模擬降雨條件下黃土坡面侵蝕過程與調(diào)控試驗研究.pdf

1、坡面侵蝕是水力侵蝕的主要形態(tài)之一,其發(fā)生發(fā)展過程是土壤侵蝕動力機制研究的核心內(nèi)容,也是土壤侵蝕物理模型建立和水土流失防治的關(guān)鍵所在。降雨形成的徑流對坡面的侵蝕作用主要包括土壤顆粒的分散剝離、泥沙的輸移以及沉積三個連續(xù)過程,研究分析這些過程發(fā)生發(fā)展的水力、土壤和地形條件以及各過程相互轉(zhuǎn)化影響的作用機理,是理解坡面侵蝕過程,建立土壤侵蝕預(yù)報模型的關(guān)鍵所在。本文采用室內(nèi)外模擬降雨實驗的方法,系統(tǒng)地分析了模擬降雨條件下地表糙度的變化規(guī)律,不同下

2、墊面條件下坡面徑流侵蝕與產(chǎn)沙的時空變化規(guī)律,以及不同植被位置對坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙的影響。取得的主要結(jié)論如下：(1)系統(tǒng)分析了地面糙度變化與降雨產(chǎn)流之間的關(guān)系。地表糙度有延緩產(chǎn)流時間的作用,糙度越大,產(chǎn)流時間越長；隨著糙度的減小,徑流量增加。地面糙度變化隨著坡度的增加而增加,隨著雨強的增加而增加；植被覆蓋的存在,增加了地面糙度,但是糙度變化值降低,提高了對降雨侵蝕的抵抗能力。(2)分析了不同雨強下各土地類型坡面的徑流產(chǎn)沙規(guī)律。在兩種雨強下,不同

3、土地類型徑流量大小順序均為：坡耕地>荒地>草地>林草地,產(chǎn)沙量大小順序均為：荒地>坡耕地>草地>林草地；草地的覆蓋度為52％,相對于荒地來說,減流作用不明顯,而減沙效益較為顯著,達到70%以上；林草地覆蓋度達到78%,相對于荒地,減流減沙作用均很顯著,其中減流作用達到80%以上,減沙作用達到95%以上,且在

4、小雨強下,這種作用更加明顯。(3)闡明了室內(nèi)模擬降雨條件下,裸坡產(chǎn)流產(chǎn)沙的變化規(guī)律,并建立了累積產(chǎn)流產(chǎn)沙過程方程。當(dāng)降雨強度一定時,在試驗坡度范圍內(nèi),隨著坡度增加,初始產(chǎn)流時間縮短,徑流的速度加快,徑流量增大,含沙量增加,但是其增幅減緩。建立了累積徑流量、累積產(chǎn)沙量過程方程：y=atb(t為產(chǎn)流后到試驗結(jié)束時的時間)；同一坡度條件下,擬合方程中的a值隨著降雨強度的增大而逐漸增大,這與降雨強度越大,其相應(yīng)產(chǎn)流時間越短,產(chǎn)流系數(shù)越大有關(guān)。(

5、4)揭示了植被配置方式對水土流失過程的調(diào)控作用。相同植被面積,不同植被位置對坡面土壤侵蝕有著顯著影響,植被在下的配置方式具有最佳的減水減沙作用。不同坡度下,植被覆蓋率為25%時,不同植被配置方式下產(chǎn)流產(chǎn)沙量最大相差41%和85%；當(dāng)植被覆蓋率為50%時,不同植被位置下產(chǎn)流產(chǎn)沙量最大分別相差23%和126%；當(dāng)植被覆蓋率為75%時,不同植被位置下產(chǎn)流產(chǎn)沙量最大分別相差13%和277%。隨著植被覆蓋度的提高,因植被配置方式差異而產(chǎn)生的減水效