(王丽洁)定西市黄土丘陵沟壑区第五副区侵蚀沟道分级分类研究

甘肃省定西市黄土丘陵沟壑区
第Ⅴ副区侵蚀沟道分级及分类研究
王丽洁
[关键词]定西市黄土丘陵沟壑区；第Ⅴ副区；侵蚀沟道分级及分类
[摘要]为了从沟道级别上即能反应侵蚀规律，又能进行同级之间类比，我们采用美国A.N.strahler提出的地貌几何定量数学模型分级方法：通过对甘肃省定西市黄土丘陵沟壑区第Ⅴ副区具有典型性的侵蚀沟道进行分级及分类研究，横向总结出同类型沟道综合治理体系模式，为同类型流域的生态综合治理和可持续发展提供理论支撑。

1 研究目的
黄土丘陵沟壑区第Ⅴ副区地形破碎，坡陡沟深、水土流失严重。

我们研究的目的，是通过对定西市黄土丘陵沟壑区第Ⅴ副区具有典型性的侵蚀沟道进行分级及分类研究，横向总结出同类型沟道综合治理体系模式，为同类型流域的生态综合治理和可持续发展提供理论支撑。

2研究区概况
甘肃省黄土丘陵沟壑区第Ⅴ副区主要分布于兰州市、白银市、定西市、庆阳市、临夏州。

根据甘肃省2012年水利普查报告，特选择符合条件的定西市安定区10649条沟道作为研究对象进行分析。

从定西市安定区10649 条沟道数据分析得出，沟长在500 m以上，面积在5 km2以内的沟道平均长为770.62 m，沟道平均面积为18.67 hm2，平均沟宽为221.5 m，平均沟道纵比为21.36%，平均高差为155.98 m。

表1 甘肃省黄土丘陵沟壑区第Ⅴ副区普查安定区沟道特征表
沟道面积(hm2) 沟道长度
(m)
沟道纵比
(%)
沟道宽
（m）
高差
（m）
平均值18.67 770.62 21.36 221.50 155.98 样本标准差15.44 292.24 6.17 100.17 44.43 根据普查报告结果，对安定区10649条沟道特征值按照统计学原理,求其平均值和样本标准差。

根据计算得到沟道平均值及样本标准差，按照超过平均值一个标准差为一级，
低于平均值一个标准差为一级、中间为一级的原则，将安定区的10649条沟道长度大于500m的沟道划分结果分为3种类型。

其中沟道面积3.23 hm2～34.11 hm2占87.2%，沟道长度500 m～1062.86 m占88.1%，沟道纵比15.2%～27.53%占69.7%，沟道平均宽121.33m～321.67m占71.0%，沟道相对高程111.55m～200.42m 占71.1%。

因甘肃省定西市安家沟流域和高泉沟流域地形具有鲜明的第Ⅴ副区地形地类特征，资料也较齐全，故做为典型沟道进行分级分类研究对象进行分析。

定西市安家沟流域面积为8.56 km2，流域由安家沟和马家岔两条沟道组成，其中安家沟沟道长度为2.97 km，面积为 3.94km2，和马家岔沟道长度为3.48 km，面积为4.62 km2，流域内具有9条长度大于500 m的支沟，沟道最大相对高程约325 m。

流域内有大小支毛沟42 条，沟壑密度3.14 km/km2。

流域平均坡度为14.3°。

多年平均降水量427 mm，60%以上出现在7～9月份，且多以暴雨形式出现。

高泉沟流域流域面积为9.168 km2，流域由苟家蕖沟和坡儿下两条主沟道组成，流域内苟家蕖沟沟道长度为6.825 km，和坡儿下沟道长度为3.40km，沟道内具有6条长度大于500 m的支沟，沟道最大相对高程约391 m。

沟壑密度2.38 km/km2。

多年平均降水量415.2 mm，56%以上出现在7~9月份，且多以暴雨形式出现。

3 侵蚀沟道分级方法
国内传统的分级方法，不能直接从沟道分级里反应侵蚀规律，也不能从分级里对同级沟道进行类比分析。

针对我国在沟道分级中存在的问题，为了从沟道级别上即能反应侵蚀规律，又能进行同级之间类比。

我们采用美国A.N.strahler提出的地貌几何定量数学模型分级方法：在同一流域内，最小的不可分支的支沟属于第一级沟道，2个一级沟道汇合后组成的新的沟道，称为二级沟道；2个二级沟道汇合后的沟道，称为三级沟道。

以此类推，直至全流域沟道划分完毕。

通过全流域的水沙河槽为最高级别沟道，也就是这个小流域的流域等级。

所有间歇性沟道和永久性沟道都包括在内，只要具有明显的稳定性的谷地，都可以根据序列的命名方式进行分级。

地貌几何定量数学模型分级方法对同级沟道定量化，同一级别的沟道可以反应出相同的规律，不同流域的同级沟道具有了可比性。

利用安定区安家沟流域和高泉沟流域1:10000地形图，按照水利普查要求从大于100m的沟道里筛选出15条长度大于500m以上的沟道，进行了系统的实地
调查和图上量测。

实地调查包括对流域界限和沟缘线的勾绘、沟道及沟头的治理及利用情况调查等，图上量测包括对每条沟道的流域面积、沟壑面积及沟道相对高差等特征值，然后得到15条沟道的特征值及类型划分：
表2 安定区安家沟和高泉沟流域沟道分级及特征值表
流域名称沟
道
代
码
沟
道
级
别
沟长
（m）
高差
（m）
比降（%）
沟道
面积
（hm2）
沟道流
域面积
（km2）
沟道
平
均宽
度
（m）
安家沟1 Ⅰ560 130 23.2 4.29 0.26 76.61
2 Ⅰ550 110 20.0 2.48 0.16 45.09
3 Ⅰ1100 110 10.0 9.0
4 0.79 85.22
4 Ⅱ960 16
5 15.2 10.8
6 0.33 113.13
5 Ⅱ107
6 185 17.2 8.71 0.49 80.95
6 Ⅱ670 155 23.1 4.12 0.21 61.49
7 Ⅲ3480 230 6.6 40.60 0.11 116.67
8 Ⅲ2970 240 8.1 41.11 0.17 138.42
9 Ⅳ3969 235 5.9 46.18 0.18 116.36
高泉沟10 Ⅰ510 150 29.4 3.21 0.88 62.95
11 Ⅱ600 150 25.0 5.57 0.92 92.83
12 Ⅱ585 110 18.8 6.69 0.97 114.41
13 Ⅲ3542 265 7.5 34.33 0.57 96.92
14 Ⅲ5685 300 5.3 48.14 0.90 84.68
（注：沟道长度为沟头到沟口的长度）
4、侵蚀沟道分类研究
我们对沟道的分类，目的主要是为了更好的治理和开发利用沟道，在反应沟道特征的众多沟道分类指标里，沟道的形态特征对治理开发沟道最具有实践意义。

本研究从最能反映沟道形态的沟道开析度、割裂度和主支沟系数三个数值来进行分类。

具体方法是：利用甘肃省定西市1：10000 地形图上随机抽取了适量的沟道进行系统的实地调查和图上量测。

实地调查包括对流域界限和沟缘线的勾绘、沟道及沟头的治理与利用情况调查等, 图上量测包括对每条沟道的流域面积、沟壑面积、沟道长度( 主沟长、各级支沟长和沟道全长) 、沟壑密度、沟道相对高差等特征值的测算。

然后计算得到每条沟道的开析度、地面割裂度和主支沟系数等地貌
形态特征值。

①按沟道的开析状况分类
K=D／H=1000A／(LH) (1)
式中: K 为沟道开析度; D 为沟道平均宽, m; H 为沟道平均相对高差, m; A 为沟壑面积, km2 ; L 为沟道全长, km。

②按沟道的割裂状况分类
G=(A／S)×100% (2)
式中:G 为地面割裂度, %; A 为沟壑面积, km2; S 为流域面积, km2。

③按沟道主支沟状况分类
R= L 0／L (3)
式中: R 为主支沟系数; L 0 为主沟道长, m; L 为沟道全长, m。

根据计算结果, 按照统计学原理, 求其K、G、R的平均值和样本标准差, 然后按超过平均值一个标准差为一级、低于平均值一个标准差为一级、中间为一级的原则, 将沟道划分。

4. 1按沟道的开析状况分类
沟道的开析状况是指沟道的开张程度，它反映沟道的宏观地形开阔特征。

一般来讲，沟道开析度越大，沟壑就越开阔，沟坡就越平缓，沟道的立地条件就越，开发利用潜力愈大。

沟道的开析度计算公式为：
K=D/H=1000A/(LH)
式中: K 为沟道开析度; D 为沟道平均宽, m; H 为沟道平均相对高差, m; A 为沟壑面积，km2，L 为沟道全长, km。

表3 开析状况分类
沟道类型划分标准
开析型K1＞0.65
半开析型K2＝0.35~0.65
深切型K3＜0.35
4.2按沟道的割裂状况分类
沟道的割裂状况用地面割裂度G来反映。

在一定的地域范围内，地面割裂度
G值越高，说明沟壑面积愈大，沟谷面积愈小，地形愈破碎，水土流失面积越大，治理任务也越艰巨，开发利用程度也越难，治理措施更需要加强配置。

按沟道的割裂状况分类
G=(A／S)×100%
式中:G 为地面割裂度, %; A 为沟壑面积, km2; S 为流域面积, km2。

表4 割裂状况分类
沟道类型划分标准
强度割裂型G1＞49.94%
中度割裂型G2＝17.74 %~49.94%
弱度割裂型G3＜17.74%
4. 3按沟道主支沟状况分类
沟道主支沟状况反映了沟道的支沟发育程度和数量，同时也间接的反映了流域沟道切割的破碎程度，对反应沟道的地形状况及沟道治理具有指导作用。

沟道主支沟状况可用主支沟系数来表示，其计算公式为：
R= L 0／L
式中: R 为主支沟系数; L 0 为主沟道长, m; L 为沟道全长, m。

因样本的地形地貌特征局限性，平均值及标准方差的差为0，所以参照平均值分为2类。

表5 主支沟状况分类
沟道类型划分标准
主沟型R1＞0.091
半主沟型R2＜0.091
因样本的局限性，平均值及标准方差的差为0，所以参照平均值分为2类。

沟道划分为3种类型：开析状况分类表，割裂状况分类表、主支沟状况分类表。

表6 沟道形态特征值表及类型划分
沟道代码沟道
级别
沟长
L0(m)
开析度
K
割裂度
G（%）
主沟系数
R
开析
状况
割裂
状况
主支沟
状况
安家沟流域1 Ⅰ560 0.59 16.740.021 半开析中度割裂半主沟
2 Ⅰ550 0.41 15.920.02 半开析中度割裂半主沟
3 Ⅰ1100 0.75 11.400.041 开析中度割裂半主沟
4 Ⅱ960 0.69 32.610.036 开析中度割裂半主沟
5 Ⅱ107
6 0.44 17.830.04 半开析中度割裂半主沟
6 Ⅱ670 0.4 19.510.025 半开析中度割裂半主沟
7 Ⅲ3480 0.51 46.290.129 半开析中度割裂主沟型
8 Ⅲ2970 0.58 44.580.11 半开析强度割裂主沟型
9 Ⅳ3969 0.5 47.660.148 半开析强度割裂主沟型
高泉沟流域10 Ⅰ510 0.42 28.040.023 半开析中度割裂半主沟
11 Ⅱ600 0.62 33.430.027 半开析中度割裂半主沟
12 Ⅱ585 0.73 25.820.027 开析中度割裂半主沟
13 Ⅲ3542 0.37 59.900.162 半开析中度割裂半主沟
14 Ⅲ5685 0.28 53.350.261 深切强度割裂主沟型
15 Ⅳ6522 0.28 54.570.299 深切强度割裂主沟型
5.沟道分类的防治措施
通过对定西市黄土丘陵沟壑区第Ⅴ副区15条典型沟道分类的划分，发现在沟道治理中应该做到区别对待、因沟而治。

开析型或强度割裂型、主沟沟道，因地形比较开阔、沟坡较缓和，沟底较宽，主要坚持以开发利用为主、治理防护为辅，形成多元化、生态及经济综合的治理和开发体系。

如安家沟8、9号沟，沟坡由于面积较大，应注重对沟坡及坡面的治理，实行林草和工程措施相结合。

沟底部位在治理的同时应加强水土保持措施建设，注重植物措施的合理布局，配套拦水拦泥及蓄水工程措施，努力改善当地干旱缺水状况。

还可以蓄水养殖，以产生一定经济效益。

半开析、中度割裂沟道或半主沟沟道应坚持治理与利用相结合，治理模式应因地制宜、灵活多样，应结合工程措施和植物措施的优势，发挥最佳效能。

如高泉沟11号沟和13号沟的柳谷坊措施，既拦蓄了泥沙，又增加了植被覆盖，就是结合了“就地入渗”和“流而不失”两种优势。

深切型、弱度割裂型或支沟型沟道，地形破碎，沟坡面积小，坡面陡，降水
入渗慢，易形成大量径流，容易造成大水沙流失，并造成沟岸及沟头地貌恶化，由于地势相对狭窄，侵蚀严重，所以以治理防护为主、开发利用为辅的治理模式。

主要以植物措施为主，涵养水土，减少暴雨泥沙量，增加就地入渗量，从而达到防治水土流失的目的。

此外，定西市黄土丘陵沟壑区第Ⅴ副区主沟型沟道综合治理模式可按照具体类型进行生态治理、经济治理，支沟型沟道应重视对小支沟汇流区径流、泥沙的拦截，以防止沟岸扩张和沟头前进。

[参考文献]
[1]甘肃省第一次全国水利普查领导小组办公室2012年普查工作报告
[2]刘增文李雅素.黄土残塬区侵蚀沟道分类研究[J].中国水土保持，2003（9）28~30。