李志飛，單洪偉，楊 薇

(黑龍江省水土保持科學(xué)研究院，黑龍江 哈爾濱 150070)

黑龍江省溝蝕問題嚴(yán)重，溝蝕的危害主要表現(xiàn)為加劇水土流失、損毀耕地、降低機(jī)耕效率、損害農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力、促發(fā)雨洪災(zāi)害、威脅村屯安全[1-2]。據(jù)全國第一次水利普查成果，黑龍江省規(guī)模以上侵蝕溝(100～5 000 m)共有11.55萬條，主要分布在中部漫川漫崗區(qū)和東南部山地區(qū)，其中中部漫川漫崗區(qū)和東南部山地區(qū)分別有侵蝕溝48 777、39 918條，占侵蝕溝總數(shù)的42%和35%?，F(xiàn)在侵蝕溝專項(xiàng)治理已經(jīng)列入《黑龍江省水土保持規(guī)劃(2015—2030年)》，是今后黑龍江省水土保持工作的重要部分。

近年來，科研人員針對不同區(qū)域、不同類型侵蝕溝的分布特征、發(fā)生發(fā)育機(jī)理等進(jìn)行了大量研究[3-14]。就黑龍江省而言，相關(guān)研究主要集中在中部的漫川漫崗黑土區(qū)，而對東南部山地區(qū)的研究則比較少。研究方法上多采用遙感(RS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)等對大區(qū)域、大流域尺度進(jìn)行研究，判別精度有限?；谏鲜鲅芯楷F(xiàn)狀，本研究在小流域尺度上，以黑龍江省寧安市葡萄溝小流域?yàn)檠芯繀^(qū)，結(jié)合Google Earth，利用RTK系統(tǒng)對葡萄溝小流域內(nèi)的26條侵蝕溝進(jìn)行精準(zhǔn)測量與分析，以分析黑龍江省東南部山地區(qū)侵蝕溝基本特征，為黑龍江省侵蝕溝分區(qū)分類、規(guī)模治理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持，這對于查清黑龍江省溝蝕分布與現(xiàn)狀、制定科學(xué)決策具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于黑龍江省東南部寧安市寧安鎮(zhèn)葡萄溝村，地處牡丹江市、海林市和寧安市交界處，地理位置介于E129°21′21″～129°23′29″、N44°23′53″～44°25′07″，地貌類型為低山丘陵，海拔300～550 m。土壤類型以沙質(zhì)暗棕壤和白漿土為主，在沿河低洼地存有草甸土。屬中溫帶大陸性氣候區(qū)，年均氣溫4.0 ℃，年均日照時數(shù)2 675 h，無霜期135 d，≥10 ℃年積溫2 646 ℃，年均降水量570 mm，年均徑流深200 mm，降雨集中在6—9月，期間降水量占年降水量的70%。林草覆蓋率僅為26.7%，水土流失嚴(yán)重，以水力侵蝕為主，主要形式為面蝕和溝蝕。研究區(qū)范圍和侵蝕溝分布見圖1。

圖1 研究區(qū)范圍及侵蝕溝分布

2 研究方法

結(jié)合Google Earth影像數(shù)據(jù)，利用RTK系統(tǒng)，對研究區(qū)內(nèi)侵蝕溝逐條進(jìn)行測量，包括溝沿線、比降、典型斷面尺寸等，獲取侵蝕溝長、寬、深、邊坡角度、溝壑面積等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。侵蝕溝密度、寬深比、寬長比等參數(shù)計(jì)算公式分別為：侵蝕溝密度=溝壑長度/小流域面積；寬深比=溝寬/溝深；寬長比=溝寬/溝長。研究區(qū)侵蝕溝基本特征見表1。

3 結(jié)果與分析

3.1 侵蝕溝分布特征

由圖1可以看出，葡萄溝小流域由2個微流域歸并而成，總面積為3.75 km2，共有侵蝕溝26條，溝壑占地面積6.86 hm2。按照分水嶺劃分，有2條主溝，兩側(cè)坡面從上而下分別發(fā)展出10、14條支溝，呈羽狀分布。其中，除2條主溝長在2 000 m以上外，其余多數(shù)支溝長度為100～400 m(22條)，只有2條支溝長度為500～1 000 m。

小流域出口處是葡萄溝村村部所在地。侵蝕溝坡降大、植被稀疏，截持水能力遠(yuǎn)低于坡面，遇強(qiáng)降雨，坡面上大量的侵蝕溝便成為水沙輸送通道，加速雨水的匯集作用，加快洪峰形成，加大洪峰流量，容易誘發(fā)雨洪災(zāi)害，對下游村屯安全造成較大威脅。

表1 研究區(qū)侵蝕溝基本特征

3.2 侵蝕溝分級與密度

按照水利部松遼水利委員會制定的東北黑土區(qū)侵蝕溝分級標(biāo)準(zhǔn)(表2)，研究區(qū)內(nèi)有小型溝21條、中型溝4條、大型溝1條，小型溝是治理的主體。

表2 侵蝕溝分級標(biāo)準(zhǔn) hm2

經(jīng)計(jì)算，研究區(qū)內(nèi)侵蝕溝密度為2.71 km/km2。而根據(jù)全國第一次水利普查成果，研究區(qū)侵蝕溝密度為0.19 km/km2。研究區(qū)內(nèi)的侵蝕溝密度是普查成果的14倍之多，一個重要的原因是研究區(qū)以小型溝為主，而全國第一次水利普查時因遙感影像精度有限，對此類小型溝的判別不具可操作性。

3.3 溝道縱比降及溝道邊坡坡度

溝道縱比降，即侵蝕溝所在坡面的坡度，是侵蝕溝形成的重要地形因素。在其他因素一致的情況下，縱比降越大，越容易形成侵蝕溝。調(diào)查結(jié)果顯示，研究區(qū)多數(shù)侵蝕溝縱比降在10%(6°)以上，最大的可達(dá)21%(12°)，而東北漫川漫崗區(qū)平均溝道縱比降為5.95%[14]，可見相比東北漫川漫崗區(qū)，東南部山地區(qū)侵蝕溝縱比降更大。

在測量中發(fā)現(xiàn)，侵蝕溝斷面情況非常復(fù)雜，基本沒有規(guī)則的形狀，一條侵蝕溝同時存在V形和U形的斷面很常見，邊坡坡度值只能是選取典型斷面的平均值。結(jié)果顯示，典型斷面邊坡坡度介于21°～78°，其中土壤安息角在35°以上的有19條，占侵蝕溝總數(shù)的73%，這說明多數(shù)侵蝕溝邊坡不穩(wěn)定，有坍塌、滑動的可能。

3.4 侵蝕溝寬長比及寬深比

寬長比，即侵蝕溝寬度與長度的比值。較大的寬長比說明侵蝕溝的兩側(cè)來水較大造成岸坡不斷地塌陷和擴(kuò)張；較小的寬長比則說明溝蝕的水流主要來自溝頭，而且水流在前進(jìn)過程中流量變化不大。東北黑土區(qū)坡耕地上的侵蝕溝寬長比平均為0.026 9[12]。經(jīng)計(jì)算，研究區(qū)內(nèi)侵蝕溝寬長比平均為0.033 3，說明研究區(qū)侵蝕溝兩側(cè)來水量較大，除了溝頭水流，兩側(cè)坡面匯水也是侵蝕溝洪峰流量的重要組成部分。

寬深比，即侵蝕溝寬度與深度的比值，可以表征各類侵蝕溝斷面的寬淺和窄深程度。寬深比的概念與文獻(xiàn)[4]中的“開析度(K)”的概念一致，反映了侵蝕溝的宏觀地形開闊特征。一般來說溝道開析度越大，溝道越開闊，K<0.35為深切型，0.35≤K≤0.65為半開析型，K>0.65為開析型。經(jīng)計(jì)算，研究區(qū)內(nèi)侵蝕溝均寬和均深范圍分別為2.86～12.06和1.18～4.14 m，寬深比介于1.79～6.36，均大于0.65，屬開析型侵蝕溝，說明研究區(qū)侵蝕溝比較開闊，溝道的立地條件較好，開發(fā)利用潛力較大。

3.5 侵蝕溝溝頭高差

溝頭高差即溝頭處溝底和溝口沿高程差，是決定溝頭防護(hù)措施類型和規(guī)格的重要因素。調(diào)查顯示，研究區(qū)內(nèi)有12條侵蝕溝無明顯溝頭高差，比例接近1/2，其余溝頭高差介于1.00～5.00 m。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，有的侵蝕溝溝頭處雖然沒有明顯的高差，但是在溝中位置卻出現(xiàn)一處甚至幾處較明顯的高差；侵蝕溝與農(nóng)道交叉處，在農(nóng)道下方有時也會有明顯的高差。這些地方雖然不在溝頭，但是也需要修建跌水，以有效防止溝底下切和破壞農(nóng)道。

4 結(jié) 論

本次調(diào)查結(jié)合Google Earth，利用RTK系統(tǒng)在小流域尺度上對侵蝕溝進(jìn)行精準(zhǔn)測量，具有快速、精度高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，可以較好地滿足侵蝕溝科研、規(guī)劃設(shè)計(jì)需求。

根據(jù)葡萄溝小流域調(diào)查結(jié)果，黑龍江省東南部山地區(qū)侵蝕溝以小型溝為主，溝長多為100～400 m，寬長比較大，溝道比較開闊，溝道比降大，溝頭高差均小于5.00 m，邊坡不穩(wěn)定，溝壑密度大，大量的侵蝕溝剝蝕耕地資源，威脅村屯安全和群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。在以后的侵蝕溝治理工作中，應(yīng)該充分考慮不同區(qū)域的侵蝕溝特點(diǎn)，科學(xué)決策，采取合理措施，以達(dá)到更好的治理效果。

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[作者簡介] 李志飛(1983—)，男，河南安陽市人，工程師，碩士，主要從事水土保持科研工作。

[收稿日期] 2017-10-15