[目的]探究不同植被格局對(duì)梁峁坡—溝坡的侵蝕動(dòng)力作用機(jī)制,為進(jìn)一步揭示草地坡面侵蝕規(guī)律和植被減蝕效應(yīng)研究提供科學(xué)依據(jù)。[方法]以梁峁坡—溝坡為研究對(duì)象,采用室內(nèi)降雨模擬降雨和三維激光掃描技術(shù),分析不同植被格局對(duì)梁峁坡—溝坡侵蝕動(dòng)力作用機(jī)制。[結(jié)果]徑流流速和含沙量共同影響著坡面侵蝕動(dòng)力過程,徑流流速是主要影響因素。坡面的侵蝕產(chǎn)沙來源主要位于溝坡內(nèi),不同植被格局下梁峁坡與溝坡產(chǎn)沙比例的不同,反映了植被調(diào)控侵蝕的范圍和強(qiáng)度的不同。草帶位于梁峁坡中下部時(shí),不但能夠有效降低梁峁坡的侵蝕程度,而且能夠有效抑制和減緩溝坡內(nèi)的徑流流速,大幅度降低梁峁坡下部和溝坡內(nèi)的侵蝕程度。[結(jié)論]不同植被格局可以通過影響徑流流速和含沙量來調(diào)控梁峁坡—溝坡侵蝕動(dòng)力。 

【文章來源】：水土保持通報(bào). 2020,40(04)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

黃土丘陵溝壑區(qū)梁峁坡-溝坡概化模型

流速是坡面徑流最重要的水動(dòng)力因素,影響泥沙輸移和土壤侵蝕過程[18-19]。對(duì)降雨后各格局的坡段侵蝕量和徑流流速進(jìn)行匯總分析(見圖2—3)。溝坡段的侵蝕量明顯高于梁峁坡,不同格局的減沙效益以如下順序遞減:格局C>B>A>D>E,一些格局條件下(格局D和E)的產(chǎn)沙率和徑流流速甚至超過了裸坡(格局A)。所有的產(chǎn)沙過程均皆存在波動(dòng),兩次降雨條件下,梁峁坡—溝坡產(chǎn)沙沿程變化均表現(xiàn)出相似的波動(dòng)趨勢(shì)和程度。但格局A,B和C的輸沙過程整體波動(dòng)程度小于格局D,E。這是因?yàn)?格局B,C中植被位于梁峁坡下部,有效抑制了流速的快速增長(zhǎng),使得格局B,C在兩次降雨中的流速均較小(見圖2),徑流動(dòng)能一直處于較低水平,侵蝕能力減弱,梁峁坡各坡段的產(chǎn)沙水平一直低于裸坡。在溝坡范圍內(nèi),格局C的徑流流速始終處于較低水平,而且隨著坡長(zhǎng)的增加,這種現(xiàn)象更加明顯。這表明此時(shí)草帶對(duì)徑流流速的調(diào)控范圍可涉及整個(gè)坡面(見圖2)。而格局B時(shí)未能很好的減緩流速增長(zhǎng),只能調(diào)控梁峁坡范圍內(nèi)的輸沙過程;此外,由于草帶的過濾,進(jìn)入溝坡范圍內(nèi)的含沙量降低,徑流輸沙能力變強(qiáng),溝坡范圍內(nèi)侵蝕量高于裸坡(見圖2)。因此,格局B的草帶布設(shè)對(duì)流速的減緩效果稍弱于格局C。在溝坡范圍內(nèi),格局C的徑流流速始終處于較低水平,而且隨著坡長(zhǎng)的增加,這種現(xiàn)象更加明顯。這表明此時(shí)草帶對(duì)徑流流速的調(diào)控范圍可涉及整個(gè)坡面(圖3)。而格局B時(shí)未能很好的減緩流速增長(zhǎng),只能調(diào)控梁峁坡范圍內(nèi)的輸沙過程;此外,由于草帶的過濾,進(jìn)入溝坡范圍內(nèi)的含沙量降低,徑流輸沙能力變強(qiáng),溝坡范圍內(nèi)侵蝕量高于裸坡(見圖2)。因此,格局B的草帶布設(shè)對(duì)流速的減緩效果稍弱于格局C。格局D,E條件下,產(chǎn)沙波動(dòng)和侵蝕程度遠(yuǎn)高于格局B,C,甚至超過了裸坡的情況。這是由于: ①草帶位于梁峁坡上部,草帶以下較大面積的裸坡成為了泥沙侵蝕空間和徑流加速的空間,為徑流侵蝕和加速提供了較大的空間;在此范圍內(nèi),流速快速增長(zhǎng)(見圖3),動(dòng)能一直處于較高狀態(tài),徑流侵蝕能力加劇,導(dǎo)致產(chǎn)沙率快速增長(zhǎng); ②含沙徑流經(jīng)過草帶的過濾后,含沙量降低,一方面增加了水流攜運(yùn)泥沙的能力,徑流剝蝕率相對(duì)增大[18-20],另一方面,由于“清水”流速分布均勻且比“渾水”流速大,最終導(dǎo)致侵蝕程度加劇。在這種交互作用下,格局D,E的產(chǎn)沙率和徑流流速始終最高,這與Jin[21]等提出的在雨強(qiáng)65 mm/h低植被蓋度條件下會(huì)產(chǎn)生較裸坡更高的土壤侵蝕的結(jié)論一致。總體而言,不同格局下的坡面各個(gè)坡段的流速影響著對(duì)應(yīng)坡段的侵蝕產(chǎn)沙水平。徑流含沙量和流速即徑流攜運(yùn)泥沙能力和徑流剪切力共同影響著坡面侵蝕動(dòng)力過程和侵蝕輸沙過程[22-23],同時(shí)加劇或削弱徑流侵蝕,徑流流速在坡面侵蝕動(dòng)力過程中為主要影響因素。植被通過對(duì)徑流流速和含沙量的調(diào)節(jié),實(shí)現(xiàn)了對(duì)坡面侵蝕動(dòng)力過程的調(diào)控。

格局D,E條件下,產(chǎn)沙波動(dòng)和侵蝕程度遠(yuǎn)高于格局B,C,甚至超過了裸坡的情況。這是由于: ①草帶位于梁峁坡上部,草帶以下較大面積的裸坡成為了泥沙侵蝕空間和徑流加速的空間,為徑流侵蝕和加速提供了較大的空間;在此范圍內(nèi),流速快速增長(zhǎng)(見圖3),動(dòng)能一直處于較高狀態(tài),徑流侵蝕能力加劇,導(dǎo)致產(chǎn)沙率快速增長(zhǎng); ②含沙徑流經(jīng)過草帶的過濾后,含沙量降低,一方面增加了水流攜運(yùn)泥沙的能力,徑流剝蝕率相對(duì)增大[18-20],另一方面,由于“清水”流速分布均勻且比“渾水”流速大,最終導(dǎo)致侵蝕程度加劇。在這種交互作用下,格局D,E的產(chǎn)沙率和徑流流速始終最高,這與Jin[21]等提出的在雨強(qiáng)65 mm/h低植被蓋度條件下會(huì)產(chǎn)生較裸坡更高的土壤侵蝕的結(jié)論一致。總體而言,不同格局下的坡面各個(gè)坡段的流速影響著對(duì)應(yīng)坡段的侵蝕產(chǎn)沙水平。徑流含沙量和流速即徑流攜運(yùn)泥沙能力和徑流剪切力共同影響著坡面侵蝕動(dòng)力過程和侵蝕輸沙過程[22-23],同時(shí)加劇或削弱徑流侵蝕,徑流流速在坡面侵蝕動(dòng)力過程中為主要影響因素。植被通過對(duì)徑流流速和含沙量的調(diào)節(jié),實(shí)現(xiàn)了對(duì)坡面侵蝕動(dòng)力過程的調(diào)控。2.2 植被格局對(duì)坡溝產(chǎn)沙關(guān)系變化的作用

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號(hào)：3115046