湖南四水流域森林覆盖率与径流量、输沙量的关系,水利水电论文

湖南四水流域森林覆盖率与径流量、输沙量的关系,水利水电论文水量平衡中的入海径流量是集水区的各种消耗后剩余的水量，它与降水量的比值，反映了集水区下垫面涵蓄降水能力以及湖、库、塘、坝蓄积、生产和生活消耗水量的大小，入海水量占降水量的比值越小，表示清楚下垫面涵蓄降水能力强、水资源被蓄积、开发、利用程度高。表1是中国与世界水量平衡比拟情况。由表1可见，根据水量平衡研究结果，我们国家外流区域的径流量与降水量的比值为0.45，比世界平均值0.37高出0.08，讲明我们国家江河注入大海的洪水要高于世界平均水平，降水被蓄积和生产、生活等利用的比率低，这与我们国家西高东低的地形、降水季节差异大等因素有关，也与我们国家流域下垫面的形态恶劣、植被涵蓄降水能力低有关。2森林对河川径流有调节作用森林对河川径流的调节作用主要表如今：削减洪峰流量，推延洪峰到来时间，增加枯水期流量，推延枯水期到来时间，减小洪枯比。国外的研究表示清楚，森林覆盖率每增加2%，能够削减洪峰1%，当流域森林覆盖到达100%时，削减洪峰的极限植为40%～50%。国内研究也表示清楚，对于10km2下面的小流域，森林能够削减洪峰的能力为50%以上。同时推延洪峰时间〔5～20〕min。年内径流分配不均系数随着森林覆盖率的增加而减少。林区的径流深较非林区削减比例随降雨量的大小而变化。湖南省岳阳县李段河小流域治理中，对降雨径流的观测结果见表2。由表2可知，同等降雨量条件下，森林地的径流深比荒坡地有所减少，而且随降雨量的减小，森林地较荒坡地削减径流深的比例而加大。3森林可有效减少土壤侵蚀和流域产沙量当森林植被遭碰到毁坏，雨季来临时，山体受冲刷，水流挟着泥沙，一泻无阻，涌入江河湖库，水流减速后，挟沙能力降低，泥沙沉积下来，于是水库被淤积，湖面缩小，河床抬升甚至堵塞。而森林生态系统能保卫土壤，减少土壤侵蚀，避免江河湖库的泥沙淤积，提高水利设施的效用。森林对土壤的保卫作用取决于下面两个方面：一是阻止和减少降雨对土壤的直接冲击；二是减小地表径流及其对土壤的冲刷，减少和消除了外部动力对土壤的侵蚀功能，保卫土壤。〔1〕森林能减少雨滴对土壤的冲击。降雨十分是暴雨的雨滴动能很大，其动能量每平方米可高达10万g，超过了大多数土壤团圆体在湿润时的抗崩解强度，一旦表层土壤构造遭到毁坏，降水难下面渗而构成超渗地表径流冲刷土壤，就会构成强度的水土流失。森林具有浓密的树冠叶、丰富的灌草植被、枯枝落叶层、庞大的根系，能有效地削减侵蚀性降雨的雨滴动能、拦截、分散、滞缓雨滴对表土的侵蚀。有关研究表示清楚，森林的树冠、灌草层和枯枝落叶层累计可削减降雨动能总量的70%以上，大小依次为枯枝落叶层、灌草层、林冠层。当去除枯枝落叶后，降雨对林地的冲刷量将从1.592g/m2增加到3.642g/m2，十分是溅蚀量从0增加到32.05g。〔2〕森林能减少超渗地表径流。地表径流对土壤的冲刷，是造成土壤侵蚀、水土流失的一个重要因素，它还是洪水流量的主要成份，引起洪涝灾祸。草地、荒地、裸地上降雨，主要以地表径流的形式，直接流入江河。但在森林中则不是这样，森林土壤有良好的浸透性，降雨经过林地浸透进入地下水，再以地下径流形式渗入江河，进而大大减少了超渗地表径流，也减少了地表径流对林地土壤的冲刷。森林植被正是通过对水文经过的调节和土壤物理化学性质的改进，一方面耗散降雨径流的侵蚀能量，另一方面提高土壤抵抗侵蚀的能力，进而起到防治土壤侵蚀，减少流域产沙量，降低河流泥沙含量，防治水库淤积，提高水资源的有效利用率。4湖南四水流域森林覆盖变化对径流、输沙影响分析森林减少流域径流量及输沙量与流域森林覆盖率大小密切相关。统计分析湖南省不同时期森林覆盖率与同期四水径流量及输沙量，得到表3、表4及附图中的相关数据。由表3、表4及附图可看出不同时期森林覆盖率的变化对径流量、输沙量影响的如下特征：〔1〕1958~1975年的18年中，森林覆盖率平均每年减少1.48%，四水年均径流量增加0.75%，年均输沙量增加0.23%。〔2〕1976~1985年的10年中，森林覆盖率平均每年增加0.23%，四水年均径流量减少0.10%，年均输沙量减少0.37%。〔3〕1986~1999年的14年中，森林覆盖率平均每年增加1.13%，四水年均径流量减少0.43%，年均输沙量减少2.49%。〔4〕2000~2008年的9年中，森林覆盖率平均每年增加0.47%，四水年均径流量减少0.60%，年均输沙量减少3.23%。〔5〕森林覆盖率与输沙量成反比。当森林植被覆盖率下降时，输沙量则增加。〔注：表4中，因1954年为特大水、沙年，而1954~1957年间的森林覆盖率虽有所下降，但下降幅度远比径流量和输沙量下降幅度要小，所以出现了1955~1957年间的森林覆盖率下降而年均径流量与年均输沙量减少的反常现象〕。统计分析湖南省四水流域不同时期森林覆盖率与河川径流量、输沙量的变化关系为：当森林覆盖率提高1%，河川径流量减少0.38%～1.27%；输沙量则减少1.61%～6.87%。当森林覆盖率降低1%，河川径流量增加0.51%～3.45%；输沙量则增加0.86%~6.29%。〔6〕输沙量与径流量成正比。当降雨径流量增加时，河流输沙量随着增加。统计分析湖南不同时期径流量和输沙量的变化关系为：当径流量增加1%时，输沙量增加0.17%～0.59%；当径流量减少1%时，输沙量减少0.19%～0.50%。〔7〕植被与输沙量关系尤为严密。以澧水中上游为例，植被发展的水文泥沙效应明显，根据张家界水文站实测资料统计分析，流域内随着绿色植被的增加，使年均径流量由1984年的147m3/s，下降到2001年的125m3/s，径流量减少了15%。悬移质输沙模数由202kg/km2a下降到97.5kg/km2a减少出口断面输入泥沙的51.7%。澧水张家界以上流域植被、径流量、输沙量变化情况参见表5。依表5中数据计算求得澧水