森林對(duì)降雨徑流的影響

莫興東,張連翔,李秋月

(1.木蘭縣白楊木灌區(qū)灌溉管理站,黑龍江木蘭 151943;2.佳木斯水文局,黑龍江 佳木斯 154002; 3.哈爾濱水文局,哈爾濱 150010)

有森林地區(qū),在降雨時(shí)所有雨量不能直接到達(dá)地面,樹木的枝葉對(duì)降雨量有一定的攔截,被攔截的雨量耗于蒸發(fā)。雨水使枝葉飽和后才落到地面。由于森林?jǐn)r截降雨作用,使到達(dá)地面的降雨量減少,對(duì)降水和徑流都是一種損失。森林枝葉越茂盛,雨量損失量越大。

1 森林對(duì)日降雨量的截留

根據(jù)某林區(qū)降雨實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),最大日降雨量為96.3mm。其中＞50 m m的降雨日為 6次;＞20mm的雨日為 14次;＞10 m m的雨日為 29次;其余為 ＜10 m m的降雨次數(shù)。林內(nèi)日雨量絕大部分比林外日雨量偏少。為了消除雨量觀測(cè)中的偶然誤差現(xiàn)象,以林外和林內(nèi)日雨量資料點(diǎn)繪相關(guān)圖,通過點(diǎn)群重心定取相關(guān)線,進(jìn)行分析。如圖 1:

為了簡化,取相關(guān)線為直線,得相關(guān)式為:

式中:P為降雨量。

用式(1)、(2)以不同日雨量計(jì)算森林枝葉截留量和相對(duì)截留量。其中

表1 日降雨截留量表 m m

從表 1可知,森林枝葉截留量隨降雨量增大而增大。根據(jù)實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì),日截留量最大可達(dá)11mm。隨著日雨量的減小,截留量也減小。當(dāng)日雨量為10 m m時(shí),日截留量為2 m m。但若以相對(duì)截留量計(jì),相對(duì)截留量與日雨量成反比。大雨時(shí)相對(duì)截留量較小。雨量96.3mm時(shí)為 11%。而 5～10 m m時(shí),可達(dá) 20%～30%,1 m m左右的小雨,絕大部份達(dá)不到地面,基本全被枝葉截留。

2 森林對(duì)月降雨量的截留

森林枝葉對(duì)月降雨量的截留是在對(duì)日雨量截留的資料基礎(chǔ)上統(tǒng)計(jì)得出的。見表 2。

以林外月降雨量和月截留量及相對(duì)截留量建立的相關(guān)圖如圖 2、圖 3。

表2 月降雨量及截留量表

圖2表明,在現(xiàn)有觀測(cè)資料范圍內(nèi),隨月降雨量的增大,林冠月截留量也增大。月降雨量在300 m m時(shí),月截留量可達(dá)50mm以上。月降雨量在200mm時(shí),月截留量可達(dá)35 m m。截留量約占月降雨量的 16%左右。而降雨量多的月份是一年內(nèi)最大月徑流、最大洪水徑流出現(xiàn)的月份,說明林冠截留還有效的削減了月徑流量及洪水徑流總量。

圖3的關(guān)系點(diǎn)分布和曲線走向與圖2不同。圖 3曲線表明相對(duì)截留和月降雨量有反比關(guān)系。當(dāng)月降水量較大時(shí),如＞150 m m以上,相對(duì)截留量比較穩(wěn)定,約在 15%左右。當(dāng)月降雨量較小時(shí),相對(duì)截留量反而較大。當(dāng)月降雨量在20 m m時(shí),相對(duì)截留量可達(dá) 40%。

當(dāng)然林冠截留還和雨強(qiáng)有一定關(guān)系。如月雨量大,雨量集中,雨強(qiáng)大,林冠截留量會(huì)相對(duì)較小;如果小雨居多,降雨分散,雨強(qiáng)小,林冠截留會(huì)相對(duì)增大。圖 2、圖 3點(diǎn)據(jù)有些散亂,分析是未計(jì)入雨強(qiáng)因素的原因。但二圖的關(guān)系趨勢(shì)仍是比較明顯的。

3 森林對(duì)汛期降雨總量及徑流的影響

根據(jù)實(shí)驗(yàn)資料,森林枝葉對(duì)整個(gè)汛期(6～9月)降雨總量的截留見統(tǒng)計(jì)表 3。

表3 汛期降雨總量及截留量表

從表 3可以看出,汛期平均截留量為85.7 m m,汛期平均相對(duì)截留量為19.3%。

森林不但對(duì)降雨量全部到達(dá)地面產(chǎn)生影響,還對(duì)徑流量有一定的影響。因?yàn)樵诖蟮奖┯陼r(shí),產(chǎn)生洪水徑流的降雨將首先被森林枝葉削減了 10%以上,大約有近 6～11 m m的降水不再達(dá)到地面,以蒸發(fā)的形式消耗了。這樣就減少了洪水徑流的總量和洪峰流量。

森林枝葉對(duì)降雨量的截留主要耗于蒸發(fā),使到達(dá)地面的降雨量減少,即削減了洪水,也減少了徑流,同時(shí)增大了林區(qū)的蒸發(fā)和空氣濕度。由此可見,森林是調(diào)節(jié)氣候,削減洪水的重要因素。

[1] 鄧先俊.陸地水文學(xué)[M].北京:水利電力出版社,1985.

[2] 黑龍江省賓縣徑流實(shí)驗(yàn)站.徑流實(shí)驗(yàn)研究成果集[R].賓縣:黑龍江省賓縣徑流實(shí)驗(yàn)站,1987.