径流林业技术研究论文

2022-04-21

摘要雨水花园可以有效控制径流污染，削减径流流量，是海绵城市建设中最为重要而有效的处理措施。以沈阳市为例，因地制宜，从设施面积、组成构造等方面分析了雨水花园设计中的关键参数和影响因子。关键设计参数为蓄水层高度、种植土层结构、填料组成和深度及砾石层结构，影响因素主要为沈阳市降雨特点、植物品种、土壤渗透系数、雨水花园面积率。今天小编为大家推荐《径流林业技术研究论文(精选3篇)》，欢迎阅读，希望大家能够喜欢。

径流林业技术研究论文篇1：

“一坡三带”退耕还林模式水土保持特征研究

摘要：以毕节市三种典型的退耕还林模式即“一坡三带”模式（YP）、纯生态林（柳杉）模式（CS）、纯经济林（核桃）模式（CJ）为研究对象，在不考虑林冠层作用的条件下，通过人工模拟降雨法，分析研究不同退耕模式下对地表产流产沙的影响。结果表明：YP能有效缓解径流，减少径流强度，与CS和CJ这两种模式相比，其径流量分别减少了60.1%和80.1% ；径流初始发生时间分别延迟1.57 min和2.08 min；土壤侵蚀量分别降低49.6%和65.5%。可见“一坡三带”退耕还林模式对水土保持效果最为明显，是退耕还林模式中比较适合的植被恢复模式。

关键词：退耕还林；地表径流；土壤侵蚀量；模拟降雨；一坡三带

Key words： grain for green； runoff； quantity of soil erosion； simulated rainfall； one slope-three zones

毕节市地处长江支流乌江上游，由于是山丘区，坡度大、土层薄、雨量集中、土层抗侵蚀力低，因此是贵州省水土流失最严重的地区之一，其治理直接影响长江中下游的长治久安[1-2]。2000年，国家林业局提出了治理该区时应采用“一坡三带”治理模式，即在山顶建设水源涵养林，山腰建设水土保持林，山脚建设水土保持经济林[3]。

“一坡三带”退耕还林治理模式自从被提出以来，目前在国内的研究已经取得了显著的成果，覃志刚等[4]曾以四川广元碗厂沟流域为研究单元，采用野外径流小区法，得出对严重侵蚀坡面的治理，采取“一坡三带”的治理模式，能够起到较好的水土保持效果这样的结论。同时提出了“一坡三带”配置模式，不但能有效地控制水土流失，而且充分利用土地资源，解决林牧争地矛盾，在短期内就有较高经济效益，对山区农民脱贫致富具有现实意义[5]。在对地表径流和土壤侵蚀的研究方面，由于地表径流和土壤侵蚀是水土保持的重要研究内容之一，因此无论国内还是国外都是成绩斐然。在研究方法方面，综合来看，国内外反映客观实际的土壤侵蚀研究方法也是多种多样[6]。而在研究成果方面，则从不同学科角度，针对不同的地理环境进行了研究。

作为长江珠江之屏障，2002年，退耕还林工程在毕节市正式启动实施，同年毕节市林业技术推广站根据毕节市的实际情况，将“一坡三带”模式在毕节市进行推广应用，取得了明显的效果，全市各县区按照此模式实施了退耕还林工程0.53万hm2以上，有效地控制了退耕地的水土流失程度。但是“一坡三带”优化治理模式与常规退耕还林模式相比较，在对土壤径流及土壤侵蚀的影响方面研究较少。为了探讨“一坡三带”模式对水土保持的优越性和为毕节试验区生态环境建设和启动新一轮退耕还林提供一定的依据，通过模拟人工降雨法对毕节市“一坡三带”退耕林、柳杉纯林、核桃纯林以裸地对照进行了地表径流和土壤侵蚀方面的研究。

1 材料和方法

1.1 研究区概况

试验于2012—2015年在毕节市长春堡镇进行。毕节市地处云贵高原向东部低山倾斜的斜坡地带，为长江珠江之屏障，位于东经105°36′～106°43′，北纬26°21′～27°46′之间。毕节市是典型的岩溶山区，处在滇东高原向黔中山原丘陵过渡的倾斜地带，境内岩性复杂，山峦重叠，河谷深切，地势陡峭，喀斯特地貌发育完整，形成集山地、丘陵、谷地、洼地为一体的典型高原山区地貌。区内大部分地方属亚热带湿润气候，年均日照1 231 h，气温13.09 ℃，降雨量1 129.04 mm，无霜期266 d。毕节市森林覆盖率38.75%，冬无严寒，夏无酷暑，四季分明，气候宜人，适合于多种农作物和动物的生长、繁衍。主要灾害性天气有倒春寒、春旱、伏旱、秋季低温冷雨和冰雹、暴雨等。区内出露岩石以石灰岩为主，其次为砂页岩、紫色砂页岩等。自然土壤以酸性黄壤，中性紫砂土为主。

1.2 降雨装置

降雨装置在参考中国科学院水土保持研究所研制的SR型野外人工模拟降雨装置的基础上自行设计，降雨高度定为2.0 m，降雨均匀系数达到80%以上[7]。降雨器下方设置试验小区。

1.3 试验设计

试验采用原状土模拟方法。分别于“一坡三带”治理模式退耕林（YP）、柳杉纯林（CS）、核桃纯林（CJ）及传统农耕地（NG）构建径流实验区，径流实验区应保持原来的结构，面积为1 m2，在土体的三边用40 cm高的PVC板围成，插入土中30 cm，外露10 cm，防止降雨泥沙溅出和试验土体外围水分进入，在土体第四边距土体表层土壤5 cm处设置导流槽和集水槽用于收集地表径流，不同退耕还林植被配置情况如表1。

1.4 数据调查

根据毕节市1981—2010年30年的降雨资料，选择降雨保证率70%～80%的降雨强度作为此次的降雨强度，即6.1，6.2，6.3，6.4，6.5，6.6 mm·d-1，降雨时间80 min。降雨完后，将集水槽内的地表径流量全部收回，先在室内进行沉淀，后将泥沙放入烘箱内在80 ℃恒温下烘干、称重，测定产沙量。降雨开始后，分别记录以下数据：不同降雨强度下的径流量和产沙量；80%保证率的降水强度（6.6 mm·d-1）下的初始产流时间，然后收集并测定产流量。

1.5 数据分析

数据调查完成后，采用Excel和SPSS13.0软件进行处理和方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同降雨强度对地表径流的影响

研究得出（表2），无论是何种退耕模式，不同降水强度下的产流量、产流系数和产沙量均呈显著差异，对于不同的降雨强度，6.7 mm·d-1降雨强度下的径流量是降雨强度6.1 mm·d-1下的1.64倍，6.7 mm·d-1降雨强度下的产流系数是降雨强度6.1 mm·d-1下的1.79倍，6.7 mm·d-1降雨强度下的土壤侵蚀量是降雨强度6.1 mm·d-1下的1.76倍。降水作为坡面径流的原动力，降雨强度的增大，对地表的冲刷和击溅作用越强，产流产沙越大[8]。

2.2 不同退耕模式地表径流特征

不同退耕还林模式地表径流特征见表3，观测数据显示，相同降雨强度、相同坡度以及相同区域，不同退耕模式的地表径流呈极显著差异，4种模式中，NG的地表径流量最大，其次是CJ，再次是CS，最小的是YP，NG的地表径流量是YP的10.2倍，CS的地表径流量是YP的2.6倍，CJ的地表径流量是YP的5.0倍。通过对不同模式下地表径流系数的计算得出，径流系数最小的也是YP，其次是CS，然后是CJ，最大的仍然是NG，NG的地表径流系数是YP的15.6倍，CS的地表径流系数是YP的3.4倍，CJ的地表径流系数是YP的8.5倍。其规律和地表径流一致。

4种模式下，径流开始时间为YP>CS>CJ>NG。在退耕还林模式中，CJ径流开始时间早，而YP径流开始时间明显晚于其他模式，CS、CJ的开始时间分别比YP早了1.57 min和2.08 min，而NG的径流开始时间比YP早了4.5 min。因为物种多样性与土壤保持功能间存在着很好的一致性，物种多样性的提高能促进生态系统土壤保持功能的稳定性[9]。CS和CJ两种模式相比，CJ的时间早于CS，因为经济林的精心管理和集约化经营，林分密度高，水平郁闭度大，但由于空间结构相对简单，所以地表径流和径流系数较其他模式大[10]。

2.3 不同退耕还林模式土壤侵蚀特征

植被是控制水土流失的关键因素之一，植树造林是最有效和最常采用的水土保持措施，利用森林植被的冠层、地被物的覆盖和植物的根系有效减小雨水对表土的直接溅蚀，拦截地表径流，提高土壤的持水量，有效涵养水源，从而达到保水保土的效益[11]。由表4看出，NG的土壤侵蚀量是YP的17.1倍，对于不同的退耕模式，CJ的土壤侵蚀量是YP的2.9倍，CS的土壤侵蚀量是YP的2.0倍，而且在整个过程中，不管是CJ还是CS，其土壤侵蚀量也一直高于YP。

3 结论和讨论

（1）水土保持。农村发展和农民脱贫呈现互动共生的关系，严重的水土流失和不断恶化的生态环境问题已成为长江上游欠发达地区经济发展和新农村建设的障碍[12-14]，因此，将长江上游地区25度以上陡坡耕地纳入退耕还林工程，对于长江上游水土流失治理具有重要意义。同时通过“一坡三带”模式的推广应用，不仅考虑到了退耕还林的生态效益，更考虑到生态与经济共同发展的要求，在设计过程中采用林果结合，不仅达到了水土保持的效果，对解决农民口粮问题也起到了关键性作用。

（2）植被丰富度的不同，产流量和产流系数也有显著差异，在不考虑林冠层的作用下，3种退耕还林模式下的产流量及产流系数均为CJ>CS>YP。因此，通过应用“一坡三带”退耕还林模式，建设一个物种多样性高、自我维持能力强、结构稳定、功能协调的稳定的生态系统，才能真正达到治理水土流失的目的。

（3）研究表明，坡耕地是大量江河泥沙的主要来源；同时坡耕地严重的水土流失使山区丘陵土层变薄，养分流失，保水能力变差，使大多数坡耕地生产力低下，严重阻碍山地丘陵区农业可持续发展，使广大山区农民无法脱贫致富，更造成恶性循环，加速坡耕地的水土流失[15]。因此，退耕还林工程的实施，能够使得工程区生态状况明显改善，水土流失和土地沙化明显缓解。

（4）降水强度对产流产沙影响较大，相同退耕还林模式下，随着降水强度的增加，产流产沙量也明显增加。

参考文献：

[1]史洪龙.贵州省毕节地区的水土流失及治理对策[J].中国水土保持，1988（10）：10-13.

[2]国务院.关于将长江上游列为全国水土保持重点防治区的报告的批复[EB/OL].（1988-04-22）http：//www.110.com/fagui/law_1088.html.

[3]国家林业局造林司.长江上游地区林业生态建设与治理模式（续）[J].林业实用技术，2003（3）：32.

[4]覃志刚，陈林武，朱志芳，等.盆北山地退化生态系统“一坡三带”治理模式的研究[J].四川林业科技，2004，25（3）：27-31.

[5]覃志刚，邱进贤.四川盆地严重侵蚀坡面林业治理技术研究[J].林业科技开发，2000，14（2）：13-15.

[6]王晓康.天山中部林区不同林分条件下地表径流和土壤侵蚀特征研究[D].乌鲁木齐：新疆农业大学，2013.

[7]陈文亮，唐克丽.SR型野外人工模拟降雨装置[J].水土保持研究，2000，7（4）：106-110.

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[9]王震洪，段昌群，侯永平，等.植物多样性与生态系统土壤保持功能关系及其生态学意义[J].植物生态学报，2006，30（3）：392-403.

[10]孔维健，周本智，傅懋毅，等.不同土地利用类型水土保持特征研究[J].南京林业大学学报（自然科学版），2009，33（4）：57-61.

[11]魏强，张秋良.地表径流与土壤侵蚀研究进展[J].中国水土保持，2008（9）：30-33.

[12]杨仁德，向华，魏善元.欠发达地区生态建设与新农村建设的探索：以贵州毕节试验区为例[J].贵州农业科学，2008，36（5）：176-179.

[13]杨彦明，王晓娟.西南地区水土保持和农村发展的若干政策问题[J].水利发展研究，2008（7）：42-45.

[14]廖重刚，罗永平.毕节市水土流失状况及生态环境建设途径探讨[J].贵州农业科学，2009，37（5）：105-108.

[15]傅涛，倪九派，魏朝富，等.坡耕地土壤侵蚀研究进展[J].水土保持学报，2001，15（3）：123-128.

作者：杨先义李永荷罗永猛余刚国左艳裴双俊

径流林业技术研究论文篇2：

沈阳市雨水花园设计的关键参数及影响因子研究

摘要雨水花园可以有效控制径流污染，削减径流流量，是海绵城市建设中最为重要而有效的处理措施。以沈阳市为例，因地制宜，从设施面积、组成构造等方面分析了雨水花园设计中的关键参数和影响因子。关键设计参数为蓄水层高度、种植土层结构、填料组成和深度及砾石层结构，影响因素主要为沈阳市降雨特点、植物品种、土壤渗透系数、雨水花园面积率。以沈阳市某居住小区为例，运用水量平衡分析方法设计雨水花园，根据建筑给水排水设计规范，计算得出小区内屋顶、道路、绿地的雨水径流量及小区所需雨水花园总面积，为雨水花园在东北寒地范围内的推广应用提供重要的数据支撑。

关键词雨水花园；影响因子；关键参数；雨水径流量；沈阳市

Key words Rain garden；Impact factor；Key parameters；Rainfall runoff；Shenyang City

在快速城市化过程中，城市迅速扩张，人口和汽车数量急剧增加，城市水系、绿地质量急剧下降。尤其是城市化对水环境的影响越来越大，大量的建筑物、不透水道路的增加，绿地面积的锐减，增加了雨水径流的总量和速度以及城市洪水发生的频率，缩短了雨洪峰值到来的时间。

雨水花园，作为一种分散式的雨洪控制与利用措施，可在较短时间内排空集水区域内地表径流，具有适应范围广、占地少、建造及养护费用低、运行管理简单、生态环保、自然美观、易与场地环境结合等显著性特点，对改善和优化场地的综合环境质量具有极为重要的现实意义[1]。在美国、澳大利亚、新西兰以及欧洲等发达国家和地区已经得到广泛应用，但目前在我国应用并不多。

目前，沈阳市拟申报国家海绵城市建设试点，但市内运用雨水花园相关技术的绿地严重缺失，已建成的雨水花园数量寥寥无几，效果仍待检验。况且寒地城市的海绵城市建设相对南方城市来讲更加困难，如恶劣的气候条件，水资源时空分布严重不均，关键技术的严重缺乏等。可以借鉴的雨水花园建成案例与沈阳气候地理条件差异较大，缺乏充足的相关实证案例和数据支持，尤其是关于雨水花园建设各方面的定量分析和关键技术研究严重不足，诸多问题亟待解决。

笔者在分析雨水花园基本构造和设计原理的基础上，采用完全水量平衡分析的设计方法，并根据沈阳市的气候环境特点探讨了雨水花园在沈阳应用存在的问题，对其关键设计参数及影响因子进行了讨论，合理确定其构造、面积、深度、进出水口等，解决关键技术难题，以期为雨水花园在东北地区范围内的推广应用提供借鉴。

1 雨水花园的选址及构造设计要点

1.1 选址建造场地应当充分考虑周边环境条件，综合区域优势来选择，需要考虑以下几点：

①为避免雨水浸泡地基，雨水花园的边线距离建筑基础至少3 m；

②不能建在地下水位过高的位置，不能建在靠近供水系统的地方或是水井周围；

③尽量不要建在林下，以免遮挡阳光，让雨水花园能直接接受到全日照；

④为减少土方量，应建在相对较平坦的地方；⑤尽量建在雨水易汇集的区域，但不宜建在土壤渗透性差的地方或經常积水的低洼地[2-4]。

1.2 构造设计

雨水花园的构造主要由5个部分组成，由上到下依次为：蓄水层、覆盖层、植被及种植土层、人工填料层、砂滤层及砾石垫层[5]（如图 1 所示）。其中，在填料层和砾石层之间可以铺设一层砂层或土工布。根据雨水花园与周边建筑物的距离和环境条件，可分为渗透型和蓄水型雨水花园，因此其内部构造可以采用防渗或不防渗2种做法。当有回用要求或要排入水体时还可以在砾石层中埋置集水穿孔管，将雨水排入水体或市政管道。

1.2.1 蓄水层设计。

蓄水层的高度，即为雨水花园技术型绿地的积水深度，一般为100～300 mm。积水时间不宜过长，否则植物生长受到影响，又易滋生蚊蝇。暴雨只是暂时储存在这一层里，积水须在 24 h 内排干，然后通过各个层次逐渐向下渗透[6]。部分沉淀物在此层沉淀，进而促使附着在沉淀物上的有机物和金属离子得以去除，达到净化的目的。但是在雨水花园技术型绿地设计工作中，需要注意的是，蓄水层的顶部应设置溢水口（图 2），以便于过多的雨水通过溢水口排入其他排水系统，以免植物浸水深度过深。结合沈阳市目前海绵城市建设状况来看，规划还需结合场地地势设置雨水花园技术型绿地入水口，以保证雨水迅速便捷地汇入绿地内，保证雨水行进路径畅通（图 3、4）。

1.2.2 覆盖层设计。

覆盖层位于雨水花园的最顶层，选用树皮、树叶、碎木片等软质材料进行覆盖，深度一般为 50～80 cm。在树皮土壤界面上营造了一个湿润的微生物环境，可以保持土壤的湿度，滞留雨水；避免土壤板结，提高渗透性能；减少径流雨水侵蚀，保护微生物栖息环境。图5、6是以碎木片作为覆盖材料，底层木片因雨水长期浸泡易腐烂，变成肥料；上层每年可以再补充新的碎木片，极耐踩踏；又因碎木片本身比锯末等材料密度大，不易扬尘，一举多得。

1.2.3 种植土层设计。

种植土层，一是具有较好的过滤与吸附作用，土壤微生物和植物根系能够吸附雨水中的杂质、沉淀物；二是为植物根系吸收以及微生物降解碳氢化合物、金属离子、营养物和其他污染物创造良好的生态条件。种植土层一般选用渗透系数较大的砂质土壤，其中砂子含量为60%～85%，有机成分含量为5%～10%，黏土含量不超过5%。种植土层厚度一般根据植物类型来确定，植被一般为草本植物与灌木，有的也会种植乔木。若为花卉与草本，厚度一般为 30～50 cm；灌木，厚度一般为50～80 cm；乔木，厚度一般为1 m 以上。

1.2.4 植物品种选择。

目前，市区内雨污合流，暴雨径流裹挟大量污染物，如悬浮物含量（SS）、总氮（TN）、总磷（TP）、化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）、微生物以及重金属等。通过排水系统直接进入城市河道，直接危害水生生物的生存和城市生态系统的安全。与其他城市相比，沈阳屋面径流中总悬浮物含量（TSS）、TN、TP和COD较少，但却有一定的重金属污染；路面径流中TSS和TP的浓度较高，但TN和COD的浓度较低，且重金属中 Pb、Cr、Cu和Zn的污染较为严重[7]。

因此，尽量选择多年生的乡土植物品种；尽量选择四季性和根系发达的植物；尽量选择在水中浸泡 48 h仍能存活且耐旱的植物。沈阳地区可参考植物品种如下：①在滨水地区，生长势强的乡土多年生地被，有拂子茅、芒草、蒲苇、水苏、野豌豆等[8]。②蛇鞭菊，也是多年生草本，耐寒，耐水湿，耐贫瘠，喜阳光，要求疏松肥沃湿润土[9]。宜群植于管理粗放地带，地势低洼或水道边更佳。③马莲，乡土植物，喜光，耐阴、耐寒、耐涝、耐高温，耐干旱、盐碱、瘠薄，耐污染、耐践踏；根系极其发达，入土深度可达 1 m 以上，须根呈伞状分布，并且在恶劣环境条件下，会自动调节地上与地下部分的比例，使地上部分变矮，根系更加发达，因而具有极强的抗逆性和适应性，以及极强的水土保持能力[10]。此外，还耐重盐碱，在含盐量达 0.27%、pH 7.9～8.8 时仍能正常生长，并且开花结实。④杨和柳，镉富集能力强，在土壤镉平均含量4.56 mg/kg的情况下，每年地上部至少可以累积20.20 mg/m2（杨）和32.68 mg/m2（柳）的镉，分别占表层土壤总镉量的1.64%、2.66%，是目前适于张士灌区污染土壤修复较为理想的植物种类[11]。⑤菖蒲、雨久花、千屈菜、慈菇对富营养化水体中磷的去除效果最明显，是净化能力较强的优秀水生物种，在应用中可作为主要植物材料[12]。⑥茼麻对Pb的吸收和富集能力较强；小白酒花、三裂叶豚草、酸模叶蓼、茼麻、龙葵、绿珠藜和菊芋对Zn的吸收和富集效果较好；绿珠藜和茼麻对Cu的吸收和富集能力较强；向地上部吸收和富集Cd的能力较强的植物有龙葵、绿珠藜、茼麻、酸模叶蓼和小白酒花[13]。这些植物向地上部转移某些重金属的能力很强，在一定意义上可用于植物提取方式的污染土壤修复。⑦沈阳市屋顶花园绿化植物品种。草本花卉：天竺葵、球根秋海棠、风信子、郁金香、金盏菊、石竹、一串红、鸢尾、芍药、葱兰等。草坪及地被植物：卧茎景天、佛甲草等景天科地被植物。开花灌木、矮生乔木：爬地柏、侧柏、龙爪槐、大叶黄杨、女贞、紫叶小檗、西府海棠、樱花、紫叶李、玫瑰等。爬蔓攀援植物：常春藤、小叶扶芳藤、野葡萄等[14]。

1.2.5 人工填料层设计。人工填料层位于种植土层的下方，与种植土层不同的是，一般选用渗透性较强的天然或人工材料，如炉渣、砾石等，其主要目的是便于雨水下渗。

填料层的厚度，依当地的降雨特性、雨水花园的服务面积而定，一般设计深度为0.5～1.2 m。具体依污染物类型选择，则为重金属、TN、TP、热污染为目标污染物时，最小设计深度分别为0.45、0.76、0.61、0.91 m。厚度不同会直接影响到雨量削减效果和污染物的去除效果[15]。

填料层的组分，对渗透速率有直接的影响，当选用砂质壤土时，其主要成分同种植土层；当选用炉渣或砾石时，其渗透系数一般不小于10-5 m/s，即36 mm/h。初始渗透速率是雨水花园设计的重要参数，长期运行后渗透速率为初始速率的50%左右[3]。渗透速率越大，径流停留时间越短，雨水花园对污染处理效果越不佳。渗透速率越小，處理能力越小，更易造成底层的堵塞。所以对于初始渗透速率的把握尤为重要。

1.2.6 砂滤层及砾石层设计。

通常在填料层和砾石层之间设置一层150 mm厚的砂滤层，以防止土壤颗粒堵塞砾石层中的穿孔管，还具有通风换气的效果；也可以简单地在二者之间铺上一层土工布，但极易堵塞。砾石层位于最底层，由直径不超过 50 mm的砾石组成，厚度一般为 200～300 mm。通常在其中铺设直径为100 mm 的穿孔管，将净化雨水由穿孔管收集输送至蓄水池等蓄积系统或邻近的河流以及其他排放系统。若没有雨水回收利用之需，砾石层则采用渗透性做法，继续渗滤降水以回补地下水。

2 雨水径流量及雨水花园面积计算分析

沈阳市年均降水量607.3～796.7 mm，降水主要集中在7—8月[16]。一进入汛期，强对流等极端天气就比较频繁，而且呈现分布极其不均的现象。当短时间降水量比较大时，市内就会出现不同程度的积水情况，当然这也是当初城市规划时的遗留问题，一般市内路面1 h内降雨超过20 mm就可能积水，目前全国各个城市的排水能力都不足。降水是产生地表径流和补给地下水的主要来源。近年来，受自然环境和大气环流影响，沈阳地区水旱灾害发生频繁。据调查，沈阳市的年平均降水量总体呈下降趋势，年际变化较大，且分配不均，并呈现出周期性。

雨水花园主要用于处理道路、屋面、停车场和庭院的地表径流，可以有效控制径流水质，减少污染；削减径流水量，减少城市化对原有水文条件的影响；可以回补地下水、涵养水源，给城市用水提供新的水资源。此外，还具有调节城市小气候、增加城市水面面积、提高城市绿地量等重要的生态学意义。沈阳地区雨水花园的研究希望将城市的雨水利用技术与控制雨水径流污染和改善城市生态环境相结合，因地制宜，为城市环境的可持续发展和低碳建设提供强有力的科学依据。

2.1 雨水径流量计算分析

以沈阳市某居住小区为例，小区内雨水资源收集利用主要来源于屋顶汇流、道路广场径流、绿地径流 3种途径，结合沈阳市的实际气候条件，计算该小区4—10月间的雨水径流量。沈阳市全年月平均降雨量見表1。

根据表3可以得出，该居住小区在4—10月间，8月雨水总径流量最大，为4 632.897 m3；10月雨水总径流量最小，只有918.858 m3。3种径流中，绿地总径流量为565.588 m3，道路广场总径流量为5 578.406 m3，屋顶总径流量为9 136.846 m3。其中，道路广场总径流量占总径流量的比率为36.51%，屋顶总径流量占总径流量的比率为59.79%，已经超过了50%，因此屋顶花园或宅旁雨水花园的建设显得尤为重要。另外，7、8月雨水集中，降雨量大，2个月的径流量占总径流量的60.13%，因此在这2个月期间开展对雨水的收集利用显得尤为重要。

2.2 雨水花园面积计算分析

设施面积、蓄水层深度、填料组成和深度、渗透速率是雨水花园的主要设计参数。雨水花园的规格不得小于汇水面积的 2%，通常按汇水区域不透水面积的 5%～7% 来估算，一般最小面积为12.2 ×4.6 m2[18-19]。沈阳市雨水径流存在污染状况，因此在选择雨水花园的建造模式时，要考虑控制径流污染、削减径流流量和峰值流量这些方面的需求，优先选用渗滤速率较大（K值不小于10-5m/s）、净化效果较好的人工材料。既解决了平日低强度降雨产生的径流，又满足强降雨的蓄水要求，采取包括渗滤和滞留在内的完全水量平衡法计算雨水花园面积，通常以 24 h 最大降雨量 100 mm 的降雨为标准进行计算。

通过计算得知，该居住小区所需雨水花园总面积2 266.73 m2，符合达到不透水面积的5%～7% 的估算值，可以满足小区在较强降雨情况下区域内部道路及绿地雨水的蓄渗，占总绿地总面积的 31.05%，对现有有限的绿地提出了更高要求。

3 结论

（1）沈阳市降水主要集中在7—8月，易涝；1—2月降雨量又极低，易旱。因此雨水的收集利用尤为重要，可以考虑回补地下水，同时这样的降水特点也对雨水花园内适生植物提出了更高要求，至少要耐寒、耐涝、耐旱能力极强。

（2）沈阳市屋面径流和路面径流中重金属 Pb、Cr、Cu和Zn的污染都较为严重，因此雨水花园的植物配置工程中植物品种的选择尤为重要，可以考虑重金属超累积植物。

（3）雨水花园的主要设计参数为蓄水层高度，种植土层结构、填料组成和深度以及砾石层结构；影响因素主要为沈阳市降雨特点、植物品种、土壤渗透系数，雨水花园面积率。这些参数的确定可为雨水花园的结构建造与合理设计提供重要的数据支撑。

（4）定量分析小区内屋顶、道路、绿地的雨水径流量，为雨水收集利用提供科学依据；分析计算小区所需雨水花园总面积以及与绿地的面积比，为提高绿地率及雨水花园规模确定提供重要的参考。

（5）因地制宜，节约土地，避免大开大挖。在沈阳市现有绿地当中寻求合理的方式设计建造雨水花园，解决关键技术难题，充分挖掘现有绿地资源的潜力，探索城市绿地系统中雨水花园的建造方法，实现城市雨水的有效综合利用，解决城市内涝与干旱问题，完善城市水生生态系统，力争沈阳市早日进入海绵城市建设试点行列。

参考文献

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作者：张广新宋扬石平

径流林业技术研究论文篇3：

中轻度侵蚀区杨梅林套种植物阻控水土流失效益研究

摘要：长汀杨梅生态园属于中轻度水土流失区，该试验在杨梅林下套种黄栀子、宽叶雀稗、百喜草、杭白菊4种植物，对比不同植物带来的不同的生态效益、景观效益和经济效益。结果表明，4种植物均能起到阻控水土流失、提高杨梅林产量的作用。其中，生态效益较好的是黄栀子和宽叶雀稗；景观效益较优的是黄栀子和杭白菊；经济效益较高的是黄栀子和百喜草。综合比较可知，黄栀子的综合效益较突出，可选择其作为生态园水土保持集成与示范重点植物。

关键词：杨梅；套种；水土保持；植物效益

Key words：Myrica rubra；Interplanting；Soil and water conservation；Benefits of plants

福建省龙岩市长汀县是全国丘陵红壤区水土流失最为严重的县份之一，全县水土流失面积达975.154km2，占山地面积的37.75%[1]。长期严重的水土流失，导致生态环境极其恶劣，严重影响了长汀县的经济发展和人民生活水平。因此，水土流失治理、生态恢复已成为当地生态保护、民生改善的核心问题之一[2]。

套种是指在同一块土地上，不同季节播种或移栽2種或2种以上生育季节不同的植物。在人为调节下，充分利用不同植物间某些互利关系组成合理的复合群体结构，形成多种抗逆性，充分利用光能和地力，发挥边行优势，保证稳产增收[3]。套种模式在实践中得到了大量的验证和推广，效益可观。为应对长汀县水土流失日趋严重的问题，国家科技部于2015年初成立“中轻度侵蚀区生态系统修复与可持续经营技术”课题组，在长汀县河田镇车寮村建立中轻度侵蚀区生态系统修复与可持续经营技术核心示范基地30hm2。在杨梅（Myrica rubra）林下植物种植过程中，植株选择、立地选择、整地、施肥、抚育等问题都会影响到示范地的建设，选择能够改善土壤理化性质、保持水土、能带来可观的经济效益的植物至关重要。经过筛选比较，在试验区栽种黄栀子（Gardenia jasminoides）、宽叶雀稗（Paspalum wettsteinii）、百喜草（Paspalum notatum）、杭白菊（Chrysanthemummorifolium）这4种花卉，研究试验区套种植物种植效益，为大面积推广种植杨梅林套种植物和营建林下植物基地提供理论依据。

1 试验地概况

试验地位于长汀县河田镇车寮村，东经116°00′45″～116°39′20″，北纬25°18′40″～26°02′05″，全县总面积3089.9km2，属亚热带季风气候，年平均气温18.3℃，年降水量1500mm，境内的成土母岩以花岗岩为主，加上中亚热带季风性气候雨量充沛，年内分配不均的特点，风化作用十分强烈，易受侵蚀[7]。通过3年的推广示范，已在长汀县河田镇周边乡镇累计推广杨梅林示范基地240hm2。经测产，杨梅林杨梅产量提高15%，每年每hm2综合经济效益提高4500元，农民人均年纯收入提高15%。

将杨梅林试验区平均分成5块试验区，面积均设置为50m×2m条带状的试验小区100块，单一植物试验区面积为1hm2，5块试验区分别标记为A～E，将黄栀子、宽叶雀稗、百喜草、杭白菊分别种植于A～D试验地中，E样地为空白对照。

2 材料与方法

2.1 试验花卉来源与特性在试验区栽种多年生黄栀子、宽叶雀稗、百喜草、1年生杭白菊这4种植物。黄栀子，常绿灌木，花大白色，芳香四溢[10]；宽叶雀稗为草本植物，茎丛生型，半匍匐，耐热不耐寒，既适于放牧利用，又可用于保持水土[11]；百喜草为多年生匍匐草本，根状茎粗壮，生长迅速，抗旱耐高温，已被农业部列为农业新草种推广[12]；杭白菊，一年生草本植物，具有很高的营养价值和药用功效[13]。四种植物种子通过长汀县福苑绿化苗木有限公司购买，试验区种植的植物枯萎后及时补植。

2.2 試验方法

2.2.1 生态效益测定方法杨梅生态园试验地于2015年规划建成A-E试验地地径流池1m3（0.5m×1m×2m）2个用于收集径流。本试验于2016年11月中旬收集径流小区0～20cm土层土壤和径流池水样750mL带回实验室。采用碱解—扩散法测定速效氮，氟化铵—盐酸浸提法测定速效磷，乙酸铵浸提—火焰光度法测定速效钾，含水量采用烘干法测定土壤中含水率，泥沙流失量的测定通过检测径流池泥沙含量，径流流失量的测定方法是降雨量减去蒸发量。

2.2.2 景观效益测定方法套种植物观赏价值主要体现在叶、花、果、枝干4个方面，以这4个指标为评分依据，参考李晓丹等[14]对观赏价值的综合评分体系，分别给四个指标制定权重系数，公式为L（观赏指数）=3（叶）+4（花）+2（果）+1（枝干）。结合专家打分法，邀请福建农林大学20位专家教授对4种植物的叶、花、果、枝干评分，得分均分为4级，分值为4、3、2、1分，计算出各个植物的观赏指数综合得分。

2.2.3 经济效益计算

2.2.3.1 植物收益计算杨梅生态园林下套种植物的产出计算主要指各种治理措施实施后4种套种植物的产值。总产值可用下列公式计算：Y=Y1+Y2

式中：Y—示范基地收益总产值（万元）；Y1—植物收益产值（万元）；Y2—植物副产品收益（万元）。

2.2.3.2 成本计算主要计算各项措施实施后投放的经费及管理经费。总经费M计算公式为：M=M1+M2+M3。

式中：M—总经费（万元）；M1—植物购买成本（万元）；M2—肥料购买经费（万元）；M3—管理经费（包括整地除草、种植植物、管理施肥、采收植物的人工经费等）（万元）；

2.2.3.3 利润计算经济利润的计算等于植物收入的总产值和植物种植投入总经费的差额。

经济利润W计算公式为：W=Y-M

式中：W—总利润（万元）。

2.3.4 综合效益计算采用主成分分析法[15-16]对生态效益进行综合主成分分值计算得出得分。根据专家打分法确定各个效益指标的权重系数，求得不同植物的综合效益指标。综合效益=0.35×生态效益+0.3×景观效益+0.35×经济效益，对综合效益分值排序进而选出杨梅林套种最优植物。

3 结果与分析

3.1 杨梅林套种不同植物的生态效益评价根据土壤肥力测定结果（表1），对比种套种水土流失阻控植物前后试验区水土流失量，结果表明，种套种水土流失阻控植物能够有效缓解水土流失严重趋势，保水保肥。

根据土壤肥力测定结果（见表1、图1），试验区A～D，水解性氮、速效磷、速效钾的含量均高于E试验区，说明套种水土流失阻控植物能够有效减少氮、磷、钾元素的流失，起到保持土壤肥力的作用。其中氮磷钾含量A区最大。A～D试验区的含水率高于E试验区，泥沙流失量和径流流失量均低于E试验区，说明种植林下花卉能够在自然环境条件下有效的减少水分的流失，减少泥沙流失和径流流失量，起到保持水土的关键作用。含水率是D区最大，泥沙流失量是A、B区含量较小，径流流失量是A、D区含量较小。综合比较，黄栀子和宽叶雀稗的保水保肥效果比较理想，可作为水土保持的优先挑选植物种。

3.2 杨梅林套种不同植物的景观效益评价套种水土流失阻控植物，能够利用植物的不同组合，形成季相变化丰富的景观环境。观赏价值主要体现在叶、花、果、枝干4个方面，以这4个指标为评分依据，根据美学价值分别给它们3、4、2、1权重系数，公式为L（观赏指数）=3（叶）+4（花）+2（果）+1（枝干）。对叶、花、果、枝干的评分，均分为4级：优美、良好、中等、及格，分别记为4，3，2，1分，这样可求得不同花卉的观赏指数见表2。将叶子、花、枝干的色、形、味作为评分依据，由表2可见，杭白菊花色洁白、花朵繁盛；黄栀子枝叶茂盛、果实金黄色，秋季挂满枝头具有一定的观赏价值。宽叶雀稗四季常青，生长茂盛，花果期长；百喜草具粗壮、木质、多节的根状茎，秆密丛生，观赏价值一般。

3.3 杨梅林套种不同植物的经济效益评价

3.3.1 杨梅林种植经济效益杨梅根系发达，是生态经济型的水土保持优良树种。长汀县利用杨梅进行水土流失治理成效显著，但仍存在地表覆盖度低、养分输出量大、土壤速效养分流失严重等问题。套种水土流失阻控植物可缓解水土流失现象，改善了杨梅树生长环境，创造更大的经济效益。经2017年6月测产，杨梅生态园杨梅产量已预计达到77000颗，合计果重1500kg。杨梅产量较2014年套种植物前提高15%，每年每hm2综合经济效益提高4500元，农民人均年纯收入提高15%。由此可见，杨梅林套种水土流失阻控植物能大幅提升纯林杨梅园的经济效益。

3.3.2 套种植物种植经济效益 2016年6月在试验区种植黄栀子1hm2、宽叶雀稗1hm2、百喜草1hm2、杭白菊1hm2，购买化肥1000kg（2.7元/kg），有机肥500kg（0.8元/kg），径流小区建设费3.5万元。2017年9月采收，植物经济效益通过走访当地农民和林业工作人员并结合相关统计年鉴、参考文献[11，17-19]，以及咨询网络花卉公司和大型花卉市场销售人员统计得出的数据，作为预估花卉收益的标准和依据。预估2017年植物收益见表3。

预估2017年种植投入经费M1总和3.57万元，M2肥料投入经费0.67万元，整地除草、种植花卉、管理施肥、采收花卉人工费80元/d，M3管理投入经费4.8万元，M总经费为9.04万元，花卉收益Y是37.75万元，经济利润W是28.71万元。由表3可知，种植杭白菊成本略高，但花卉采收量可观，受众范围广，销量较高，经济利润最高；黄栀子投资成本低，全年产量高，收益可观。因此，采收后可增植黄栀子和杭白菊，提高生态园的经济效益。

3.4 杨梅林套种不同植物的综合效益评价运用主成分分析法研究杨梅林套种植物对水土保持的效果进行评价。根据土壤水解性氮、速效磷、速效钾、含水率、泥沙流失量、径流流失量6个指标建立评价体系，选取4个试验地为研究对象进行研究。按方差累积贡献率>85%的原则选取主成分个数，利用主成分分析法计算的权重和各项指标的数值进行累乘，然后相加，计算出生态综合主成分值。

由表4中4个试验区的综合效益排序可知，A试验区的植物黄栀子在生态效益、景观效益和经济效益3个方面优于其他3种植物，可将其作为水土保持先锋植物和当前林业产业结构调整、生态环境建设的首选植物大力推广。

4 结论与讨论

杨梅林套种水土流失阻控植物能够在一定程度上缓解杨梅园水土流失的现象，提升杨梅林产量，同时，套种植物自身也会产生一定的生态效益、景观效益和经济效益。不同层次的植物分配充分利用了自然空间资源，形成生物多层结构、丰富生物多样性，营造和谐的生态空间。由本次试验可知，黄栀子、宽叶雀稗、百喜草和杭白菊4种植物都具备一定的水土保持能力，生态效益排名为黄栀子>宽叶雀稗>杭白菊>百喜草。4种植物季相变化丰富，花期和果期色彩缤纷，为杨梅林增添了一抹亮色，极具景观效益。景观效益排名為杭白菊>黄栀子>宽叶雀稗>百喜草。杨梅园以往收益主要是杨梅果实，套种植物后，4种植物的产出效益可观，带动周边农民群众增收。经济效益排名为杭白菊>黄栀子>百喜草>宽叶雀稗。对比四种植物的综合效益，黄栀子的得分最高，可作为长汀杨梅园套种水土保持植物的优选品种推广。

在获得生态效益、景观效益、经济效益的同时，我们需要考虑杨梅林今后的发展方向，杨梅园作为一个水土保持示范园，应大力宣传园区水土保持示范工作的意义，持续对现有示范区开展跟踪科技服务。同时，为提高当地农民收入，可适当考虑对外开放收取入园门票，制定合理的采摘和收费制度，聘请林业人员解决园区的维护问题。对试验区的杨梅、黄栀子、宽叶雀稗等植物进行持续的跟踪调查研究。套种植物的花、果、茎干等可进一步加工成副产品，例如，宽叶雀稗加工成动物饲料、牧草，杭白菊加工成干花、花茶销售，花朵采收晒干制成标本，在杨梅园区设置副产品销售区，带动套种植物周边产品的销售，增加经济收益。

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