關(guān)于湖南水土流失對(duì)水旱致災(zāi)能力-放大效應(yīng)

1、關(guān)于湖南水土流失對(duì)水旱致災(zāi)能力-放大效應(yīng)            摘要：本文從災(zāi)害學(xué)角度上分析了湖南省水土流失對(duì)水旱災(zāi)害的影響，表明多年的水土流失放大了自然態(tài)水旱致災(zāi)能力。在氣象因素大致相似的條件下水土流失導(dǎo)致：豐水期，地表集流快，產(chǎn)洪量增加，徑流系數(shù)增大，江湖洪水位壅高且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)；枯水期，水量減少、地表缺水時(shí)間延長(zhǎng)。其復(fù)合效應(yīng)是使水旱災(zāi)害交替演進(jìn)，以及受災(zāi)面積、成災(zāi)率和發(fā)生頻率均呈增大趨勢(shì)。 關(guān)鍵詞：水土流失 致災(zāi)能力放大效應(yīng) 水旱災(zāi)害交替  降雨偏多，江湖洪水泛

2、濫則孕育了自然態(tài)洪澇現(xiàn)象；降雨偏少誘發(fā)了自然態(tài)干旱現(xiàn)象。顯然，水旱均是自然致災(zāi)因子且都會(huì)對(duì)承災(zāi)體產(chǎn)生不同程度的破壞，這意味著自然態(tài)水旱因子具有一定的致災(zāi)能力。其大小取決于自然因素與人為因素在時(shí)空尺度上的疊加復(fù)合。氣象因素是形成水旱致災(zāi)能力的直接原因；人為因素可以削弱或放大水旱致災(zāi)能力。1 水土流失的基本特點(diǎn)1.1 土壤侵蝕的形式是以面狀侵蝕為主 受自然因素和人為因素的綜合影響，湖南省土壤侵蝕形式主要是水力侵蝕和重力侵蝕。前者包括面蝕(片狀侵蝕、細(xì)溝狀侵蝕)、溝蝕(淺溝、切溝、沖溝)，后者是滑坡，崩崗和劇烈泥石流。從宏觀結(jié)構(gòu)上看，各種土壤侵蝕形式在時(shí)間上或呈現(xiàn)同步或表現(xiàn)為交替，在空間上疊加復(fù)合1

3、。其各自的結(jié)構(gòu)特征表現(xiàn)為：土壤水力侵蝕面積約占侵蝕總面積的99.4%，其中面狀侵蝕面積占96.1%，主要分布于湘、資、沅、澧四水流域中上游區(qū)的坡耕地、荒山荒坡地及疏幼林地。溝蝕面積只占總侵蝕面積的3.3%，主要分布在四水河谷第四紀(jì)松散沉積物或松軟破碎巖層出露區(qū)。土壤重力侵蝕面積僅占總侵蝕面積的0.6%，崩崗主要發(fā)生在湘、資流域的風(fēng)化花崗巖、紫色砂頁(yè)巖區(qū)；泥石流、滑坡多發(fā)生在澧、沅中上游山丘區(qū)臨空條件好，物質(zhì)穩(wěn)定性差的大斷裂帶和溝谷陡坡懸崖地帶。1.2 水土流失面積增大，且以中強(qiáng)度流失占優(yōu)勢(shì) 在湖南省特定自然環(huán)境和人類活動(dòng)日愈劇烈的綜合作用下，土壤自然侵蝕與加速侵蝕的疊加復(fù)合作用十分活躍。使全庶

4、數(shù)十年水土流失面積有增無(wú)減，據(jù)1989年衛(wèi)星遙感普查，水土流失總面積為4.7×104km2，占全省土地面積22.1%，流失區(qū)土壤年侵蝕量1.7×108t，年均侵蝕模數(shù)3614t/km2，比50年代流失面積擴(kuò)大2倍，侵蝕量增大3倍，水土流失縣市由34個(gè)猛增至99個(gè)。侵蝕程度以中程度侵蝕為主，其流失面積占總流失面積的53%，年侵蝕量占總侵蝕量的64.7%.其中四水流域中上游山丘區(qū)流失面積、年侵蝕量分別占全省中強(qiáng)度侵蝕面積，侵蝕量的92%及90%.從整體上看，湖南土壤侵蝕強(qiáng)度呈明顯的圈帶狀分異，四水上游周邊山地流失區(qū)侵蝕模數(shù)50006000t/km2·a；中游山間盆地流

5、失區(qū)侵蝕模數(shù)30004000t/km2·a；下游丘崗流失區(qū)侵蝕模數(shù)20003000t/km2·a；四水尾閭及洞庭湖平原崗地流失區(qū)侵蝕模數(shù)下降至8001000t/km2·a.1.3 徑流侵蝕與大氣降雨期同步 大氣降雨是水土流失的基本動(dòng)力，它在侵蝕土壤過(guò)程中分解為雨滴濺擊力和徑流沖刷搬運(yùn)力，在水土流失區(qū)，這兩種水動(dòng)力或前后或同時(shí)以不同強(qiáng)度侵蝕搬運(yùn)土壤。湖南屬全國(guó)多雨區(qū)之一，多年平均降雨量1462mm，38月為雨季，雨量約占年雨量的71.8%.最大年降雨量15002500mm，最小年降雨量8001300mm，受其影響，降雨徑流侵蝕在年內(nèi)集中發(fā)生在38月，其間土壤侵蝕量約

6、占全年侵蝕總量的73.7%81.3%.其中57月為全省水力侵蝕高峰期，強(qiáng)暴雨(25mm)徑流侵蝕時(shí)間810d，侵蝕量、侵蝕次數(shù)分別占38月總值的55.3%及61.2%.一般而言，在中強(qiáng)度流失區(qū)，豐水年土壤侵蝕模數(shù)(6500t/km2)為枯水年(2340t/km2)的2.53.0倍，但在同等雨量條件下，不同區(qū)域土壤侵蝕強(qiáng)度有較大的差異性。據(jù)定位觀測(cè)，1996年(豐水年)，坡度25°的沙壤坡耕地(薯麥兩熟制)年侵蝕模數(shù)達(dá)10427t/km2；而植被覆蓋率約38%的坡度25°黃壤林果地年侵蝕模數(shù)僅    2007-04-29 &#

7、160;      3128t/km2.1989年(少水年)坡度25°的沙壤坡耕地年侵蝕模數(shù)4125t/km2，坡度25°的黃壤林果地年侵蝕模數(shù)2139t/km2.由此表明，土壤侵蝕量在時(shí)間尺度上的分布，除了存在著不均勻性特點(diǎn)外，還與降雨量、徑流量有著明顯的同步共進(jìn)關(guān)系。同時(shí)也反映了地表自然環(huán)境與人類活動(dòng)對(duì)土壤侵蝕過(guò)程起著顯著的控制或放大作用。2 水土流失對(duì)水旱致災(zāi)能力的放大途徑通過(guò)對(duì)不同地類的試驗(yàn)觀測(cè)表明，水土流失能放大自然態(tài)水旱致災(zāi)能力，但在一般情況下是不會(huì)直接放大的，而是通過(guò)多年的水土流失導(dǎo)致森林土壤破壞調(diào)蓄

8、能力減弱和泥沙淤塞江湖、水庫(kù)削弱調(diào)蓄能力等途徑來(lái)放大水旱致災(zāi)能力的。2.1 森林蓄積量減少，土壤薄層化，削弱了蓄水功能 森林和土壤都是巨大的天然蓄水庫(kù)。據(jù)測(cè)算，每公頃幼齡人工林的蓄水量約為1500m3，中齡人工松林為4500m3，天然闊葉次生林高達(dá)8400m32；以土壤容重1.35t/m3和含水量20%計(jì)算，則可蓄水0.27m3，那么在1km2面積內(nèi)1m厚的土層可蓄水2.7×104m3.據(jù)研究，洪峰流量隨采伐比例增加呈等比級(jí)數(shù)遞增，在干旱無(wú)雨季節(jié)地表徑流量明顯減少3。在蓄滿產(chǎn)流情況下(土壤飽和持水量以50%計(jì)算)，當(dāng)降雨量小于300mm時(shí)，0.51.0m厚的土層可全部蓄水于土，而不產(chǎn)

9、生徑流；當(dāng)土層減薄至0.25m時(shí)，降雨量為200mm時(shí)，即產(chǎn)生徑流4。據(jù)“六·五”森林普查，湖南省有林地面積和森林蓄積量分別比1957年減少26.7×104hm2及1.0×108m3，森林單位面積下降40%，僅為全國(guó)平均水平的64%，其涵養(yǎng)水源的能力降低約127×108m3。由于森林覆蓋率下降，流失區(qū)年土壤侵蝕量達(dá)1.7×108t，相當(dāng)于流失1.26×108m3體積的土壤，以此推算，19511998年間全省因水土流失而損失土壤水庫(kù)總?cè)萘繛?0.48×108m，如加上破壞森林所損失的蓄水量，則相當(dāng)于損失全省防洪庫(kù)容(35.0&

10、#215;108m3)的5倍多。由此可以認(rèn)為，水土流失區(qū)既削弱了土壤水庫(kù)的蓄水功能；亦降低了森林涵養(yǎng)水源的能力。2.2 泥沙淤積，江湖萎縮，泄洪蓄洪能力減弱 侵蝕土壤轉(zhuǎn)化為泥沙且在被地表徑流遷移過(guò)程中，一部分堆積在山間盆地；一部分隨徑流進(jìn)入江湖、水庫(kù)。以年均侵蝕總量1.7×108t和泥沙輸移比0.2、0.3計(jì)算5，有0.340.51×108t泥沙進(jìn)入四水流域河道；有0.140.18×108t在水庫(kù)、山塘、渠道沉積，還有0.32×108t進(jìn)入洞庭湖。多年的泥沙淤積使河床抬高、水庫(kù)、山塘、渠系淤塞，湖盆急劇萎縮。據(jù)水利部門(mén)統(tǒng)計(jì)，全省263座大中型水庫(kù)，平均淤

11、積厚度0.32mm/a的占30%，損失庫(kù)容5.57×108m3，損失塘壩容量20%.水土流失嚴(yán)重的邵東縣，全縣131座中、小型水庫(kù)，泥沙淤積嚴(yán)重的有50座，一般淤積的81座，在6.8萬(wàn)口山塘中有60%的受到泥沙淤積。位于山區(qū)的安化縣，因常發(fā)生山洪暴發(fā)，1.6萬(wàn)處塘壩近幾年共淤積泥沙454×104m3，平均抗旱能力由33d下降至25d.在全省5km以上的5431條河流中，有70%的河道在加速淤積，其中有11%的河床淤積特別嚴(yán)重，如穿流于強(qiáng)度流失區(qū)的石獅江、石馬江、涓水、蒸水、漚江、洣水、辰水、溆水、洣水、渫水、沂溪河、新墻河等河流及其大部分支流均成了“地上懸河”。隨著大量泥沙

12、不斷地向下游區(qū)遷移，四水干流下游河床平均淤高0.60m，澧水津市至石龜山以下河床淤高0.85m，泄洪能力減少33.3%；湘水入湖口洲灘由望城縣靖港推進(jìn)至東洞庭湖區(qū)的荷葉湖；沅水入湖口洲灘也由圍堤湖延伸至目平湖的坡頭一帶，洪水期使河道泄洪能力下降21.3%.據(jù)施修端運(yùn)用輸沙量法計(jì)算6    2007-04-29        ，19561995年輸入洞庭湖的泥沙約66.62×108t，其中長(zhǎng)江四口52.96×108t，四水及區(qū)間為13.66×108

13、t，湖內(nèi)泥沙淤積總量達(dá)49.30×108t，天然湖泊年均淤積量、淤積體、淤積厚度分別為0.8×108t、0.57×108m3和0.018m.導(dǎo)致近數(shù)十年洞庭湖的湖面湖容分別萎縮了1749km2和126×108m3。湖泊天然調(diào)蓄能力因此而削弱15%(1998年與1951年比較).    3 水土流失對(duì)水旱致災(zāi)能力的放大疊加作用上述分析表明，湖南庶數(shù)十年因森林減少、土層薄層化和泥沙淤積而使洞庭湖水系多接納187.48×108m3的水量，也相當(dāng)于枯水期缺少同等數(shù)量的水量。因此豐水期在降雨量大致相近的條件下，地表

14、徑流量增大，江湖洪水位抬高，增加了自然態(tài)洪水的能量，進(jìn)而放大了洪澇致災(zāi)能力?？菟诹魇^(qū)土層干裂，泥沙淤積嚴(yán)重的水庫(kù)、塘壩干涸，江湖水位極低，在自然態(tài)干旱相似的條件下，延長(zhǎng)了干旱時(shí)間，擴(kuò)大了受旱面積則放大了干旱致災(zāi)能力。隨著水土流失的擴(kuò)展和加劇，土壤侵蝕與沉積過(guò)程的疊加影響日愈嚴(yán)重，使干旱、山洪、洪澇致災(zāi)因子的致災(zāi)能力，在途中不斷地得到補(bǔ)充、聚集而被放大(圖1).四水中上游山丘區(qū)，豐水期產(chǎn)水量增加，地表徑流系數(shù)增大，據(jù)1954、1988、1995、1996、1998等圖1 水土流失對(duì)水旱致災(zāi)能力的放大過(guò)程與疊加效應(yīng)典型洪水年測(cè)算，50年代一場(chǎng)暴雨過(guò)程產(chǎn)水量?jī)H250300×108m3；

15、90年代產(chǎn)水量竟達(dá)350400×108m3。中強(qiáng)度侵蝕區(qū)徑流系數(shù)由0.42增至0.63，使四水干流洪水位日平均最大上漲率由0.37m增至0.55m.枯水期水量減少，本區(qū)中強(qiáng)度土壤侵蝕面積22715km2，按增大徑流系數(shù)0.21計(jì)算，中強(qiáng)度侵蝕區(qū)的土壤水庫(kù)少蓄存47.7×108m3水量，若加上水庫(kù)所損失的庫(kù)容5.57×108m3，損失森林蓄水量91.7×108m3，其總損失水量為144.97×108m3，致使干旱時(shí)間延長(zhǎng)710d，受旱面積平均每年增加510×104hm2.四水下游至尾閭區(qū)，在雨情大致相似的情況下，洪水過(guò)程歷時(shí)延長(zhǎng)，入湖洪峰流量增大。據(jù)1954、1996、1998年典型洪水年洪峰的張落歷時(shí)測(cè)算，四水干流下游洪水過(guò)程總歷時(shí)，90年代較50年代延長(zhǎng)3.75.7d.澧水尾閭因泥沙顯著淤高，加之西洞庭湖洪水的頂托，1998年洪水總歷時(shí)較1954年延長(zhǎng)7.8d.同時(shí)，四水最大組合入湖洪峰流量明顯增大(表1).1954年四水僅占總?cè)牒畲蠼M合洪峰流量的56.9%，而1996、1998年卻分別增大至73.9%和71.6%.這完全是四水中上游山丘區(qū)產(chǎn)水量增多，地表徑流增大，干支流洪峰漲速快、多復(fù)形洪峰疊加的綜合結(jié)果。洞庭湖災(zāi)害性洪水7特性日愈突出，一是在入湖洪峰流