福建植被与地质灾害关系初探

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1、福建省植被与地质灾害关系初探江峰（中国地质大学1、福建省地质环境监测中心2）摘 要 本文以通过福建省县（市）地质灾害调查与区划已入库的资料中，地质灾害类型与 植被类型关系的统计、分析和局部地域有林地的植被雨水截留率和土体径流路径的研究，阐 明了植被对于水文效应和土体性质的改良作用，从而揭露了植被对于防治地质灾害作用机 理，同时本文指出植被对阻止各类地质灾害的发生还有许多踊跃作用和局限性植被作用于 滑坡的各类参数并非是一成不变的，需要按照本地树种、土壤、气候等综合因素判定，不能 一概而论。昌关键词植被地质灾害关系水文效应1前言福建省地质灾害类型为滑坡、崩塌、泥 石流、不稳固斜坡、地面塌陷等五大类

2、，尤 以滑坡、崩塌、泥石流为主。而植被对地质 灾害的影响主要体此刻植被的水文效应和 植被对土体抗侵蚀力的影响上。由于纬度不 同，离海远近和山系影响而造成的水文、热 不同，和人类活动的影响，福建省形成了复 杂多样的植被类型。分析植被对水体和土体 的改良作用，能够帮忙咱们了解植被与各类 地质灾害的耦合关系。总的来讲植被对于修 养水源，调节径流，避免洪水，改造局部地 域水文循环，避免土体侵蚀，固持土体均有 必然作用。2福建省植被类型概况福建省地带性植被类型有南亚热带雨 林（季风常绿阔叶林）和中亚热带照叶林，两 种原生植被散布与气候和土壤带相对应，大 致以戴云山一博平岭为界，另外一些原生植 被有竹林、

3、红树林、针阔混交林、黄山松林 等（见图1）。福建境内维管制植物类达4703 种，约占全国的18%1。因人类的活动，形 成许多次生植被和人工栽培植被，只有在交 通不便人烟稀少的高山深谷地带才有保留， 绝大部份地域是次生林，如马尾松次生林、固持水土灌木林等，还有人工植被，如农田植被、人 工经济林、防护林、人工马尾松林和杉木林 等。另外福建植被还有丛林覆盖率高，林木 生长快，生长周期短的特点2。图1福建省植被分区图Figure 1 Vegetation Zoning Map in Fujian3植被的水文效应研究植被与水文关系其实质是植被覆盖区 的水量平衡，即植被覆盖区对各水量平衡要 素的影响。由于

4、这种影响也受到气候、地形 地貌、岩土体性质等多方面的影响，因此， 在综合评价中如何区分植被的作用显得尤 其重要。植被对降雨的再分派在有林流域中，当降雨抵达林冠层上 时，从林冠层向下运动的进程中就要被从头 分派，总的趋势是抵达林地上土体表层的降 水有所减少。其中相当的一部份降雨要被林 冠层和枯枝落叶层截留，通过蒸发返回大气 中去。这种从林冠至地面上对降雨的再分派 作用，对降雨的雨滴动能能够起到必然的消 耗作用，即减少或消灭雨滴对土体的分散力，避免地表土体被侵蚀。3.1.1林冠特性与截留量从树冠截留作用产生的机理来看，对林 分的林冠截留量影响比较大的林冠特性因 子有：树种、树冠结构、林冠郁闭度、林

5、冠 的湿润状态等。通过对福建省地质灾害发育 区统计分析，一般的规律是:针叶树因为职 业茂密，层次多，树枝水平或轮状重迭排列， 枝叶面积大，截留量比较大；阔叶树较较针 叶树枝叶稀疏，层次少，枝叶总面积小，截 留量也比较小；硬阔叶比软阔叶树枝叶还稀 疏，叶表面滑腻，因此截留量比软阔叶还小； 灌木的截留量则居于针叶树和阔叶树枝间 （见表1）。表1树种与截留率的关系Table 1 Relationship between species and the retention rate、树种项目针叶树油松阔叶树灌木 沙柳点子梢茶条械软阔叶树硬阔叶树 辽东栋山杨海棠树冠投影面积（m2）郁闭度树冠厚树冠形状平

6、均截留率（%）塔型圆锥状漏斗状圆锥状馒头状圆锥状圆锥状t/ha，铁山阔叶混交林t/ha。显然，不同地 域不同林种枯落物的现存量不同专门大，因林冠截留量的大小受降雨量、降雨性质的影 响专门大。一般来讲，降雨量大截留量也大，但并非直线关系。当降雨量较小，截留量随 降雨量的增加而增加，相应截留率也随降雨 量的增加而增加，直至林冠截留达到饱和。 这时，降雨量增加截留量则再也不增加。据 在福建杉木林和马尾松林中观测，平均截留 率在一%3。3.1.2枯枝落叶层对林冠的截留降雨被林冠层进行第一次再分派以后 抵达林地枯枝落叶层。林地枯枝落叶层在对 增加斜坡稳固性方面的作用是多方面的，包 括消灭降雨动能，吸收降

7、雨，增加地表糙度 以分散、滞缓、过滤地表径流，维持土体结 构的稳固等。福建的枯落物层厚度呈现北多 南少，西厚东薄的整体趋势。具体说，福建 天然柏林区中枯落物的现存量别离为：福建 柏阔叶混交林ha，福建柏水青冈甜槠混交林 此截留降雨的能力也有专门大的不同。枯落 物的水容量与其性质也有专门大关系。枯落 物的组成中枝占3%，叶占91%，果占6%左 右，其吸水作用最大的是叶子。不同树种枯 落物水容量，一般是阔叶大于针叶；不同分 解程度的枯落物，一般是分解的越完全水容 量越高。植被对土体水文性质的改良研究植被能使得地下水土体内径流发生专 门大的转变。在降雨形成土内径流时，流路 变得更为复杂径流量减少，土

8、体剖面蓄水能 力提高，垂直渗透能力增加，水分可进入更 深的土层。林地土内径流的形式就完全不同 于非林地，使得降雨进入地下水的机缘增 加，对暴雨削洪起到了超级重要的作用。在 细质地土体间层发达的土壤中，增加了土内 径流的发生深度，降低了土内径流的流速， 从而降低了对土体颗粒的冲洗侵蚀。通过对 崩塌、滑坡、泥石流地域据研究，发觉有林 地土内径流的流速是前期降雨量和地表植 被类型的函数，初步结果是，无扰动林地内 的径流流速为无林地流速的65%。同时，土 内径流的流程也发生了转变（见图2），对 于未扰动林地径流主如果3+7,但也仅占输 入量的18%，其余多被4+5贮存，地表径流 大部份转成2流出。而对

9、于土壤容重较高， 孔隙度较小大扰动土壤，则主要通过流径 1+2流出，由此可见，破坏植被对于下游洪 峰量的形成起到了专门大的增进作用。U-从A】，地应税流七A 一_2.。屋就X4.上坎基扇-吸收地-r-6.膨屋流5也入基地不透水层7.姑流图2 土内径流示用意Figure 2 Schematic diagram of flow channel in soil4植被对土体性质的改良研究植被具有避免多种地质灾害的功效，具 有对溅蚀的消减作用，林地枯枝落叶层对地 表径流的分散、滞缓和过滤作用，极大地增 强了土体的抗剪强度，具有避免河流冲淘、 水库、湖泊的淤积作用等。植被与水蚀4.1.1对径流侵蚀力的影响

10、暴雨径流对土壤的侵蚀力主要表此刻 三个方面：一是推离作用，即当土体颗粒的 抵抗力小于径流的推力时，则使土体颗粒随 径流城市推移运动；二是悬移作用，水流在 土体颗粒的上下产生压力差具有向上的分 速度时使土体颗粒悬浮在径流中或产生跳 跃；三是摩檫作作用，不仅径流中的颗粒与 地面摩檫能够带动地面的砂砾一路运动，而 且径流本身对地面也存在极大的剪切力破坏斜坡的稳固性。通过对地质灾害发育地域据研究表明 植被对地表径流和流量都有明显的降低作 用，因为它对影响径流的糙度因子、径流深 因子都有不同程度的影响，其中最重要的是 增加了土壤蓄水量和地表糙度。4.1.2对土体抗剪强度的影响土体的抗剪性不像降雨特征那样

11、易于 评定，影响因子比较多，一般来讲影响土体 抗剪性的因素有两类，一是土体本身的属 性，二是土体的利用状况。研究表明由于植 被的影响土体的抗剪能力增强，使得允许流 速和允许切应力值提高，从而在一样的径流 条件下发生崩滑的可能性要植被覆盖好的 地域要原小于植被覆盖差的地域。经研究林地土体的抗剪强度远高于农 田，草地居中，而且随土层深度增加而减小。 抗冲性实验也取得了相似结果，仅仅增大坡 度径流的流速增加其剪切力急剧增加是，林 地土体的抗冲性随坡度增加减缓较慢，而农 地则急剧衰减。根系对土体的固持作用研究4.2.1根系的固土作用许多树木都形成庞大的根系。一般来讲 树木根系水平散布的幅度要比其地上部

12、份 的散布幅度大5-15倍。树木根系密集地、纵 横交织地穿插在土体中，犹如混凝土中的钢 筋，把土体网络固持成一体，避免或减少边 坡型地质灾害的发生，大大增强了边坡的稳 固性。表4是几种植物类型与滑坡发生率的 关系比较情形。表2 几种植物型土地利用下滑坡面积百分率Table2 The landslide area percentage about differentplant land use植物型滑坡面积（% ）鼠尾草等草丛多年生草1年生草河岸森林橡树阔叶林表4说明虽然所有植物对于滑坡具有必 然的抑制作用，但以木本植物的效果最佳。滑坡对于土体来讲是一种剪切进程，而处于 土体中的树木根系则经受了

13、从剪切转而变 成受拉的一种进程。在这种进程中由于根系 受拉位移而致使根系表面与土体颗粒间发 生摩擦，这种摩擦产生的摩擦力阻止根系位 移并通过根系表面把摩擦阻力传递给树根 若是树根的抗拉力大于根系便面与土体间 的摩擦阻力，则根系被滑动体在滑动时从滑 动面以下的土体中抽拉出来。若是根系的抗 拉力小雨那个摩擦力，根系便被拉断而不会 抽出。很容易理解，在没有植物生长的边坡 上，土体下滑除第一克服土体颗粒间的粘结 力外，还必需克服滑动时产生的摩擦力，有 林地和无林地的边坡土体滑动在这一点上 是一路的，所不同的是有林地边坡土体滑动 时除克服上述2种力外，还必需克服根系的 固持力一一根系与土体间的摩擦阻力或

14、根 系的抗拉力。在有林边坡，若是咱们把根系 的固持力和土体本来的粘结力及摩擦力一 路考虑，便增强了土体抗剪强度，所以根系 对土体的固持力实践上是对土体抗剪强度 的增强。土体抗剪强度的增强，改变了安全 系数值，从而起到了避免边坡土体滑动，增 强边坡稳固性的作用。4.2.2影响树木根系固土作用的因素任何一种树木的根系对于避免边坡滑 动，提高边坡稳固性都有增进作用，但这种 作用的大小受到许多因素的影响。由于树种 不同，其根型、根的物理性质（如抗拉强度）、 根表面积等都不相同，所以固持作用也不相 同。深根型树种，根系散布深度大，主直根 常常能够穿透表土下面的夹层或粘质土层， 使得松散表层中的下渗水分享

15、更深层入渗， 避免了由于不透层表面多余水分的集聚而 致使松散层下滑的发生。水平根型的树种， 因其根系散布层次浅，树木根系往往处于滑 动面以上，虽然对浅层滑坡具有必然抑制作 用，但对于稍深一些的土体滑动就显得无能 为力。总的来讲水平根型的树种在固持土体 方面不如主直根型和散生根型树种效能高， 散生根型树种又不如主直根型树种。4.2.3根系固持作用的局限性植物根系对土体的固持作用是毋庸置 疑的，但是对其作用也应采取实事求是的科 学态度，不要太高估量树木根系在斜坡稳固 性的作用。第一从林木根系的散布看，虽然 在一些特殊环境条件下，某些木本植物的根 系可深达几米乃至十几米，但是，在绝大多 数条件下，树

16、种根系的可及深度在1m至几 米。而对于一些浅根性树种的根系密集散布 曾则集中于40cm以上的土层，对于表层土体 滑动具有明显的抑制作用，但对于发生层次 较深的坡体移动则无能为力的。例如福建山 区的毛竹就是如此一种前根系的树种，福建 省有大量的滑坡、崩塌的后缘栽种的都是毛 竹，这并非是说毛竹的栽种有利于滑坡、崩 塌等灾害的发生，应该说毛竹的浅根型也在 必然程度上改良了土体结构，增加了土体的 抗剪力，只是福建省滑坡的滑动面大多在 3-5m之间4这已经超出了毛竹根系固土能 力的范围。加上毛竹林的坡脚常常被削坡辟 地，开挖建房，使得坡面土体失去了稳固， 从而发生崩滑地质灾害。5植被类型与地质灾害类型植

17、被与滑坡、崩塌、不稳固斜坡福建省的滑坡、崩塌和不稳固斜坡可能 引发的坡体失稳灾害多数是由降雨引发，正 如前文所述植被特有的水文效应和固持土 体作用，通过树冠、枯落层对降雨的截留作 用，降低地表水地下水的流速、流量，改良 土内径流，加大土体导水率，增大土体抗剪 强度等，均专门大程度消耗了雨强、雨能， 增强了土体稳固性。按照福建省地质灾害县 （市）调查与区划已入库的调查数据资料， 共记录地质灾害点10390个，其中以滑坡为 主，共6197处，约占地灾点总数的60% ；崩 塌次之，共2289处，约占总数的22% ；不稳 固斜坡居第三，共1680处，约占总数的16%。 区内以斜坡类灾害为主，若将不稳固

18、斜坡视 为潜在的滑坡或崩塌点，那么斜坡类的崩滑 灾害占了灾点总数的98%。斜坡类灾点按致 灾物质类型分类见统计表1。通过统计发生 滑坡等地质灾害区与具有代表性的植被覆 盖树种关系，结果显示植被类型最多的为毛 竹，以后依次为灌草、农田和杉木马尾松林 （见表3）。树 灾害类型毛竹农田灌草杉木、马尾松等其它滑坡、崩塌、不稳定斜坡（处）2584148915287912094占总数的百分比（%）表3福建省滑坡、崩塌、不稳固斜坡与典型植被型关系统计表Table 3 The relationship between the typical vegetation type and landslide, col

19、lapse, unstable slopes in Fujian植被与泥石流了物源区，减少了物源区因面蚀、沟蚀等土在已查明的117处泥石流灾害里，植被 类型最多的毛竹，而最少的是管草和农田 （见表4）。灌草对泥石流灾害的影响主要 从固持物源和修养水源调节洪峰两个方面 加以影响。草本根系的固持土体作用，稳固 体侵蚀而产生的松散物质的堆积。同时植被 修养了大量的水源，改变了地表径流的水 量、流速，减少了洪峰值，使得泥石流的水 动力条件减弱，从而减小了泥石流发生的可 能性。表4 福建省泥石流与典型植被型关系统计表-树种灾害类型毛竹农田灌草泥石流（处）451218占总数的百分比（%）Table 4 T

20、he relationship between the typical vegetation type and debris flow in Fujian杉木、马尾松等25其它176结论于滑坡的各类参数并非是一成不变的，需要 按照本地树种、土壤、气候等综合因素判定，植被对阻止各类地质灾害的发生还有 许多踊跃作用和局限性，这些都能够之前文 的分析中得出，咱们需要强调的是植被作用 不能一概而论。但植被对水体和土体的改良 作用，从而增进边（斜）坡岩土体稳固这一 点是毋庸置疑。参考文献1 武国胜，福建省生态环境时空格局信息图谱研究D,福建师范大学博士学位论文2006:28-29.2 王礼先等，水土维持

21、学M.北京：中国林业出版社，1995:125-128.3 福建省地质环境监测中心，R,1985.4 江峰，福建省地质环境敏感性区划研究D,福建农林大学硕士学位论文2010:26-28.Preliminary study of Relationship between vegetation andgeological disasters in FujianWang Guo-min, Jiangfeng(Fujian Center of Geo-Environment Monitoring, Fuzhou 350000, China)Abstract In this paper, through

22、the Geological Hazards Geological disaster database and statistical analysis of the relationship between vegetation type and forest vegetation in some areas have water retention and soil run-off path of study, to clarify the hydrological effects of vegetation and soil for the amelioration of the nat

23、ure of , which reveals the geological disaster prevention to the role of vegetation in the mechanism, while paper points out that vegetation on blocks all types of geologic disasters Haiyouxuduo Jiji role and limitations, the role of vegetation on the landslide of various Shen Shu Bing Bushi static of the need to species according to Dang Di , soil, climate and other factors that determine the synthesis, can not be generalized.Key words： Vegetation； geological hazards； Relationship； Retention of water and soil