聶錦鳳
(廣東省珠海市水資源中心,廣東 珠海 519000)
降雨強度的大小直接影響產流產沙量,但一般降雨強度小的小雨不會產生徑流,只有達到一定的降水量和降雨強度,才會發(fā)生產流產沙現(xiàn)象。通過對6個不同下墊面及植被類型對產流產沙的影響進行對比研究,為珠海地區(qū)合理地進行植被恢復和建設,防治水土流失提供理論基礎和科學依據。
珠海市大鏡山坡面徑流觀測場位于市區(qū)大鏡山水庫水源保護區(qū)東南外圍的防汛備用取土場及大鏡山游泳場之間,地形地質為低丘,海拔高度在18-21米,土地利用類型為林地,山上植被覆蓋一般,有松樹、桉樹、灌草等,植被土壤是赤紅土,侵蝕類型為水蝕。市區(qū)多年平均降水量2042mm,多年平均溫度22.4C。占地面積約1200平方米,主要包括六個5°坡度的5m×20m的徑流小區(qū)、120m2觀測用房以及徑流槽、導流槽、分流池、集流池等。下墊面為:裸露地面、植草地面、灌木地面、喬木地面、喬灌草地面、自然地面。
徑流觀測方法采用體積法,采用12孔分流,分流孔用50mmPVC管分流,分流孔孔底高度0.35m,分流桶半徑0.5m,分流桶內高0.7m,矩形集流池長邊1.2m,短邊0.8,高1.1m,位于小區(qū)最下部,設備配有DAVIS自動氣象站。
采用翻斗式數字雨量計進行數據采集,每5min記錄一次,摘錄降雨過程、次雨量和日雨量。根據數據分析軟件自動計算出累計雨量、累計歷時、時段雨強、最大降雨、降雨侵蝕力等。每場降雨后檢查導流槽、分流池、集流池情況,每次產流后按泥水深度攪拌均勻各取2-3個重復樣,并將樣品帶回實驗室進行測定,分別計算出各小區(qū)每場降雨的徑流量和泥沙含量以及全年的的徑流量和泥沙含量。
由于廣東地方降雨比較多, 根據翻斗式數字雨量計的觀測數據統(tǒng)計,2016年全年降雨量為2403.6mm,降雨天數135天,最大日降水量165.4mm,發(fā)生在8月1日,最大月降水量515.1mm,發(fā)生在8月份。全年徑流小區(qū)產生徑流的降雨為49場,分別在1-10月份,最大30分鐘雨強57.2mm/h,發(fā)生在5月20日,最大次雨量223.6mm,最大降雨侵蝕力2497MJ.mm/(ha.h),發(fā)生在8月1日。
1.表4-1列出了各小區(qū)2016年度其中2場最大30分鐘雨強和最大次雨量、最大降雨侵蝕力的徑流泥沙特征參數??梢钥闯觯煌聣|面及植被類型不同產流產沙情況不同,長滿了草的自然地面和喬灌草地面和植草地面徑流系數比較低,含沙量和土壤流失量基本沒有,單一種植灌木地面又比裸露地面產流產沙量低,同時最大30分鐘雨強越高土壤流失量越大。
表4-1、徑流小區(qū)產流產沙情況
2.表4-2中由于喬木地面小區(qū)出現(xiàn)長蟲、葉黃現(xiàn)象,管養(yǎng)人員在株跟部周圍各挖開30cm*20cm*20cm進行施肥、松土、補種,加上小區(qū)建設時地形的影響,小區(qū)下方坡面出現(xiàn)了下沉現(xiàn)象。由此可見受到人為開挖的地面,明顯出現(xiàn)了雨水侵蝕的痕跡,產流后的含沙量遠遠高于其它小區(qū)。
表4-2 徑流小區(qū)產流產沙情況
3.從表4-3可以看出,在同一坡度、面積一致的情況下,自然地面、喬灌草地面、植草地面徑流深基本差不多。灌木地面的徑流深是自然地面、喬灌草地面、植草地面的26倍左右。裸露地面的徑流深是自然地面、喬灌草地面、植草地面的38倍左右。開挖過的喬木地面徑流深是自然地面、喬灌草地面、植草地面的40倍左右,是裸露地面的1.06倍。徑流深從低到高的順序依次為自然地面<喬灌草地面<植草地面<灌木<裸露地面<開挖過的喬木地面。
2016年全年自然地面小區(qū)土壤流失量為0.0t/hm2,喬灌草地面小區(qū)土壤流失量為0.0t/hm2,灌木地面小區(qū)土壤流失量為8.26 t/hm2,植草地面小區(qū)土壤流失量為0.0 t/hm2,裸露地面小區(qū)土壤流失量8.34t/hm2。最高是開挖過的喬木地面小區(qū)土壤流失量為53.93 t/hm2,其次是裸露地面, 土壤流失量是裸露地面的6.5倍。
表4-3 全年徑流小區(qū)產流產沙特征
綜上所述,從整個實驗過程中發(fā)現(xiàn), 在分流池與集流槽之間的導流管管口安裝紗網或其它過濾設施,過濾枯葉雜草避免了分流管賭塞,有效的收集雨水。采集小區(qū)徑流泥沙時,用鐵鍬等工具攪拌均勻泥水,按上中下分層取樣后再混合收集后進行測量分析,提高了觀測數據的準確性。另外,從觀測數據可見,6個小區(qū)的徑流深從低到高的順序依次為自然地面<喬灌草地面<植草地面<灌木地面<裸露地面<開挖過的喬木地面。同時最大30分鐘雨強越高土壤流失量越大,最大次雨量會產生最大降雨侵蝕力。因此不能破壞當地的自然植被,盲目開挖開采,建立減流截流有效的林層結構,為珠海地區(qū)合理地進行植被恢復和建設,防治水土流失提供理論基礎和科學依據。