强降雨下小流域拦沙减流机制

1.植被的拦沙减流作用

1.1 树冠截留

植被的树冠层在强降雨过程中发挥着重要的截留作用。当雨滴落下，首先与树冠接触，部分雨滴被树冠截留并附着在叶片、枝干表面。树冠截留减少了直接到达地面的降雨量，降低了雨滴对土壤的击溅侵蚀能量。不同植被类型的树冠结构和郁闭度存在差异，截留能力也各不相同。例如，森林植被的树冠较为茂密，郁闭度高，其截留能力通常高于草本植被。研究表明，在一些郁闭度达0.7 以上的森林小流域，树冠截留率可达 15%-30% ，这意味着大量降水被树冠拦截，无法直接冲击地面，从而减少了地表径流的产生和土壤侵蚀的潜在风险。1.2 枯枝落叶层拦蓄与过滤

枯枝落叶层是植被生态系统的重要组成部分，在拦沙减流方面功效显著。一方面，枯枝落叶层具有良好的透水性和持水性，能够吸纳部分降水，减缓地表径流流速。其结构疏松，孔隙众多，降水可通过孔隙缓慢下渗，延长了水分在地表的停留时间，降低了径流的形成速度。另一方面，枯枝落叶层像一个天然的过滤层，当径流经过时，能够拦截、过滤泥沙颗粒。泥沙颗粒在通过枯枝落叶层时，由于其复杂的孔隙结构和摩擦力，被截留其中，从而减少了泥沙随径流的输出量。据相关研究，在有较厚枯枝落叶层覆盖的小流域，径流中的泥沙含量可降低 30‰

1.3 根系固土与增强土壤抗蚀性

植被根系对土壤有强大固持作用，其纵横交错形成的根系网络，能紧密缠绕、团聚土壤颗粒，增强土壤稳定性，使强降雨时土壤不易被冲刷，减少侵蚀与泥沙流失。同时，根系生长中分泌的有机物质，可改善土壤结构、提升团聚体稳定性，进而增强土壤抗蚀性。如豆科植物根系与根瘤菌共生，能固氮提肥力，促进植被生长与土壤抗蚀能力。研究表明，根系发达的小流域，土壤抗蚀性可提高 2-3 倍，大幅降低强降雨引发的水土流失风险[1]。

2.土壤特性对拦沙减流的影响

2.1 土壤质地与孔隙结构

土壤质地是影响小流域拦沙减流的关键特性，其颗粒组成与孔隙结构差异显著。砂土颗粒大、通气孔隙多，透水性强但持水性弱，强降雨时能减少地表径流却难拦泥沙；黏土颗粒细、毛管孔隙多，持水性强但透水性差，径流少却易携高含沙量；壤土兼具二者优势，孔隙结构适中，利于水分下渗与泥沙拦截，拦沙减流效果较好。例如，壤土占比高的小流域，地表径流量比砂土流域少 20%-30% ，泥沙含量比黏土流域低 15‰

2.2 土壤有机质含量

土壤有机质对小流域拦沙减流至关重要，能改善土壤结构、提升保水保肥能力与抗蚀性。其含有的腐殖质可胶结土壤颗粒，形成稳定大团聚体，优化孔隙结构以利水分下渗；还能增加土壤黏性与可塑性，减少颗粒被冲刷，同时为微生物供能，进一步改良土壤。研究显示，有机质含量每增 1% ，土壤团聚体稳定性提 10%-15% ，地表径流减 10%-20% ，泥沙流失降15‰ 。长期有机物料还田的小流域，因有机质含量高，拦沙减流效果显著优于含量低的流域。

2.3 土壤前期含水量

土壤前期含水量对强降雨下小流域拦沙减流影响显著。含水量低时，土壤孔隙空间大，吸纳降雨能力强，更多降雨转化为下渗，减少地表径流；含水量增加，孔隙被水分填充，下渗能力减弱，地表径流增多，且土壤颗粒黏聚力与抗蚀性下降，易被冲刷，泥沙流失量增大。例如，前期含水量低的小流域，强降雨后地表径流量仅为含水量高流域的 40%-60% ，泥沙含量也显著降低。因此，分析拦沙减流机制需充分考虑该因素。

3.水利工程措施的拦沙减流机制

3.1 淤地坝的作用

淤地坝是小流域治理中广泛应用的水利工程措施，具有显著的拦沙减流功效。淤地坝通过在沟道中拦截水流，抬高沟道水位，使水流流速降低，泥沙逐渐沉积。其拦沙作用主要体现在两个方面：一是直接拦截洪水中的泥沙，减少泥沙向下游的输送量；二是通过改变沟道水动力条件，促进沟道内泥沙的淤积，逐渐抬高沟底，减缓沟道侵蚀。同时，淤地坝还能削减洪峰流量，延长洪水过程，减少下游洪水灾害的威胁。研究表明，一座设计合理的中型淤地坝，在一次强降雨事件中，可拦截泥沙量达数千立方米，使下游洪峰流量降低 30‰ 。长期来看，淤地坝的淤积还能形成肥沃的坝地，改善土地利用条件，促进农业生产[2]。

3.2 梯田的拦蓄效果

梯田是一种将坡地改造成阶梯状农田的水土保持工程措施。梯田通过改变地形坡度，降低水流速度，增加地表糙率，使降雨在梯田田面形成的径流能够较长时间停留，促进水分下渗，减少地表径流产生。同时，梯田的田埂能够拦截部分泥沙，使泥沙在田面沉积。据观测，在有梯田分布的小流域，地表径流量可比未治理的坡地减少 40%60% ，泥沙流失量降低70‰ 。此外，梯田还能改善土壤水分状况，提高土地生产力，实现生态效益与经济效益的双赢。不同类型的梯田，如水平梯田、坡式梯田和隔坡梯田，其拦蓄效果和适用条件有所差异，在实际应用中需要根据小流域的地形、土壤和种植需求等因素合理选择[3]。

3.3 蓄水池与沉沙池的功能

蓄水池和沉沙池是小流域治理的配套水利设施，对拦沙减流起重要辅助作用。蓄水池可收集储存雨水，将强降雨产生的部分径流留存，减少下游洪水流量，且干旱时能供水灌溉，实现水资源合理利用。沉沙池专门沉淀径流泥沙，借助降低水流速度让泥沙沉积，经其处理后水流泥沙含量大幅降低，一般可减少 80%-90% ，能减轻下游河道与水利设施淤积危害，保护水环境及工程正常运行。在小流域合理布局二者，可与其他拦沙减流措施配合，构建完整的水土流失防控体系。

4.结论

强降雨下小流域拦沙减流过程复杂，受植被、土壤、地形及水利工程多因素综合影响。植被通过树冠截留、枯枝落叶拦蓄过滤及根系固土减流拦沙；土壤质地、有机质含量与前期含水量影响水分下渗和泥沙迁移；坡度、坡长等地形因素决定水沙运动规律；淤地坝、梯田等工程则通过改变水动力、拦截泥沙发挥作用。各因素相互作用构成拦沙减流机制，理解该机制对小流域水土流失防治与可持续发展意义重大，未来需深化研究以提供更坚实支撑。

参考文献

[1]高凡.降雨对不同植被类型坡面径流产沙的影响研究[J].水土保持应用技术, 2025, (05): 17-19.

[2]唐朝,罗欢,马晓清,等.降雨对不同水土保持措施坡面产流产沙及土壤养分流失的影响[J].中国水土保持, 2025, (07): 40-44+59 .

[3]李秀萍.黄河中游典型支流水沙过程对降雨和水土保持措施的响应[D].华北水利水电大学, 2024.

作者简介：

姓名：薛彬 性别：男 出生日期：1995.10.27 民族：汉族 籍贯：中国.甘肃 职称：助理工程师 学历：本科 研究方向：水利工程