干旱风沙区水库边缘防风林带减沙效益研究

CHINAWATERRESOURCES2018.2干旱风沙区水库边缘防风林带减沙效益研究

何有华袁张晓虹袁孙浩峰袁徐

裕

渊甘肃省水土保持科学研究所袁730020袁兰州冤

关键词院水库边缘曰防风林带曰减沙效益曰林带宽度曰鸳鸯池水库中图分类号院S157

文献标识码院B

文章编号院1000-1123渊2018冤02-0036-02

库提水至高位水池袁为防护林配套滴灌管网灌溉袁至2013年5月份调查时袁株高140~170cm遥

甘肃河西走廊地区干旱少雨尧风大沙多袁风力作用是塑造地貌的主要外营力袁因有了水库的调节作用袁才有了绿洲平原的繁荣稳定遥但因风沙灾害袁河西走廊部分水利设施长期遭受风沙填埋袁使水库有效库容减少袁调蓄功能降低遥对水库边缘的风沙灾害进行有效治理袁是保障整个绿洲灌区可持续发展的重要措施遥在水库边缘建植配套滴灌设施的防风固沙林带袁取水方便袁成活率尧保存率高袁阻沙尧固沙效益显著遥但并不是林带越宽越好袁一方面袁在生态林需要灌溉的季节袁也是绿洲区农业生产需水的关键期袁规模过大袁会产生上游生态与下游灌区生产之间争水的矛盾曰另一方面袁如果规模过大袁不但林带建设投资大袁而且包括电费尧人工费尧灌溉管网维修更换等费用在内的建后管护费用高袁在达到减少风沙入库目的的同时袁也给建设单位造成了一定的经济负担遥通过分析水库防护林带的减沙效益袁以期能为合理确定防护林带建设规模发挥指导性作用遥

资料袁当地多年平均降雨量为54mm袁多年平均蒸发量为2466mm袁多年平均风速3.3m/s袁春季平均风速为4.0m/s袁全年大风日数25天袁全年起沙风出现次数235次袁最大风速31m/s袁主导风向为西北西风遥干旱少雨尧风大且频繁尧日照充足尧昼夜温差大是当地的主要气候特点遥水库西岸地貌类型为风蚀戈壁地貌袁地形由西南向东北倾斜袁自水库正常蓄水位至坡顶袁海拔高程在1330~1379m之间袁相对高差49m遥水库东岸的夹山为石质山地袁加之其处于下风向袁所以不考虑东岸风沙对水库的影响遥土壤以灰棕漠土和风沙土为主袁自然植被覆盖率5%~10%袁植被类型以旱生尧超旱生种总库容为1.048亿m3遥据金塔县水务鸯池水库有效库容减少了4700万m3袁占总库容的45%袁风沙主要以风沙流的形式从水库西岸和上游河道进入水库遥针对风沙持续填淤水库的实际危害袁金塔县水土保持部门于2003要2004年在水库西岸营造了灌甘蒙柽柳袁混交方式为行间混交袁株最窄处345m袁并用水泵从鸳鸯池水木防护林135hm2袁树种为花棒尧毛条尧距行距2m伊3m袁林带最宽处820m袁类为主遥鸳鸯池水库始建于1943年袁局监测袁至2007年袁因风沙填淤袁鸳二尧减沙效益监测

1.监测方法

2013年4月30日袁共监测3个风季遥

监测时段院自2010年5月5日至监测方法院在水库风沙灾害主风方向的林带外缘裸地和内部不同宽度位置布设积沙缸袁进行风沙沉积量的监测遥因水库的阻隔与沉积作用袁只考虑主风向西北方向风沙对水库的影响遥选择无盖塑料桶作为积沙缸袁分别布设在林带外侧裸地和林带内不同宽度位置袁积沙缸上口径20cm袁底部直径18cm袁深30cm遥在布设积沙缸时袁先选好布设地点袁再在布设地点挖穴袁将积沙缸置入穴内袁使积沙缸上沿与原地面持平后袁再将积沙缸周围填平遥每组3个袁共设8组24个积沙缸袁其中原戈壁地貌一组布设在林带外侧边缘西北方向10m每隔10行林带布设一组袁共布设7组袁布设宽度为210m遥为方便取样袁在布设积沙缸时袁将2个缸套在一起置入穴内袁在取样时袁只取出里层缸收集样土袁取样后将积沙缸放回原处袁此处林带宽度表示为0袁在林带内一尧研究区域概况

研究区域选择在金塔县鸳鸯池水库西岸尧白水泉沙系东南端袁东北距金塔县城12km遥根据金塔气象站收稿日期院2017-12-18

作者简介院何有华袁教授级高级工程师袁主要从事水土保持与荒漠化防治研究工作遥

基金项目院甘肃省科技计划资助项目野干旱风沙区水库边缘生态修复技术研究渊17YF1FA112冤冶遥

水36

处袁以便下次取样遥积沙缸于5日月袁52010年共日监布测了设袁监3测个至风季2013的积年沙4情月况30

袁将样土收集后烘干称重袁每组的3个积沙缸样土称重后取平均值即为不同林带宽度处单缸的平均风沙沉积量袁以此作为原始数据分析不同林带宽度的减沙效益遥

2.监测结果

将不同林带宽度处积沙缸内的风沙沉积量监测平均值汇总于表1遥从监测结果可以看到袁林带外戈壁裸地的沉积量为473g袁是210m林带宽度处g/cm139g的3.40倍袁风沙土容重按1.53计算袁林带外戈壁裸地和210m林带宽度处的年均沉积厚度分别为3.35析袁原mm地尧貌0.98为戈壁mm遥地从貌现袁场无调明查显情积况沙分袁即可设定为当地风积量与风蚀量是处于动态平衡状态袁风沙沉积厚度与风蚀厚度相同袁沉积量等于侵蚀量袁则当林带宽度达到90m处时袁侵蚀模数由原地貌的渊5021t/渊km2窑a冤降至2166t/

蚀km2降至轻窑a冤袁侵度蚀侵强蚀度由原袁当林地带貌宽的强度达到度侵210m2

但仍属时轻袁侵度蚀侵模蚀数等降至级范1476t/围遥渊依据km窑叶a冤袁

土壤侵蚀分类分级标准2007曳许侵冤袁蚀量甘肃通常河取西走1500廊地区渊t/渊km风SL2蚀190区要容侵蚀量降至土壤容许侵蚀量以窑下a冤袁遥

则三尧减蚀效益分析

1.减蚀率分析

以减蚀率指标分析不同宽度林带减少风沙沉积量的效果袁用于分析每增加一定宽度时林带所减少风沙沉积量的程度袁计算表达式如下院

Ri=G渊Gi-1式中渊冤i--1Gi冤

伊100%

渊1冤

袁Ri为第i监测点减蚀率渊%冤曰Gi为第i监测点的风沙沉积量渊g冤遥

分析结果表明袁前30m林带的减蚀效果最为明显袁沉积量较戈壁裸地减少30.87%曰在60m林带宽度处较水土保持

2018.2中国水利表1鸳鸯池水库防风林带减沙效益分析监测点编号渊i冤12345678林带宽度渊m冤0306090120150180210风沙沉积量G(g)473327250204174159147139年均沉积厚度渊mm冤3.352.311.771.441.231.131.040.98侵蚀模数渊t/km2减蚀率窑a冤50213471265421661847168815611476渊%冤30.8723.5518.4014.718.627.555.44边际效益B渊g冤

146

77

46

30

15

12

8

30带宽度应为150m左右袁最宽不宜超戈壁m裸宽地度减处少沉积量减少23.55%袁较过210200m遥

由于风沙运动的随意性和无边70.61%m处袁较的沉180积47.15%m量处139曰林带宽度在仅减g袁较裸地减少界性袁监测结果会因监测时段不同尧蚀效果不再明显遥

少5.44%袁减积沙缸口径不同而有出入袁但总体能2.边际效益分析

反映出积沙量随林带宽度而变化的边际效益是假定在其他生产要趋势遥

素不变的情况下袁用于分析收益随某水库风沙淤积是一种自然现象袁一投入要素增加而发生变化程度的即使水库边缘林带很宽袁林地内本身指标袁通常是企业为追求最大的利的侵蚀现象不可能完全消除袁因为防润袁多次进行扩大生产袁每一次投资风林带的减蚀效益及林带内部风蚀所产生的效益与上一次投资产生效量除林带宽度外袁还与林带的结构尧益的差值即为边际效益遥本文以各监带间距尧造林密度尧株高尧林下植被等测点位处林带的宽度为投入变量袁以诸多因素有关袁在水库边缘建植防风积沙缸内收集到的风沙沉积量G为林带应控制在一定宽度范围内袁以不收益量袁则第i监测点林带减沙边际至于在水库设计使用期限内袁影响水效益的计算表达式如下院

库正常调蓄功能为原则遥

Bi当林带高度达到能够起到阻沙式中袁B=G渊i-1冤-位Gi

处的边际效渊2益冤

的功能时袁应控制灌水量袁限制其生渊g冤曰Gi为第i测点i为第i监测点的风沙沉积量渊g冤遥

长袁以节约运行管护费用袁所以袁保持分析结果表明袁随林带宽度的增林带一定高度的临界灌水量是需要加袁其减沙的边际效益明显下降袁由继续研究的内容遥林带30m宽处的146g降至210m参考文献院

宽处的8g袁在150~210m宽度处林带减沙的边际效益已不明显遥

[1]北京赵院松科学乔.出中国版社干袁旱1985.

地区自然地理[M].四尧结论与讨论

[2]风沙危害张晓虹防治,何有措华施.体系河西研究走廊[J].水利工程中国水滴灌生物工程治沙被认为是最利袁2014渊16冤.

有效的防治措施袁水利工程沙害防治较其他防护对象而言袁利用滴灌生物[3]物治王沙滴灌来田袁等节水.戈壁试验尧流分析动沙丘[J].地中国带生沙工程治沙的生态用水较易得到保障袁漠袁2004渊6冤但并不是规模越大越好遥如果面积过大袁则耗水量大袁不但会影响下游绿的研究要要要生.

[4]杨根袁等以金.沙漠塔解水放村库风沙填淤沙水库为例[J].量洲灌区用水袁同时还会增加林带运行中国科学院兰州沙漠研究所集刊袁

管护费用遥从鸳鸯池水库边缘防风林带减沙效益的监测结果看袁合理的林1982渊2冤.

责任编辑张金姻

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