水库护坡林配置对库区水土保持功能的影响研究

我国水库数量众多，分布广泛，其生态功能与水源安全对区域发展具有基础性意义。随着水库规模不断扩大，其库区稳定性与生态环境问题日益受到关注。然而，受降雨冲刷、坡面裸露、工程扰动与人为活动等多重因素影响，许多库区正面临不同程度的水土流失、边坡退化等问题。加强水库护坡林建设，是实现坡面稳固与生态保护并重的有效途径，对于保障水库运行安全与提升区域生态系统服务能力具有重要意义。

一、水库护坡林与水土保持关系的理论基础

（一）水库护坡林的定义与功能

水库护坡林是指在水库库岸、库尾及周边坡面设置的以防护和水土保持为主的植被群落，通常由乔木、灌木与草本植物复层配置而成。其首要功能在于通过植物根系增强土壤结构稳定性、减少坡面径流强度以及缓解雨滴冲击，达到削弱侵蚀力和固土护坡的作用。护坡林还具有微气候调节、生物多样性维护及景观改善等综合生态功能，在水库安全运行和生态修复中具有基础性作用。

（二）水土保持功能的主要指标体系

评估护坡林水土保持功能，需借助一系列量化指标。土壤侵蚀模数（ t/hm²Σ⋅a, ）是评价坡面土壤流失程度的核心指标。降雨径流系数反映不同植被覆盖度下的产流特征，通常以径流深 / 降雨深之比表示。土壤容重、孔隙度、含水率和渗透系数（ cm/min ）是土壤抗侵蚀能力的关键参数。植被覆盖率通过遥感影像或野外样方法测定，反映群落密度与地表覆盖状况。根系分布深度与密度也是护坡林工程设计中的重要参数，一般以 cm/cm³ 表示，可通过根系剖面采样获得。

（三）护坡林配置影响水土保持的作用机理

护坡林配置的合理性直接决定水土保持功能的强弱。乔木以深根系为主，可穿透 B 层土，增强深层土壤稳定性，防止滑坡。灌木根系密集，有效束缚表层土壤，草本植物则能快速覆盖裸露坡面，阻拦雨滴直接冲刷 [1]。复层群落结构在时空上形成多级拦截系统，不仅削弱雨滴动能，还能延缓地表径流速度，增加雨水下渗时间，从而显著提高土壤入渗率，减少径流量和土壤流失量。此外，配置模式也影响植物群落的蒸散强度与土壤毛管水调节能力，间接影响坡面水分平衡。

二、不同护坡林配置模式对水土保持功能的实证研究

（一）研究区概况与实验设计

研究选址于某中型水库库区，地处亚热带季风气候区，年均降雨量 1550mm ，年均蒸发量 1130mm ，坡度在 15^∘ ~35°之间，土壤类型为红壤。选取典型阳坡与阴坡各三组实验样地，分别设置以下三种护坡林配置模式： ① 纯乔木林（如湿地松、麻栎）， ② 乔灌复层林（如马尾松 + 黄荆）， ③ 乔灌草复合林（马尾松 + 胡枝子 + 百喜草）。样地面积均为 20m×20m ，坡向一致，设置径流小区，安装标准集水槽及沉沙池，同时布设土壤水分自动监测仪和雨量计。

（二）不同配置下水土流失状况对比分析

监测期为一年。数据显示，纯乔木林在暴雨期（ ⩾50mm/d ）坡面径流强度最大，年均土壤流失量为 18.6t/hm² 。乔灌复层林年流失量为10.2t/hm² ，而乔灌草复合林控制效果最优，年均仅为 4.7t/hm² 。纯乔木林由于下层植被稀疏，不能有效遮挡雨滴动能，易形成面状侵蚀；而复合林结构层次分明，草本层能迅速阻断径流通道，灌木层拦截地表水流，乔木则提供深层稳定支撑。降雨径流系数方面，三类林地依次为0.34、0.26 和 0.17，差异显著（ P<0.01 ）。

（三）土壤物理性质与植被覆盖变化分析

通过定期采样，乔灌草复合林土壤容重平均为 1.23g/cm³ ，孔隙度 39.8% ，优于乔灌林（ 1.34g/cm³ ， 36.1% ）和乔木林（ 1.42g/cm³ ，33.4% ）。复合林的表层土壤有机质含量达 3.6% ，显著高于其他两种林型。渗透系数在雨后 72 小时内的平均值为复合林 0.38cm/min ，乔灌林为0.25cm/min ，乔木林仅 0.17cm/min 。植被覆盖率年度均值分别为 92% 、78% 和 61% ，反映出复合林群落稳定性更强、地表覆盖更完整。

（四）统计分析与结果评价

利用方差分析（ANOVA）与主成分分析（PCA）对比各配置下关键指标，发现水土流失控制效果主要由“植被覆盖度—渗透性—根系密度”复合因子决定。乔灌草复合林在此因子上的得分最高，具备最佳的综合水土保持功能。此外，通过构建水土保持综合评价指数（WSCI），权重分配为土壤流失（0.4）、渗透性（0.3）、植被覆盖率（0.2）和土壤有机质（0.1），计算结果显示复合林 WSCI 为 0.86，显著高于其他配置（乔灌林为0.67，乔木林为 0.52）。

三、护坡林配置优化建议与生态管理策略

（一）护坡林配置优化原则

首先，应坚持“结构复合、功能互补”的原则，在配置时结合乔木稳定根系、灌木拦截能力和草本快速覆盖的特性，形成上下层联动的坡面保护系统。其次，应基于土壤水力特性与降雨特征，选择根系发达、抗性强、耐贫瘠的乡土树种或混交树种组合。最后，在保持生物多样性的同时，需兼顾施工便捷性与后期养护难度，确保工程实施效率。

（二）不同库区的差异化配置策略

针对我国不同气候带及地貌类型的水库库区，应因地制宜地制定差异化的护坡林配置模式。在南方湿润区，年降雨量较高且植被生长季较长，应注重配置草灌层比例，提高对强降雨冲刷的缓冲能力。推荐采用如马尾松（乔木） + 紫穗槐（灌木） + 二月兰（草本）的复合型配置，既可控制表层侵蚀，又能提升土壤的持水和蓄水能力[2]。在北方干旱和半干旱区，需重点考虑抗旱性和保水能力，宜选用根系发达、耐旱抗风蚀的植被组合，如油蒿、沙棘、小叶锦鸡儿与羊茅类固沙草本联合作用，提升植被的持续覆盖力和生态修复效率。对于地质结构脆弱的岩质山地与碎石坡，应采用植物 + 工程复合防护措施，在植被配置的基础上辅以植物护坡毯、生态草格或生态袋结构，加强坡面粗糙度与摩阻力，提升抗冲刷和抗剪切能力，预防雨季泥石流或崩塌风险。

（三）护坡林建设与水库管理的协同机制

护坡林的建设与养护应与水库运行和生态管理体系紧密衔接，避免“绿化孤岛”现象，形成可持续的生态管护机制。建议设立“护坡林生态责任区”，将护坡林划分为若干管理单元，由水库管理方、林业部门及基层乡镇分层负责，实施分级监督与巡查。运用遥感监测、无人机航拍与图像识别技术，定期开展地表覆盖度评估与动态植被变化分析，及时发现植被退化、病虫害扩散、坡面裸露等风险区域，实现早发现、早干预 [3]。同时，应制定标准化的护坡林养护手册，明确灌溉频率、病虫害防控措施、补植时间节点等管理细节，推动工程措施与生态手段融合。此外，可引导社区居民和周边村集体参与林地养护，通过政策补贴、生态补偿等方式激励参与机制，推动“工程修复 + 公众参与 + 制度保障”的综合治理路径。

总结：

水库护坡林在提升库区水土保持功能、维持生态稳定性方面发挥着不可替代的作用。通过不同配置模式的对比研究发现，乔灌草复合型护坡林在减少土壤侵蚀、增强土壤渗透性与坡面稳定性方面表现最佳。科学配置护坡林群落结构，应结合区域气候、地形及土壤条件，因地制宜制定优化策略。加强护坡林与水库运行管理的协同，将生态建设纳入长效机制，是实现水库生态功能可持续提升的重要路径。

参考文献

[1] 丁光华. 降雨条件下水库土石坝植被护坡的渗流状态研究[J].水利科技与经济 ,2023,29(11): :15-18+43 .

[2] 蔡宗霖 . 水库灌区边坡植被混凝土生态护坡技术 [J]. 珠江水运 ,2023,(09):20-22.

[3] 周成 , 徐博 . 生态护坡在某水库坝后坡的施工技术研究 [J].云南水力发电 ,2022,38(12):131-133.