石质山区人工油松林对坡面产流入渗的影响实验研究

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1、石质山区人工油松林对坡面产流入渗的影响实验研究石质山区人工油松林对坡面产流入渗的影响实验研究*张广英1，王胜宝1，于静洁2，金明2，胡堃2*本文是国家自然科学基金资助项目（项目编号：40371025，50279049），中国科学院知识创新工程领域前沿项目（项目编号：CX10G-E01-08-02）。【作者简介】张广英（1965－），男，高级工程师；研究方向：太行山区水土流失科学试验研究。E-mail：zhguyi2000@126.com.（1.河北省保定市水土保持试验站，保定071000；2.陆地水循环及地表过程重点

2、实验室，北京100101）摘要：以位于白洋淀上游易县崇陵小流域的两个坡面径流小区取得的动态监测数据为依据，对地质地貌条件相似仅有植被覆盖类型不同的两个坡面的降雨、径流的差异进行了对比分析。结果表明：油松人工林小区的出流时间和壤中流量均明显大于荒坡灌草小区，松林小区土层蓄水量明显大于灌草小区，说明油松人工林改变了坡面土壤的性质，起到了涵养水源作用。但短历时大强度降雨没有起到消减洪峰的作用，甚至会增大洪水发生的概率。该研究对白洋淀和城市水源地生态保护以及水土保持生态环境建设具有重要意义。关键词：水土保持；人工油松林；产流

3、；入渗31石质山区人工油松林对坡面产流入渗的影响实验研究1.引言森林植被变化通过影响产流下垫面条件而影响着降水下渗、蒸发散等水文过程，并影响到流域的产水量或径流量[1-2]，由于植被是一特殊的活体下垫面，与其下的土壤、所处的地形、地貌一起，共同影响着大气降水在地表-土壤-地下的分配过程，植被本身又受地理位置和气象条件的制约，从而使植被对水文过程的影响变得极为复杂，因此，不仅植被对径流量的影响一直是众人争论的热点，而且这方面的研究也是国际上水科学研究的前沿[3]。作为华北明珠的白洋淀对维护河北平原及京津地区的生态平衡起

4、着重要作用，西大洋水库是保定市的重要水源地，它与王快两库连通实施应急供水，也将成为北京的供水水源地，而它们的来水量取决于流域产水量的多少，因此研究植被建设对径流的影响现实而重要。2.研究区及实验地概况2.1流域情况本研究区为位于河北易县的崇陵流域，崇陵流域地处太行山脉北端，大清河水系白洋淀上游，属北易水支流旺龙河的一条支沟。位于115°21’E，39°23’N，海拔85~300m，面积6km2。流域内的植被、土壤、地形地貌等自然条件在中国华北石质山区低山丘陵带具有典型代表性。该流域属温带大陆性季风区气候，冬季干冷，夏

5、季湿热。多年平均降水量为641.2mm，最大年降水量为1004.3mm，最小年降水量为217.0mm；降雨大部分集中在雨季，7~9月的降水量占全年的76.6%。年平均气温11.6℃，最高气温40℃，最低气温-23.4℃。本区土壤以沙壤土为主、黄土为次，并集中分布在沟谷区，土层厚度1~2m，但黄土的厚度可达10m以上。土壤孔隙度大，渗水性能较好。流域上游的山坡植被覆盖度一般可达70~80%，主要是羊胡子草、红叶披草和咸草群落，其中杂有荆条、酸枣等小灌木；下游的山坡主要为油松、侧柏、洋槐和杨树等成片的人工林及苗圃地。2.

6、2径流小区布设31石质山区人工油松林对坡面产流入渗的影响实验研究坡地是集水区的基本单元，为研究不同植被覆盖条件下坡面产流特征的差异，分别在油松林地和灌草荒坡上设立了两个坡面径流小区，大小均为5×15m2，四周用混凝土隔水墙切至基岩。两个小区的地质条件相似，基岩为砾岩，沙壤土土层平均厚度15cm。油松林小区（以下简称松林小区）坡度12°，有油松18株，平均高6.8m，胸径14cm，株行距2*2m，郁闭度93%。林下有荆条、酸枣等灌木以及白草、羊胡子草等草类，枯落物较少。灌草荒坡小区（以下简称荒坡小区）坡度18°，有荆条

7、、酸枣等灌木以及白草、羊胡子草等草类，覆盖度95%以上。两小区相距仅50米，因此视降雨等气象条件相同。3.研究方法在每个径流小区均布置有翻斗式自计雨量计；坡面下端分地表径流、壤中流两层分别接入三角堰箱，并用自计水位计每分钟采集堰箱水位数据；坡面上下两个断面各选择四个深度（10cm、20cm、30cm、50cm）埋设土壤湿度传感器（TDR），可对天然降雨条件下降雨过程、土壤湿度和坡面流、壤中流数据进行自动监测，时间步长均为1min。现已取得2004年汛期的降雨-径流动态变化数据。4.试验结果与分析4.1森林植被对坡面出

8、流过程的影响4.1.1汛期降雨-出流过程综合分析对2004年汛期四场降雨过程中坡面径流小区的监测数据进行分析，得到坡面径流小区降水—出流特征数据如表1所示。31石质山区人工油松林对坡面产流入渗的影响实验研究表1坡面小区降雨-出流特征数据编号坡面类型降雨土壤湿度出流历时h雨量mm最大时段雨强*mm/min雨前%雨停%历时h峰值流量m3/min总量