生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目生物防治措施水土保持效益分析

國 銘，路炳軍，柳立兵

（1.延慶縣水土保持工作站，北京 102100；2.北京市水土保持工作總站，北京 100038）

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，各類生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目造成的人為水土流失現(xiàn)象日益突出。生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測是水土保持預(yù)防和監(jiān)督的工作基礎(chǔ)，是項(xiàng)目實(shí)施和驗(yàn)收的重要依據(jù)，也是水土保持監(jiān)測工作的一個(gè)重要方面。

從2008年開始，對(duì)北京市延慶縣上辛莊生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持邊坡防護(hù)措施36個(gè)小區(qū)進(jìn)行觀測，為生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持的規(guī)范管理和決策提供幫助，解決生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治的技術(shù)問題，提供更深層次的技術(shù)支持，同時(shí)為北京市水土流失數(shù)據(jù)庫提供數(shù)據(jù)支持。

1 基本情況

水土保持科技示范園位于北京市延慶縣城東南5 km，占地面積 158.5 hm2，中心區(qū)面積 88.4 hm2，園區(qū)南北長1.7 km、東西寬1.6 km。園內(nèi)分布有黃土，部分地段巖石出露，多年平均氣溫8.5℃，多年平均降雨量為474.5 mm，降雨主要集中在6—9月。坡面、氣候、植被等在華北地區(qū)具有代表性。園區(qū)內(nèi)建設(shè)有氣象站、坡地徑流觀測小區(qū)、生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目邊坡防護(hù)措施小區(qū)、實(shí)驗(yàn)室及其他配套設(shè)施。其中，生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目9個(gè)生物邊坡防護(hù)措施小區(qū)基本情況見表1。

2 資料與方法

采用北京延慶上辛莊生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土流失邊坡防護(hù)措施小區(qū)2008—2010年35次有效降雨的徑流泥沙觀測結(jié)果進(jìn)行研究。該邊坡防護(hù)措施小區(qū)中的生物措施和工程措施主要用來研究北京地區(qū)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目主要坡面生物措施和工程措施對(duì)水土流失的影響，生物措施的設(shè)計(jì)采用北方鄉(xiāng)土草灌，工程措施的設(shè)計(jì)規(guī)格采用北京地區(qū)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目常用規(guī)格。本研究同時(shí)選擇空白裸露小區(qū)作為對(duì)照小區(qū)來分析生物防治措施小區(qū)保水保土效益。

表1 小區(qū)基本情況

2.1 水土保持效益監(jiān)測

示范園區(qū)內(nèi)降雨數(shù)據(jù)由氣象站內(nèi)虹吸式自記雨量計(jì)記錄。每15 d利用植被覆蓋度自動(dòng)計(jì)算系統(tǒng)（PCOVER）準(zhǔn)確計(jì)算小區(qū)植被覆蓋度，及時(shí)對(duì)空白裸露小區(qū)進(jìn)行除草，保證地表植被覆蓋度控制在5%以內(nèi)。當(dāng)坡面產(chǎn)生徑流時(shí)，對(duì)徑流桶內(nèi)泥水樣采用全深坡面采樣器進(jìn)行采集，確保樣品的代表性，采用烘干法測量含沙量。根據(jù)降雨量監(jiān)測規(guī)范每天檢查自記雨量計(jì)，確保儀器正常運(yùn)行。每天巡視護(hù)坡措施小區(qū)，清除徑流桶、集流槽內(nèi)雜物，保證進(jìn)水暢通。通過實(shí)地取證、測量，記錄生物退化和演替數(shù)據(jù)。完善監(jiān)測規(guī)章制度，對(duì)監(jiān)測人員進(jìn)行定期培訓(xùn)，整理資料。

2.2 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

截至2010年，共收集現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)35組，整編水土流失數(shù)據(jù)3 888余條、植被覆蓋度數(shù)據(jù)52組。降雨根據(jù)黃錫荃等的暴雨標(biāo)準(zhǔn)，在35次有效降雨中，出現(xiàn)小雨、中雨、大雨和暴雨的次數(shù)分別為4、24、6 和 1 次， 出現(xiàn) 的概率 相應(yīng)為 11.4%、68.6%、17.1%和2.9%，平均有效降雨為245 mm。由于邊坡土壤條件較差，小區(qū)彼此緊鄰，植被發(fā)生衰退和生物演替，目前各生物防治小區(qū)的生物演替程度已達(dá)到30%，原始植被退化率達(dá)到15%。

2.3 效益分析

8種生物防治措施都能明顯地減少徑流量，研究表明，水土保持措施小區(qū)的徑流深度也明顯低于空白裸露小區(qū)，詳見表2。除了栽植等高綠籬埂措施的平均保水效益較低外，直播高羊茅、土工格柵草灌結(jié)合、平鋪生態(tài)植被毯、椰纖植生毯植草綠化、六棱磚骨架植草5種護(hù)坡措施的多年平均保水效益都高于60%，并且土工格柵草灌結(jié)合保水效益最高、達(dá)到67.6%。7種護(hù)坡措施的保土效益均高于70%，其中土工格柵草灌結(jié)合和直播高羊茅草種護(hù)坡措施的保土效益高于85%。自然恢復(fù)小區(qū)的保水保土效益較好，由于生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目護(hù)坡措施兼有美化環(huán)境等功能，所以不建議采用。

表2 小區(qū)2008—2010年平均降雨徑流泥沙觀測結(jié)果

35次有效降雨中，暴雨1次，降雨量為80.8 mm，在此次降雨過程中，對(duì)收集的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，如圖1-2所示。土工格柵草灌結(jié)合和六棱磚骨架植草的保水效益分別達(dá)到79.8%和77.6%，保土效益分別達(dá)到93.7%和93.9%。栽植等高綠籬埂護(hù)坡的保土效益為63.4%，由于局部地埂溢流并導(dǎo)致下一級(jí)地埂損壞，產(chǎn)生大量徑流，保水保土效益（12.5%/63.4%）不如自然小區(qū)（75.5%/81.0%）。

3 結(jié)論

圖1 生物防治措施各小區(qū)保水效益

圖2 生物防治措施各小區(qū)保土效益

（1）除了栽植等高綠籬埂措施的多年平均保水效益（38.2%）較低外，直播高羊茅、平鋪生態(tài)植被毯、六棱磚骨架植草和自然恢復(fù)等7種護(hù)坡措施的多年平均保水效益都高于50%；各生物防治措施的多年平均保土效益都已超過74%，保土效益明顯好于保水效益。

（2）在暴雨過程中，土工格柵草灌結(jié)合和六棱磚骨架植草的保水效益分別達(dá)到79.8%和77.6%，保土效益分別達(dá)到93.7%和93.9%，護(hù)坡效果明顯。由于受土埂損壞的影響，栽植等高綠籬埂護(hù)坡措施的保水保土效益不如自然恢復(fù)小區(qū)。

（3）一些工程措施和生物措施可以進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)，重新設(shè)計(jì)綠籬埂和優(yōu)化生物措施，進(jìn)而保證其護(hù)坡措施能夠達(dá)到更好的保水保土效果；由于坡面所處位置的特殊性，使得坡面植被的維護(hù)管理工作具有很大的困難。因此，在選擇生物措施時(shí)，要盡量采用鄉(xiāng)土物種，不僅能夠減少生物退化和生物演替，而且能夠真正體現(xiàn)出自然與生態(tài)的融合。

[1]周祥，曾昭朝，黃梅，等.建設(shè)項(xiàng)目水保監(jiān)測數(shù)據(jù)獲取與服務(wù)用戶若干問題的探討[J].中國水土保持，2009（6）：22-23.

[2]章文波，路炳軍，石偉.植被覆蓋度的照相測量及其自動(dòng)計(jì)算[J].水土保持通報(bào)，2009，29（2）：39-42.

[3]路炳軍，袁愛萍，章文波.徑流小區(qū)集流桶（池）泥沙含量快速測定方法探討[J].水土保持通報(bào)，2009，29（2）：16-17.

[4]黃錫荃，李惠明，金伯欣.水文學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1993.