方蕓蕓,陳志強,2* ,陳志彪,2
(1.福建師范大學地理科學學院,福建福州350007;2.濕潤亞熱帶山地生態(tài)國家重點實驗室培育基地,福建福州350007)
崩崗是我國南方花崗巖地區(qū)土壤侵蝕最嚴重的類型,是巖體或土體在重力和水力綜合作用下形成的一種特殊侵蝕地貌[1],其發(fā)生具備三個基本條件[1,2]:疏松深厚的基巖風化物、水力與重力的綜合作用及地表植被的破壞.崩崗在我國廣東、福建、江西、湖南、廣西及安徽等省(自治區(qū))均有分布[3].據(jù)2005年崩崗統(tǒng)計調(diào)查[4],全國共有大、中、小型崩崗2.39×105個,侵蝕總面積1.22×103km2,防治總面積2.44×103km2.崩崗會導致土壤侵蝕、道路和水利設施破壞、江河湖泊淤塞、生物多樣性降低和生態(tài)系統(tǒng)失衡,甚至直接威脅人們的財產(chǎn)和生命安全.
目前,國內(nèi)已有學者對崩崗的侵蝕環(huán)境背景[5,6]、產(chǎn)沙來源[7,8]、形成機理與侵蝕規(guī)律[9-13]、治理模式及措施[14-20]等進行了大量的研究,如吳志峰等[21]分析了崩崗災害地貌的分布特點并闡述了崩崗產(chǎn)生的環(huán)境效益及治理措施,林敬蘭[22]等用實驗的方法探討水分對崩崗土體抗剪切特性的影響,蔣芳市[23]等分析了崩積體土壤滲透性并指出土壤入滲過程的變化規(guī)律.崩崗在研究區(qū)域上具有地域性,是我國一個特殊的地理稱謂,在國外,此類地形稱為崩坡(Landslide)[24,25]、崩溝(Collapsed gully)[26,27]、深圍椅狀重力崩陷(Deep-seated gravitational creep&deformation)[28],也有人稱之為劣地(Badland)[29].國外研究主要集中于地質(zhì)構造[25,26]、地貌演變及危險性評價[25,28]等方面,但其機理、背景、形態(tài)特征與崩崗差異較大.
福建省長汀縣崩崗侵蝕面積大、類型多、時間長、范圍廣,導致長汀縣土壤貧瘠,農(nóng)作物產(chǎn)量下降,嚴重影響該地區(qū)生產(chǎn)發(fā)展和人民生活水平的提高.本研究對崩崗的類型、發(fā)育階段、活動狀況和坡向分布進行分析,揭示崩崗的類型、分布和變化規(guī)律,為“因地制宜,因坡制宜”治理崩崗提供科學依據(jù)和技術指導.
根溪河小流域 25°38'13″-25°40'57″N,116°19'07″-116°20'38″E 位于福建省長汀縣河田鎮(zhèn)西部,是南方紅壤嚴重侵蝕區(qū)之一.全流域的土地總面積為2 272 hm2,海拔為270~690 m.研究區(qū)氣候為亞熱帶季風性濕潤氣候,降雨年內(nèi)分配為雙峰型,降雨量集中,降雨強度較大,該地季節(jié)性風向變化顯著,冬季盛行西北風,夏季盛行偏南風[30].在實施生態(tài)恢復與重建之前,小流域的中下游地區(qū)植被覆蓋率極低[31].由于發(fā)育著南方特有的紅色深厚疏松的花崗巖風化殼,且全年降雨較多、降水集中,加上人類對植被的破壞,使得生態(tài)系統(tǒng)較為脆弱,為崩崗的發(fā)育提供了條件.
圖1 根溪河小流域區(qū)位概況
數(shù)據(jù)來源于本研究團隊對根溪河小流域崩崗的野外實地調(diào)查.崩崗的形態(tài)劃分比較復雜,與其所處的地形、集水面積、風化殼厚度等因素有關.本研究將崩崗的坡面外表形態(tài)劃分為:瓢形、條形、弧形、爪形、箕形、混合型[32,33];崩崗發(fā)育階段劃分目前尚沒有統(tǒng)一觀點,根據(jù)阮伏水等[16]的研究,把崩崗發(fā)育階段分為幼年期、青年期、壯年期、衰老期和晚年期.本研究將崩崗的發(fā)育階段分為初期(幼年期)、中期(青年期)和晚期(壯年期、衰老期和晚年期);根據(jù)陳志彪、朱鶴健等[31]的研究,本研究把崩崗的活動狀況分為活躍型、穩(wěn)定型和半穩(wěn)定型.
圖2為不同類型崩崗其個數(shù)和面積的分布狀況.其中,條形崩崗個數(shù)48個,比例約占崩崗總數(shù)的36.6%;爪形崩崗面積最大,約為10.59 hm2,面積所占比例達到43.2%;混合形崩崗個數(shù)4個,其個數(shù)在所有類型中最少,所占比例約為3.1%;弧形崩崗的面積最小,約為1.05 hm2,所占比例僅4.3%.由此可見,根溪河小流域以條形、瓢形和爪形崩崗為主.
圖2 不同類型崩崗的個數(shù)、面積及其比例
圖3 不同發(fā)育階段崩崗的個數(shù)、面積及其比例
崩崗在不同發(fā)育階段,其個數(shù)和面積有明顯差異.由圖3可知,發(fā)育中期的崩崗個數(shù)和面積最大,分別為92個、14.52 hm2,對應的比例最高,個數(shù)占總體的70%,面積占總面積的59%,由此可知,中期是研究區(qū)崩崗發(fā)育最活躍的階段,該階段以重力侵蝕為主,伴隨溝水流蝕,導致崩崗侵蝕嚴重,水土流失量較大.發(fā)育初期崩崗個數(shù)最少,僅16個,所占比例為12%,其面積最小,約為0.65 hm2,占總面積3%.崩崗發(fā)育初期以溝谷流水侵蝕為主,重力侵蝕較少,規(guī)模較小.崩崗發(fā)育晚期活躍程度比中期弱,重力崩塌現(xiàn)象迅速減少,有的地方崩崗活動趨于穩(wěn)定.由此可見,研究區(qū)崩崗的發(fā)育階段以中期為主.
圖4 不同活動狀況崩崗的個數(shù)、面積及其比例
崩崗活動狀況不同,其個數(shù)多少和面積大小有一定差異.如圖4所示:半穩(wěn)定型的崩崗個數(shù)最多且面積最大,分別為70個、11.74 hm2,其個數(shù)和面積所占比例分別約53.4%、48%;穩(wěn)定型崩崗面積最小,僅為2.5 hm2,面積所占比例約為10%;活躍型崩崗個數(shù)最少,約25個,所占比例約19.1%.由此可見,該地區(qū)崩崗的活動狀況以半穩(wěn)定型為主.
圖5為不同坡向崩崗的分布及其比例,其中,N、NE、E、SE、S、SW、W 和 NW 表示坡向為北、北東、東、南東、南、南西、西和北西.S坡崩崗的數(shù)量最多且面積最大,分別約為31個、6.73 hm2,所對應比例分別約為23.7%、27.5%.崩崗在E坡數(shù)量最少僅有7個,所占比例約為5.3%.在N坡面積最小,約為1.03 hm2,對應比例最小,約為4.2%,坡向為SE、S、SW和W方向上的崩崗面積和個數(shù)比NW、N、NE和E坡向的多.由此可見,根溪河小流域崩崗發(fā)育的坡向性較明顯,發(fā)育方向主要以S、SE、SW和W向為主.
圖5 不同坡向崩崗的個數(shù)、面積及其比例
S坡為迎風坡,在多雨的季節(jié)里,受到雨水和風力的干擾,對土層的沖刷強度要大于其他坡,在暴雨季節(jié)里尤為明顯,同時S坡與其他坡相比,所接受的太陽輻射能較多,蒸發(fā)旺盛,所以S坡花崗巖的風化程度要高于其他坡,為崩崗的形成和發(fā)展提供了基礎,崩崗侵蝕作用易發(fā)生,使崩崗的大小和規(guī)模存在差異.
在發(fā)育階段上,根溪河小流域中期發(fā)育崩崗個數(shù)最多,面積最大,所占比例最高,初期發(fā)育崩崗的數(shù)量最少,面積最小,所占比例最低;在崩崗類型上,條形崩崗數(shù)量最多,爪形崩崗的面積最大,混合形崩崗個數(shù)最少,弧形崩崗的面積最小;在活動狀況上,半穩(wěn)定型的崩崗個數(shù)最多,面積最大,比例最高,穩(wěn)定型崩崗面積最小,活躍型崩崗的個數(shù)最少.研究區(qū)域崩崗發(fā)育具有明顯的坡向性,S坡由于降水和太陽輻射等與其他坡向差異較大,具備崩崗發(fā)育的條件,該坡向發(fā)育的崩崗個數(shù)和面積最多,相對應的比例最大,E坡崩崗數(shù)量最少,N坡崩崗面積最少,坡向為SE、S、SW和W方向上崩崗面積和個數(shù)比NW、N、NE和E坡向的多.
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