干旱区生态环境知识资源中心(Arid): 坡面植被空间配置对坡沟侵蚀输沙过程调控机理研究

Arid

	坡面植被空间配置对坡沟侵蚀输沙过程调控机理研究
	徐国策; 李鹏; 张铁钢; 汤姗姗; 成玉婷; 王添
完成单位	西安理工大学
登记(发布)日期	2014
中文摘要	课题来源于西北旱区生态水利工程国家重点实验室培育基地科研课题。研究目的与意义：黄土高原坡沟系统是流域侵蚀产沙的主要来源地,也是控制水土流失、恢复和重建生态环境的基本单元。长期以来,坡沟系统的水土流失治理一直是研究的热点。坡沟系统侵蚀产沙规律是进一步认识流域产沙机制以及调控泥沙来源和水土流失区生态环境恢复重建的关键科技问题,也是建立水土流失预报模型,评估流域水土流失环境,预测其发展趋势的关键和难点。坡沟关系紧密联系这三方面的内容,即坡沟系统土壤侵蚀规律、流域侵蚀产沙过程的调控方略和流域水土流失治理措施的配置,核心是揭示坡沟系统侵蚀产沙过程机理及坡沟关系,为水土流失治理提供理论依据。因此,土地利用对土壤侵蚀有着重要的影响,合理进行植被空间配置是黄土高原植被恢复和水土保持功能持续提高的关键科学问题,对于深化研究植被水土保持作用机理及效益具有重要意义。主要论点与论据： 1.在放水冲刷条件下,不同格局的蓄流效益优劣次序为：坡上部＞坡下部＞坡中下部＞坡中上部＞坡中部,即将草带种植在距离坡顶2m处时,蓄流效益最好;减沙效益次序为：坡下部＞坡中部＞坡上部＞坡中上部＞坡中下部,即将草带种植在距离坡顶6m处时,减沙效益最好。种植植被后,减沙贡献率在50%左右。种植草被可以延长产流时间及停止产流时间,同时还可削弱径流、产沙峰值量,延缓径流、产沙峰值量的到来时间。 2.在裸坡条件下,坡沟系统雷诺数大于500,径流流态属于紊流范畴,弗洛德数大于1,为急流态;坡面处的平均流速基本小于处沟道。在种植植被后,径流流态不变,流速降低16.2%左右,即在草带位置距坡顶5-6m时(格局B、C)减速效果较好。格局B的地表阻力、糙率系数、径流剪切力、径流功率和单位径流功率处于较低水平,结合格局B的最佳产沙效益得出植被的侵蚀调控机理：在本试验条件下,草被通过减缓径流流速,降低径流与土壤表层的摩擦力,削弱径流剪切力,降低径流功率来达到水土保持的功效。 3.在相同植被格局条件下,随着模拟降雨场次的增加,径流量略有增幅,而产沙量急剧下降。产流量在产流初期5-10min内快速增加并逐渐达到稳定,产流过程波动较小,而产沙过程波动较剧烈,规律不明显。草被的布设有助于延迟初始产流时间和径流量峰值出现时间、削弱产沙量峰值,延迟产沙量峰值出现时间。植被格局对产沙量有显著性影响,不同植被格局的蓄流减沙效益依次为：坡面中下部＞坡下部＞裸坡＞坡面中上部＞坡面上部。坡下部的蓄流减沙效益总体优于坡上部,不合理的种植格局会产生更严重的土壤侵蚀。 4.在不同植被格局下,降雨前后坡沟系统的主要地貌形态特征均发生了较明显的变化,变化幅度差异较大。除裸坡外,格局E的变化幅度处于较高水平,而格局B均处于较低水平,发生的侵蚀较弱。采用逐步回归法,对侵蚀量与各地形因子和植被格局等自变量的关系进行分析,得出： y=403.928x1+7.617x2+2367.09x5-2.334x8-106.938,R2=0.988。创见与创新： (1)植被空间配置对坡沟系统水文连通度和滞留时间的影响 (2)植被空间配置对降雨入渗、产汇流、产输沙和细沟发育等多过程演化的作用机制
中文关键词	植被 ; 径流 ; 格局 ; 过程 ; 坡面 ; 空间配置
成果类型	基础理论
中图法分类号	S157
URL	http://dbpub.cnki.net/grid2008/dbpub/detail.aspx?dbcode=SNAD&dbname=SNAD&filename=SNAD000001733652
来源机构	西安理工大学
资源类型	成果
条目标识符	http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/243496
推荐引用方式 GB/T 7714	徐国策,李鹏,张铁钢,等. 坡面植被空间配置对坡沟侵蚀输沙过程调控机理研究[Z]. 基础理论,2014.