ级沟道 Ⅱ级沟道共20条，平均沟道长4604.00m，平均宽度489.69m，高差70.25m，比降1.53%，沟道面积1442.88hm2，占流域面积的32%，属于开析型、弱度割裂、支沟型，地形比较平缓，在治理坡面的同时考虑沟道治理，应以坡面治理和中小型淤地坝相结合治理为宜。坡面采用“88542”水平沟工程整地和穴状整地（60cm×60cm鱼鳞坑），栽植刺槐、山桃等耐旱的喬灌混交树种，主沟道布设一定比例的中小型淤地坝，拦挡Ⅱ级以上沟道泥沙，使中小型淤地坝形成一定规模的淤地面积。增加基本农田，发展农业生产，坝路结合，便利山区道路交通，改善当地生产生活条件，巩固退耕还林（草）成果，达到退耕而不减产。初步形成坝系布局，拦泥保土，稳定沟坡，制止沟岸扩张、沟底下切，减轻沟道侵蚀，形成沟道治理的第2道防线。

2.3 Ⅲ级沟道 Ⅲ级沟道共6条，平均沟道长5054.85m，平均宽度299.47m，高差48.00m，比降0.95%，沟道面积562.96hm2，占流域面积的62%，属于半开析型、中度割裂、半主沟型，地形比较陡，沟道比较平缓，坡面治理难度大。要注重沟道治理，在沟头布设沟头防护，遏制沟头延伸。结合上游Ⅱ级沟道，划分成6条小流域坝系，布设中型淤地坝和控制性骨干坝，参考当地毗邻的小流域坝系配置布设，中型淤地坝单坝控制面积一般为0.8～2.0km2，骨干坝单坝控制面积一般为3～8.0km2，骨干坝均采用“三大件”。遏制沟头延伸，做到“滞洪排清”，抬高侵蚀面，确保泥沙不出沟。形成以骨干坝为框架、中小型淤地坝为单元的小流域坝系，达到上游泥沙不出沟的第3道防线。

2.4 Ⅳ级沟道 Ⅳ级沟道共2条，平均沟道长21934.55m，平均宽度422.31m，高差190.00m，比降0.87%，沟道面积1592.72hm2，占流域面积的86.02%，属于深切型、强度割裂、主沟型，地形比较破碎、比较陡，沟道较平缓，治理难度大，开发治理难。在沟道两岸平坦地势栽植柳树、杨树、刺槐等乔木林，适宜在主沟道有条件的地方修建控制性骨干坝或小型水库，滞洪蓄水，合理使用水资源，使整个流域层层设防，即拦挡入黄泥沙，又可以作为彭阳县北部片区应急水源，形成安家川流域沟道治理的最后一道防线。整个流域形成“山顶封禁戴帽子，山坡工程系带子，沟道库坝穿靴子”的治理模式，为黄河流域生态保护和高质量发展奠定坚实基础。

参考文献

[1]吴淑芳，吴普特，宋维秀，等.坡面调控措施下的水沙输出过程及减流减沙效应研究[J].水利学报，2010，41（7）：870-875.

[2]张松柏.庆阳市董志塬水土保持对策研究[J].西北农林科技大学学报：社会科学版，2012，12（2）：67-72. （责编：徐世红）