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水蚀风蚀交错带小流域生态环境综合治理模式研究

来源:中国环境资源网  作者:中国自然资源学会  更新时间:2005-11-21 10:43:21   

提 要 水蚀风蚀交错带是黄土高原侵蚀最严重的地区和黄河下游河床粗泥沙的主要来源区,其生态环境脆弱、治理难度大,加之晋陕蒙能源基地的大规模开发,也带来了新的环境问题。鉴于治黄和煤田开发及生态环境整治的紧迫需要,以水蚀风蚀交错带六道沟小流域为试区,分析研究了该区水蚀风蚀时空分布规律及脆弱生态环境特征,提出以防治水蚀和风蚀为中心,以提高生态经济效益和持续发展为目标,以基本农田优化结构和高效利用及植被建设为重点,建立具有防蚀固沙兼高效生态经济功能的大农业复合生态系统综合治理模式,取得了良好的社会与经济效益。

关键词 水蚀风蚀交错带;小流域;水蚀风蚀时空特征;治理模式

中图分类号 S157.1

文献标识码 A

文章编号 1000-3037(2000)01-0097-04

  水蚀风蚀交错带是黄土高原比较独特的自然地带,该地区气候变化剧烈,地形和产沙地层复杂,植被退化,加之人为不合理的开垦和放牧,造成了以水土流失和土地沙化为突出问题的脆弱生态环境综合景观[1]。通过“七五”考察研究查明[2],黄土高原侵蚀最严重的地区,不是出现在降雨量最多的水蚀地区,而是在降雨量为 400mm 左右的水蚀风蚀交错带,面积约 10万km2。其中晋陕蒙接壤区则为强烈侵蚀中心,年土壤侵蚀模数多在 1.5~2.0万t/km2,黄土高原最大侵蚀模数和最高含沙量均出现在这一地区。该区又是黄河下游河床粗沙的主要来源区,同时还蕴藏着丰富的优质煤炭资源。从治黄和煤田开发及生态环境整治的紧迫需要出发,以防治水蚀风蚀为中心的小流域综合治理具有重要的实际意义。

  六道沟小流域地处该区的中心,属典型的水蚀风蚀脆弱生态区,其自然和社会经济状况均具有代表性。因此,通过六道沟小流域综合治理模式的研究和探索,将对于类似地区大面积整治和煤炭开发区的持续发展起到良好的示范推广作用。

1 环境背景

  六道沟流域位于东经 110°21′~110°23′,北纬 38°46′~38°51′,海拔高度 1081.0~1273.9m。流域面积 6.89km2,主沟长 4.21km,自南而北流入窟野河一级支流三道河。流域辖 4 个自然村,人口 468 人,人口密度 85 人/km2。该流域土壤侵蚀十分强烈,水土流失面积占 79.28%,侵蚀模数达 15040t/km2·a。流域气候变化剧烈,旱洪及沙尘暴灾害频繁。年均气温 8.4℃,年均降水 408.5mm,其中 6~9 月降水量占全年的 80.93%,而且多是大暴雨,最大日降水量为 132mm;降水年季变化大,最大降水量 8191.1mm,最小 106.8mm。区内大风日数年均 13.5d,最多达 44d,年均沙尘暴日 11.5d,最多达 22d。

  流域地貌类型为片沙覆盖的梁峁状丘陵,地形破碎,100m 以上的沟道密度达 6.45km/km2,沟谷面积占流域面积的 38.1%,梁峁坡上陡下缓,梁顶较为平缓,但易遭受风蚀。地面组成物质以沙黄土及夹有钙质结核层的老黄土为主,流域内片沙流沙覆盖面积为 12.05%。植被类型为干旱灌丛草原,天然植被已被破坏,残存天然草场多已严重沙化、退化,向荒漠化过渡[3]

2 水蚀风蚀时空分布特征

2.1 水蚀风蚀年内动态变化特征

  流域风蚀特征及风蚀量具有明显的时间变化规律,观测表明,流域内大风及沙尘暴日集中在 3~5 月,平均风速 2.8m/s,高于年平均值 2.2m/s;流域内起沙风速为 7.2m/s,以此值作为有效风蚀能计算,则 4、5 月有效风蚀能为强盛期。通过流域内风力作用、风蚀动能、坡向、土壤湿度、地面组成物质等综合因素的研究和风洞试验,建立六道沟流域风蚀流失量关系模型,得出流域年均风蚀模数为 1887.2t/km2,风蚀量以 4、5 月最大,分别占全年的 69.7% 和 29.56%,因此 4、5 月是风蚀作用最强烈的季节,即防治风蚀的关键期。

  流域内气象站及径流小区观测资料表明,其降水量集中,降雨强度大。5 年平均降水量 408.5mm,7~8 月降水量占年总量的 65.9%,1994 年高达 83.5%,大暴雨多发生在该期,其径流量和侵蚀量可占年总量的 97.5% 和 96.3%,故 7~8 月份为防治暴雨侵蚀的关键月份。按流域侵蚀产沙特征,可划分为 4~5 月份的风蚀及 7~8 月份的水蚀两个侵蚀产沙高峰期。另外,流域侵蚀与产沙不同期,风蚀为水蚀创造了条件,形成风蚀水蚀交互作用,相互促进的侵蚀方式,在冬春风蚀强烈季节,将风沙堆积于坡面切沟及冲沟沟道之中,当夏季暴雨来临,强烈的水蚀将沟坡中松散的风沙堆积物一起输入沟道和河道,加剧了水土流失。

2.2 水蚀风蚀空间动态分布特征

  流域内同一地形部位,水蚀风蚀交替进行,呈现水蚀风蚀的叠加侵蚀类型,由于坡度、坡向等因素的影响,水蚀与风蚀的强度不一致。从风向看,1~5 月和 9~12 月以 NW 风为主,6~8 月多为 SSE 风向。六道沟流域坡向面积表明[5],接受风力作用最强烈的是 NW(风蚀)和 SE 坡(风积流沙),再加上次强烈的 N、W 和 S 坡,合计占流域面积的 50.70%,应作为防治风蚀的重点部位。

  六道沟流域沟间地地面坡度多小于 15°,占沟间地面积的 98.49%,其中 8°以上坡地占 61.72%。梁峁坡顶部坡度一般小于 3°,虽然水蚀轻微,但风力强盛,特别是迎风坡遭受强烈风蚀,经测定,最大风蚀模数达 3万t/km2。NW 坡向梁峁坡,虽然坡度小于 15°,但因同时遭受强烈的风蚀和水蚀,土壤质地粗化,退化严重,甚至表面多为钙质结核或结盘,不得不弃耕。坡耕地径流小区观测资料表明:坡度

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