【摘要】：土壤侵蝕是當前世界性的環(huán)境問題之一。世界各國都存在著不同程度的土壤侵蝕,但中國卻是世界上土壤侵蝕最嚴重的國家之一。永定河上游流域地處半干旱半濕潤的蒙古高原與華北平原過渡地帶,是我國半干旱半濕潤生態(tài)系統(tǒng)的典型區(qū)域,該區(qū)域植被狀況較差,大部分地區(qū)降水量偏少且時空分布極不均勻,存在著山地植被破壞、水源涵養(yǎng)功能差、河水含沙量大、地表水資源功能性短缺等問題,土壤侵蝕狀況較為嚴重,極大地影響了該區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)平衡。因此,開展土壤侵蝕--水沙過程及其機制研究對永定河上游生態(tài)系統(tǒng)恢復重建和生態(tài)環(huán)境良性建設十分必要。本研究以永定河上游典型區(qū)域--清水河流域為研究區(qū)域,采用室內(nèi)人工模擬降雨的研究方法,系統(tǒng)分析清水河流域不同覆被條件(灌草、純灌、純草、裸坡)和不同雨強條件(30mm/h、45mm/h、60mm/h、75mm/h、90mm/h)下的坡面水沙運移過程及其水動力學特征,進而剖析坡面土壤侵蝕的響應機制及其內(nèi)在機理,以為永定河上游流域的水土流失規(guī)律研究提供理論基礎,為永定河上游流域生態(tài)系統(tǒng)恢復和綠色發(fā)展提供理論依據(jù)。研究的主要結論如下:(1)分析了不同雨強、不同覆被條件下坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙過程。各實驗條件下坡面產(chǎn)流率隨時間變化均呈現(xiàn)先增加后趨于穩(wěn)定的趨勢,坡面產(chǎn)沙率隨時間呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢;同一覆被不同雨強條件下,徑流率、產(chǎn)沙率均隨雨強增大而增加;同一雨強不同覆被條件下,灌草組的徑流率、產(chǎn)沙率最低,其次為純草、純灌、裸坡;每種覆被條件下坡面流累積產(chǎn)沙量與累積產(chǎn)流量均呈良好的正相關關系。(2)分析了不同雨強、不同覆被條件下坡面流水力學參數(shù)變化規(guī)律。植被覆蓋對坡面流具有良好的減速效益,各覆被條件的減速效益為:純灌純草灌草;不同覆被下坡面平均徑流深大小順序為:純草灌草純灌裸坡;不同覆被條件下坡面流的徑流雷諾數(shù)范圍為2.25-42.65,均為層流;弗勞德數(shù)值范圍為0.20-0.88,均屬于緩流;相關分析結果表明曼寧糙率系數(shù)、阻力系數(shù)均與產(chǎn)沙量有著良好的負相關關系。(3)分析了不同雨強、不同覆被條件下坡面流侵蝕動力學機理。每種覆被條件下,隨著雨強增大,各侵蝕動力學參數(shù)均會隨之增加。不同覆被條件下坡面平均徑流剪切力的大小為:純灌純草灌草裸坡;平均徑流功率的大小為:灌草純草純灌裸坡;平均單位徑流功率的大小為:裸坡灌草純草純灌;平均斷面單位能量大小順序為:純灌純草灌草裸坡。每種覆被條件下的各侵蝕動力學參數(shù)均與對應條件下的產(chǎn)沙量呈良好的線性相關。因此,該區(qū)域土壤侵蝕受到降雨強度和覆被情況的影響,降雨強度越大侵蝕越劇烈,而植被覆蓋能有效地減緩土壤侵蝕。
【圖文】：

２．研究區(qū)概況與研究方法究區(qū)概況與研究方法逡逑究區(qū)概況逡逑禮區(qū)位于河北省西北部，隸屬張家口市，位于半干旱半濕潤的蒙古高原與華逡逑過渡地帶（４０°邋４７＇邋－４１°邋１７＇邋Ｎ，１１４°邋１７＇邋＿１１５°邐Ｅ），，地勢西北高東南逡逑面積達２３３４邋ｋｍ２，海拔范圍為８１３－２１７４ｍ，氣候類型為大陸性季風氣候。年平逡逑量為４６５．邋４邋ｍｍ，其中６－９月的降水量占全年降水的四分之三，降水時空分布逡逑是河北省降水量最少的地區(qū)之？。境內(nèi)的清水河屬于永定河水系洋河段的源逡逑，年徑流總量達１．００６９億ｍ３。境內(nèi)土壤類型以栗鈣土、褐土和棕壤為主。植逡逑有闊葉林、針闊混交林、落葉針葉林、常綠針葉林、灌木叢和草甸，其中灌逡逑榛子、荊條和沙棘為主，草本以苔草、狗尾草和繡線菊為主。逡逑

隨著降雨的繼續(xù)進行，土壤含水量逐漸達到飽和，至此入滲能力趨于穩(wěn)定不再下降，逡逑因此產(chǎn)生穩(wěn)定的坡面流。逡逑不同覆被在不同雨強條件下坡面產(chǎn)流過程線如圖３．１所示。由圖可以看出，每場逡逑實驗條件下的產(chǎn)流率隨著降雨歷時的變化趨勢都非常相似，均在剛開始階段產(chǎn)流率很逡逑低，隨著降雨歷時的增加，產(chǎn)流率逐漸增大，在一段時間后，產(chǎn)流率逐漸趨于穩(wěn)定。逡逑這是由于土壤含水量此時到達一個飽和的狀態(tài)，土壤入滲穩(wěn)定，因此坡面的產(chǎn)流率此逡逑時也達到相對穩(wěn)定的狀態(tài)。但是不同降雨條件會對產(chǎn)流到達穩(wěn)定時間有顯著影響。由逡逑圖中可以看出，隨著降雨強度的增加，產(chǎn)流率會更快地達到穩(wěn)定狀態(tài)，且隨著降雨強逡逑度增加，坡面產(chǎn)流率也在變大。逡逑經(jīng)統(tǒng)計，在裸坡條件下，降雨強度為３０ｍｍ／ｈ、４５ｍｍ／ｈ、６０ｍｍ／ｈ、７５ｍｍ／ｈ、９０ｍｍ／ｈ逡逑對應的坡面流穩(wěn)定產(chǎn)流率分別為：３６７．１３ｍｌ／ｍｉｎ、４５４．０８邋ｍｌ／ｍｉｎ、９６０．２４邋ｍｌ／ｍｉｎ、１０３６．１０逡逑ｍｌ／ｍｉｎ、１３８１．８８邋ｍｌ／ｍｉｎ，相比３０ｍｍ／ｈ的情況，其穩(wěn)定產(chǎn)流率分別增加了邋２３．６８％、逡逑１６１．５５％、１８２．２２°／。、２７６．４０％。在灌草條件下
【學位授予單位】：北京林業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S157

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5 朱`

本文編號：2644005