劉建光，田志剛，梁 紅

（1.威海市水文局，山東 威海 264200；2.山東省水利科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250014；3.濟(jì)南市水政監(jiān)察支隊(duì)，山東 濟(jì)南 250014）

植被覆蓋變化條件下徑流量變化初探

劉建光1，田志剛2，梁 紅3

（1.威海市水文局，山東 威海 264200；2.山東省水利科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250014；3.濟(jì)南市水政監(jiān)察支隊(duì)，山東 濟(jì)南 250014）

以威海市西北洞水庫(kù)流域?yàn)槔ㄟ^(guò)選擇相同級(jí)別的場(chǎng)降雨和年降雨兩種情況，分別研究植被覆蓋度變化條件下徑流量的變化特征。結(jié)果表明，隨著流域內(nèi)植被增多，覆蓋度增大，形成徑流有效雨量減少，徑流系數(shù)也逐漸減小，并在一定時(shí)期內(nèi)趨于穩(wěn)定，目前流域次降雨量在高強(qiáng)度時(shí)才產(chǎn)流。研究結(jié)果對(duì)識(shí)別植被覆蓋變化條件下徑流變化機(jī)理，修正水文水利計(jì)算參數(shù)，提高相關(guān)成果估算精度具有重要意義。

威海市；下墊面；植被覆蓋度；徑流量

1 植被覆蓋度變化原因分析

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，人類改造自然的各種活動(dòng)越來(lái)越頻繁。同時(shí)由于生活水平的不斷提高，人們對(duì)生活環(huán)境越來(lái)越重視，采取各種措施改善生態(tài)環(huán)境，其中一個(gè)重要表現(xiàn)就是植被覆蓋度的提高，主要包括以下幾個(gè)方面。

1）大力提倡植樹(shù)造林。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，國(guó)家大力開(kāi)展全民義務(wù)植樹(shù)、荒山綠化、退耕還林、封山育林等工作。同時(shí)，封山育林又使區(qū)域內(nèi)雜草叢生、枯枝落葉積攢層疊，歷年積累加厚疏松層，從而使植被覆蓋率大大提高。

2）居民生活習(xí)慣的改變。隨著改革開(kāi)放經(jīng)濟(jì)社會(huì)的迅速發(fā)展，農(nóng)村的城市化水平大大提高，減少了柴草的使用量，使得枝葉雜草得以累積。

3）改變了畜禽養(yǎng)殖方式。過(guò)去牛羊等主要以散養(yǎng)方式為主，破壞了植被。目前隨著先進(jìn)養(yǎng)殖技術(shù)的不斷發(fā)展和推廣應(yīng)用，集中養(yǎng)殖、規(guī)?；B(yǎng)殖已成為主要方式。先進(jìn)的養(yǎng)殖方式使草木得到有效保護(hù)，植被覆蓋率大大提高。

4）水土保持措施得力。谷坊、山洪溝、淤地壩的建設(shè)，小塘壩等“五小水源”工程的修建，減少了泥沙沖刷、水土流失，保護(hù)了水源和植被，使區(qū)域內(nèi)草木生存環(huán)境得到改善，從而使植被覆蓋率有所提高。

由于以上原因，近幾年人類活動(dòng)驅(qū)使下墊面條件發(fā)生了明顯改變，使得地表對(duì)降水的攔蓄能力大大加強(qiáng)，影響了徑流的形成。

2 植被覆蓋度條件對(duì)徑流形成的影響

流域內(nèi)徑流形成的影響因素較多，包括氣候因素、下墊面因素和人類活動(dòng)等。對(duì)于特定閉合流域，其徑流量除受降雨、蒸發(fā)等因素影響外，流域內(nèi)蓄水量的變化也起到一定作用。影響流域蓄水量的主要因素是下墊面條件，其中植被覆蓋度的變化是影響要素之一。

2.1 植物葉冠的截留

植物截留是降水在落到地面或水面之前，被植物的枝、葉、本截留的水量。一般包括兩部分：一是滯留在作物表面的部分，直至聚集到飽和后水的重力超過(guò)植物表面吸附能力；二是雨滴在高速落下撞擊到植物表面后被粉碎成為微小水體而蒸發(fā)部分。這些都造成了徑流量的損失。事實(shí)上，植物越高大，分層越多，郁閉度越高、覆蓋率越大，對(duì)降水的截留能力也就越大。

2.2 凋落堆積物的截留和蓄水

植物的凋落物在長(zhǎng)期的堆積后，對(duì)降水截留和蓄留能力的增加作用非常大，尤其是多層堆積物，不只是干燥的凋落物對(duì)初期降雨的吸收，而且由于水的黏滯性和植物的親水性，在植物體之間會(huì)吸附滯留大量的水分，從而減小了地面產(chǎn)流能力。

2.3 植被變化影響土壤物理特性

植物的生長(zhǎng)需要發(fā)達(dá)的根系，使得植物繁盛的地域土壤松散，孔隙率變大，連通性好，使得降水更容易下滲，土壤能夠存蓄更多的水分，從而影響了徑流的形成，減小了徑流量。

2.4 植被變化影響產(chǎn)匯流過(guò)程

由于植被在溝道、小溪附近生長(zhǎng)茂密，有些覆蓋了徑流通道。隨著覆蓋率的增加，加大了排水溝道的糙率，使得徑流形成時(shí)間加長(zhǎng)，影響了產(chǎn)匯流過(guò)程，增加了蒸發(fā)量和下滲量，從而減小了徑流量。

3 實(shí)例分析

3.1 西北洞水庫(kù)流域植被變化

西北洞水庫(kù)位于乳山市諸往鎮(zhèn)西南10km的乳山河上游支流，控制流域面積1.2km2，基本屬于一個(gè)閉合流域。流域多年平均降雨量749mm，多年平均徑流深254.7mm。

20世紀(jì)80年代初期，西北洞水庫(kù)流域內(nèi)樹(shù)木稀疏可數(shù)，部分區(qū)域內(nèi)雖然雜草叢生，但流域內(nèi)人為拾草、放牧破壞嚴(yán)重，流域內(nèi)植被覆蓋率僅達(dá)到10%左右，每年一到雨季，極易形成山洪。經(jīng)過(guò)多年植樹(shù)造林、封山育林，目前，流域內(nèi)松樹(shù)、槐樹(shù)成林成片，冠樹(shù)、雜草叢生，枯枝（草）、落葉也有幾十厘米厚，經(jīng)測(cè)算植被覆蓋率已達(dá)到50%左右。

3.2 不同降雨情況下植被變化對(duì)徑流的影響

本文分別選擇相同級(jí)別的場(chǎng)降雨和年降雨2種情況分析。

1）不同時(shí)期相同降雨量形成徑流觀測(cè)對(duì)比情況。考慮到降雨歷時(shí)、降雨級(jí)別、前期影響雨量對(duì)徑流的影響較大，本次選擇降雨前15d無(wú)降雨且降雨歷時(shí)和降雨級(jí)別相近的2場(chǎng)降雨進(jìn)行對(duì)比。

第一場(chǎng)降雨發(fā)生于1993-08-21T15：00至08-22T10：00，觀測(cè)到降雨量為41.2mm，降雨前水庫(kù)水位為64.60m，庫(kù)容為17.4萬(wàn)m3，而降雨后23日8時(shí)，水庫(kù)水位為65.1m，庫(kù)容為19.49萬(wàn)m3。水庫(kù)來(lái)水量約為2.09萬(wàn)m3。經(jīng)測(cè)算，此次降雨徑流系數(shù)為0.43。

第二場(chǎng)降雨發(fā)生于2008-08-10T14：00至08-11T9：00，觀測(cè)到降雨量為40.9mm，降雨前水庫(kù)水位為64.56m，庫(kù)容為17.24萬(wàn)m3，而降雨后12日8時(shí)，水庫(kù)水位為64.98m，庫(kù)容為17.44萬(wàn)m3。水庫(kù)來(lái)水量約為0.2萬(wàn)m3。經(jīng)測(cè)算，此次降雨徑流系數(shù)為0.04。

由兩場(chǎng)降雨可以看出，流域內(nèi)植被變化對(duì)降雨徑流形成影響較大。2008年較1993年時(shí)流域內(nèi)樹(shù)木已由幼苗長(zhǎng)大成林，多年封山育林，加之當(dāng)?shù)鼐用裆盍?xí)慣和養(yǎng)殖方式的改變，使流域內(nèi)枯枝敗葉堆積變厚，植被覆蓋率明顯增大，對(duì)降雨截留量增大，從而使徑流量減少。

表1 1990—2008年西北洞水庫(kù)流域降雨～徑流關(guān)系

2）年降雨量形成徑流對(duì)比情況。根據(jù)1990—2010年西北洞水庫(kù)年降雨量、年來(lái)水量、徑流系數(shù)分析，選擇1990—1995、2005—2010年2個(gè)代表年組進(jìn)行對(duì)比分析，降雨量與徑流深關(guān)系見(jiàn)表1。

由表1知，從年降水量、徑流深對(duì)比分析，該流域內(nèi)徑流系數(shù)總體趨勢(shì)也是減小的。

3）研究結(jié)果表明：隨著流域內(nèi)植被增多，植被覆蓋率增大，對(duì)降雨截留量越大，形成徑流有效雨量減少，徑流系數(shù)也逐漸減小，并在一定時(shí)期內(nèi)趨于穩(wěn)定。目前，該流域降雨量在30～40mm時(shí)，幾乎不產(chǎn)流，在高強(qiáng)度降雨時(shí)才產(chǎn)生徑流。

4 結(jié)論與建議

通過(guò)觀測(cè)資料發(fā)現(xiàn)，影響下墊面條件之一的植被覆蓋度對(duì)徑流的形成及徑流量有較大的影響，近年來(lái)植被覆蓋度大幅度提高，必將影響徑流量。水文水利計(jì)算是工程設(shè)計(jì)、水資源論證、防汛等工作的先期工作，是所有工作的基礎(chǔ)，影響著工程的規(guī)模、安全和效益。而目前水文計(jì)算采用的參數(shù)是基于多年以前的參數(shù)所確定的，在下墊面條件已經(jīng)發(fā)生很大變化的情況下，是否應(yīng)該在詳細(xì)觀測(cè)資料的基礎(chǔ)上對(duì)水文水利計(jì)算的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行修正，值得探討。本文通過(guò)西北洞水庫(kù)小流域的觀測(cè)資料對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了初步討論，希望引起關(guān)注。

（責(zé)任編輯趙其芬）

S157

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1009-6159（2013）-07-0042-02

2013-05-06

劉建光（1970—），男，工程師