(王麗潔)定西市黃土丘陵溝壑區(qū)第五副區(qū)侵蝕溝道分級分類研究

1、甘肅省定西市黃土丘陵溝壑區(qū)第副區(qū)侵蝕溝道分級及分類研究王麗潔 關(guān)鍵詞定西市黃土丘陵溝壑區(qū)；第副區(qū)；侵蝕溝道分級及分類摘 要為了從溝道級別上即能反應侵蝕規(guī)律，又能進行同級之間類比，我們采用美國A.N.strahler提出的地貌幾何定量數(shù)學模型分級方法：通過對甘肅省定西市黃土丘陵溝壑區(qū)第副區(qū)具有典型性的侵蝕溝道進行分級及分類研究，橫向總結(jié)出同類型溝道綜合治理體系模式，為同類型流域的生態(tài)綜合治理和可持續(xù)發(fā)展提供理論支撐。1 研究目的黃土丘陵溝壑區(qū)第副區(qū)地形破碎，坡陡溝深、水土流失嚴重。我們研究的目的，是通過對定西市黃土丘陵溝壑區(qū)第副區(qū)具有典型性的侵蝕溝道進行分級及分類研究，橫向總結(jié)出同類型溝道綜合治

2、理體系模式，為同類型流域的生態(tài)綜合治理和可持續(xù)發(fā)展提供理論支撐。2研究區(qū)概況甘肅省黃土丘陵溝壑區(qū)第副區(qū)主要分布于蘭州市、白銀市、定西市、慶陽市、臨夏州。根據(jù)甘肅省2012年水利普查報告，特選擇符合條件的定西市安定區(qū)10649條溝道作為研究對象進行分析。從定西市安定區(qū)10649 條溝道數(shù)據(jù)分析得出，溝長在500 m以上，面積在5 km2以內(nèi)的溝道平均長為770.62 m，溝道平均面積為18.67 hm2，平均溝寬為221.5 m，平均溝道縱比為21.36%，平均高差為155.98 m。 表1 甘肅省黃土丘陵溝壑區(qū)第副區(qū)普查安定區(qū)溝道特征表溝道面積(hm2)溝道長度(m)溝道縱比 (%)溝道寬（m

3、）高差（m） 平均值18.67 770.6221.36221.50155.98樣本標準差15.44292.246.17100.1744.43根據(jù)普查報告結(jié)果，對安定區(qū)10649條溝道特征值按照統(tǒng)計學原理 ,求其平均值和樣本標準差。根據(jù)計算得到溝道平均值及樣本標準差，按照超過平均值一個標準差為一級，低于平均值一個標準差為一級、中間為一級的原則，將安定區(qū)的10649條溝道長度大于500m的溝道劃分結(jié)果分為3種類型。其中溝道面積3.23 hm234.11 hm2占87.2%，溝道長度500 m1062.86 m占88.1%，溝道縱比15.2%27.53%占69.7%，溝道平均寬121.33m321.

4、67m占71.0%，溝道相對高程111.55m200.42m占71.1%。因甘肅省定西市安家溝流域和高泉溝流域地形具有鮮明的第副區(qū)地形地類特征，資料也較齊全，故做為典型溝道進行分級分類研究對象進行分析。定西市安家溝流域面積為8.56 km2，流域由安家溝和馬家岔兩條溝道組成，其中安家溝溝道長度為2.97 km，面積為 3.94km2，和馬家岔溝道長度為3.48 km，面積為4.62 km2，流域內(nèi)具有9條長度大于500 m的支溝，溝道最大相對高程約325 m。流域內(nèi)有大小支毛溝42 條，溝壑密度3.14 km/km2。流域平均坡度為14.3°。多年平均降水量427 mm，60%以上出

5、現(xiàn)在79月份，且多以暴雨形式出現(xiàn)。高泉溝流域流域面積為9.168 km2，流域由茍家蕖溝和坡兒下兩條主溝道組成，流域內(nèi)茍家蕖溝溝道長度為6.825 km，和坡兒下溝道長度為3.40km，溝道內(nèi)具有6條長度大于500 m的支溝，溝道最大相對高程約391 m。溝壑密度2.38 km/km2。多年平均降水量415.2 mm， 56%以上出現(xiàn)在79月份，且多以暴雨形式出現(xiàn)。3 侵蝕溝道分級方法國內(nèi)傳統(tǒng)的分級方法，不能直接從溝道分級里反應侵蝕規(guī)律，也不能從分級里對同級溝道進行類比分析。針對我國在溝道分級中存在的問題，為了從溝道級別上即能反應侵蝕規(guī)律，又能進行同級之間類比。我們采用美國提出的地貌幾何定量數(shù)

6、學模型分級方法：在同一流域內(nèi)，最小的不可分支的支溝屬于第一級溝道，2個一級溝道匯合后組成的新的溝道，稱為二級溝道；2個二級溝道匯合后的溝道，稱為三級溝道。以此類推，直至全流域溝道劃分完畢。通過全流域的水沙河槽為最高級別溝道，也就是這個小流域的流域等級。所有間歇性溝道和永久性溝道都包括在內(nèi)，只要具有明顯的穩(wěn)定性的谷地，都可以根據(jù)序列的命名方式進行分級。地貌幾何定量數(shù)學模型分級方法對同級溝道定量化，同一級別的溝道可以反應出相同的規(guī)律，不同流域的同級溝道具有了可比性。利用安定區(qū)安家溝流域和高泉溝流域1:10000地形圖，按照水利普查要求從大于100m的溝道里篩選出15條長度大于500m以上的溝道，進

7、行了系統(tǒng)的實地調(diào)查和圖上量測。實地調(diào)查包括對流域界限和溝緣線的勾繪、溝道及溝頭的治理及利用情況調(diào)查等，圖上量測包括對每條溝道的流域面積、溝壑面積及溝道相對高差等特征值，然后得到15條溝道的特征值及類型劃分：表2 安定區(qū)安家溝和高泉溝流域溝道分級及特征值表流域名稱溝道代碼溝道級別溝長（m）高差（m）比降（%）溝道面積（hm2）溝道流域面積（km2）溝道平均寬度（m）安家溝156013023.24.290.26 76.61255011020.02.480.16 45.093110011010.09.040.79 85.22496016515.210.860.33 113.135107618517.

8、28.710.49 80.95667015523.14.120.21 61.49734802306.640.600.11 116.67829702408.141.110.17 138.42939692355.946.180.18 116.36高泉溝1051015029.43.210.88 62.951160015025.05.570.92 92.831258511018.86.690.97 114.411335422657.534.330.57 96.921456853005.348.140.90 84.681565223305.160.101.10 92.15（注：溝道長度為溝頭到溝口的長度

9、）4、侵蝕溝道分類研究我們對溝道的分類，目的主要是為了更好的治理和開發(fā)利用溝道，在反應溝道特征的眾多溝道分類指標里，溝道的形態(tài)特征對治理開發(fā)溝道最具有實踐意義。本研究從最能反映溝道形態(tài)的溝道開析度、割裂度和主支溝系數(shù)三個數(shù)值來進行分類。具體方法是：利用甘肅省定西市1：10000 地形圖上隨機抽取了適量的溝道進行系統(tǒng)的實地調(diào)查和圖上量測。實地調(diào)查包括對流域界限和溝緣線的勾繪、溝道及溝頭的治理與利用情況調(diào)查等, 圖上量測包括對每條溝道的流域面積、溝壑面積、溝道長度( 主溝長、各級支溝長和溝道全長) 、溝壑密度、溝道相對高差等特征值的測算。然后計算得到每條溝道的開析度、地面割裂度和主支溝系數(shù)等地貌形

10、態(tài)特征值。按溝道的開析狀況分類 K=DH=1000A(LH) (1)式中: K 為溝道開析度; D 為溝道平均寬, m; H 為溝道平均相對高差, m; A 為溝壑面積, km2 ; L 為溝道全長, km。按溝道的割裂狀況分類 G=(AS)×100% (2)式中:G 為地面割裂度, %; A 為溝壑面積, km2; S 為流域面積, km2。按溝道主支溝狀況分類 R= L 0L (3)式中: R 為主支溝系數(shù); L 0 為主溝道長, m; L 為溝道全長, m。根據(jù)計算結(jié)果, 按照統(tǒng)計學原理, 求其K、G、R的平均值和樣本標準差, 然后按超過平均值一個標準差為一級、低于平均值一個標

11、準差為一級、中間為一級的原則, 將溝道劃分。4. 1按溝道的開析狀況分類溝道的開析狀況是指溝道的開張程度，它反映溝道的宏觀地形開闊特征。一般來講，溝道開析度越大，溝壑就越開闊，溝坡就越平緩，溝道的立地條件就越，開發(fā)利用潛力愈大。溝道的開析度計算公式為：K=D/H=1000A/(LH)式中: K 為溝道開析度; D 為溝道平均寬, m; H 為溝道平均相對高差, m; A 為溝壑面積， km2 ， L 為溝道全長, km。表3 開析狀況分類溝道類型劃分標準開析型K10.65半開析型K20.350.65深切型K30.354.2按溝道的割裂狀況分類溝道的割裂狀況用地面割裂度G來反映。在一定的地域范圍

12、內(nèi)，地面割裂度G值越高，說明溝壑面積愈大，溝谷面積愈小，地形愈破碎，水土流失面積越大 ，治理任務也越艱巨，開發(fā)利用程度也越難，治理措施更需要加強配置。按溝道的割裂狀況分類 G=(AS)×100% 式中:G 為地面割裂度, %; A 為溝壑面積, km2; S 為流域面積, km2。 表4 割裂狀況分類溝道類型劃分標準強度割裂型G149.94%中度割裂型G217.74 %49.94%弱度割裂型G317.74%4. 3按溝道主支溝狀況分類溝道主支溝狀況反映了溝道的支溝發(fā)育程度和數(shù)量，同時也間接的反映了流域溝道切割的破碎程度，對反應溝道的地形狀況及溝道治理具有指導作用。溝道主支溝狀況可用主

13、支溝系數(shù)來表示，其計算公式為 ： R= L 0L式中: R 為主支溝系數(shù); L 0 為主溝道長, m; L 為溝道全長, m。因樣本的地形地貌特征局限性，平均值及標準方差的差為0，所以參照平均值分為2類。表5 主支溝狀況分類溝道類型劃分標準主溝型R10.091半主溝型R20.091因樣本的局限性，平均值及標準方差的差為0，所以參照平均值分為2類。溝道劃分為3種類型：開析狀況分類表，割裂狀況分類表、主支溝狀況分類表。 表6 溝道形態(tài)特征值表及類型劃分溝道代碼溝道級別溝長L0(m)開析度K割裂度G（%）主溝系數(shù)R開析狀況割裂狀況主支溝狀況安家溝流域15600.5916.740.021半開析中度割裂

14、半主溝25500.4115.920.02半開析中度割裂半主溝311000.7511.400.041開析中度割裂半主溝49600.6932.610.036開析中度割裂半主溝510760.4417.830.04半開析中度割裂半主溝66700.419.510.025半開析中度割裂半主溝734800.5146.290.129半開析中度割裂主溝型829700.5844.580.11半開析強度割裂主溝型939690.547.660.148半開析強度割裂主溝型高泉溝流域105100.4228.040.023半開析中度割裂半主溝116000.6233.430.027半開析中度割裂半主溝125850.7325.

15、820.027開析中度割裂半主溝1335420.3759.900.162半開析中度割裂半主溝1456850.2853.350.261深切強度割裂主溝型1565220.2854.570.299深切強度割裂主溝型5.溝道分類的防治措施通過對定西市黃土丘陵溝壑區(qū)第副區(qū)15條典型溝道分類的劃分，發(fā)現(xiàn)在溝道治理中應該做到區(qū)別對待、因溝而治。開析型或強度割裂型、主溝溝道，因地形比較開闊、溝坡較緩和，溝底較寬，主要堅持以開發(fā)利用為主、治理防護為輔，形成多元化、生態(tài)及經(jīng)濟綜合的治理和開發(fā)體系。如安家溝8、9號溝，溝坡由于面積較大，應注重對溝坡及坡面的治理，實行林草和工程措施相結(jié)合。溝底部位在治理的同時應加強水土保持措施建設，注重植物措施的合理布局，配套攔水攔泥及蓄水工程措施，努力改善當?shù)馗珊等彼疇顩r。還可以蓄水養(yǎng)殖，以產(chǎn)生一定經(jīng)濟效益。半開析、中度割裂溝道或半主溝溝道應堅持治理與利用相結(jié)合，治理模式應因地制宜、靈活多樣，應結(jié)合工程措施和植物措施的優(yōu)勢，發(fā)揮最佳效能。如高泉溝11號溝和13號溝的柳谷坊措施，既攔蓄了泥沙，又增加了植被覆蓋，就是結(jié)合了“就地入滲”和“流而不失”兩種優(yōu)勢。深切型、弱度割裂型或支溝型溝道，地形破碎，溝坡面積小，坡面陡，降水入滲慢，易形成大量徑流，容易造成大水沙流失，并造成溝岸及