不同植被格局对梁峁坡-沟坡的侵蚀动力作用机制
发布时间：2021-04-02 09:39
[目的]探究不同植被格局对梁峁坡—沟坡的侵蚀动力作用机制,为进一步揭示草地坡面侵蚀规律和植被减蚀效应研究提供科学依据。[方法]以梁峁坡—沟坡为研究对象,采用室内降雨模拟降雨和三维激光扫描技术,分析不同植被格局对梁峁坡—沟坡侵蚀动力作用机制。[结果]径流流速和含沙量共同影响着坡面侵蚀动力过程,径流流速是主要影响因素。坡面的侵蚀产沙来源主要位于沟坡内,不同植被格局下梁峁坡与沟坡产沙比例的不同,反映了植被调控侵蚀的范围和强度的不同。草带位于梁峁坡中下部时,不但能够有效降低梁峁坡的侵蚀程度,而且能够有效抑制和减缓沟坡内的径流流速,大幅度降低梁峁坡下部和沟坡内的侵蚀程度。[结论]不同植被格局可以通过影响径流流速和含沙量来调控梁峁坡—沟坡侵蚀动力。
【文章来源】：水土保持通报. 2020,40(04)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
黄土丘陵沟壑区梁峁坡-沟坡概化模型
流速是坡面径流最重要的水动力因素,影响泥沙输移和土壤侵蚀过程[18-19]。对降雨后各格局的坡段侵蚀量和径流流速进行汇总分析(见图2—3)。沟坡段的侵蚀量明显高于梁峁坡,不同格局的减沙效益以如下顺序递减:格局C>B>A>D>E,一些格局条件下(格局D和E)的产沙率和径流流速甚至超过了裸坡(格局A)。所有的产沙过程均皆存在波动,两次降雨条件下,梁峁坡—沟坡产沙沿程变化均表现出相似的波动趋势和程度。但格局A,B和C的输沙过程整体波动程度小于格局D,E。这是因为,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长,使得格局B,C在两次降雨中的流速均较小(见图2),径流动能一直处于较低水平,侵蚀能力减弱,梁峁坡各坡段的产沙水平一直低于裸坡。在沟坡范围内,格局C的径流流速始终处于较低水平,而且随着坡长的增加,这种现象更加明显。这表明此时草带对径流流速的调控范围可涉及整个坡面(见图2)。而格局B时未能很好的减缓流速增长,只能调控梁峁坡范围内的输沙过程;此外,由于草带的过滤,进入沟坡范围内的含沙量降低,径流输沙能力变强,沟坡范围内侵蚀量高于裸坡(见图2)。因此,格局B的草带布设对流速的减缓效果稍弱于格局C。在沟坡范围内,格局C的径流流速始终处于较低水平,而且随着坡长的增加,这种现象更加明显。这表明此时草带对径流流速的调控范围可涉及整个坡面(图3)。而格局B时未能很好的减缓流速增长,只能调控梁峁坡范围内的输沙过程;此外,由于草带的过滤,进入沟坡范围内的含沙量降低,径流输沙能力变强,沟坡范围内侵蚀量高于裸坡(见图2)。因此,格局B的草带布设对流速的减缓效果稍弱于格局C。格局D,E条件下,产沙波动和侵蚀程度远高于格局B,C,甚至超过了裸坡的情况。这是由于: ①草带位于梁峁坡上部,草带以下较大面积的裸坡成为了泥沙侵蚀空间和径流加速的空间,为径流侵蚀和加速提供了较大的空间;在此范围内,流速快速增长(见图3),动能一直处于较高状态,径流侵蚀能力加剧,导致产沙率快速增长; ②含沙径流经过草带的过滤后,含沙量降低,一方面增加了水流携运泥沙的能力,径流剥蚀率相对增大[18-20],另一方面,由于“清水”流速分布均匀且比“浑水”流速大,最终导致侵蚀程度加剧。在这种交互作用下,格局D,E的产沙率和径流流速始终最高,这与Jin[21]等提出的在雨强65 mm/h低植被盖度条件下会产生较裸坡更高的土壤侵蚀的结论一致。总体而言,不同格局下的坡面各个坡段的流速影响着对应坡段的侵蚀产沙水平。径流含沙量和流速即径流携运泥沙能力和径流剪切力共同影响着坡面侵蚀动力过程和侵蚀输沙过程[22-23],同时加剧或削弱径流侵蚀,径流流速在坡面侵蚀动力过程中为主要影响因素。植被通过对径流流速和含沙量的调节,实现了对坡面侵蚀动力过程的调控。
格局D,E条件下,产沙波动和侵蚀程度远高于格局B,C,甚至超过了裸坡的情况。这是由于: ①草带位于梁峁坡上部,草带以下较大面积的裸坡成为了泥沙侵蚀空间和径流加速的空间,为径流侵蚀和加速提供了较大的空间;在此范围内,流速快速增长(见图3),动能一直处于较高状态,径流侵蚀能力加剧,导致产沙率快速增长; ②含沙径流经过草带的过滤后,含沙量降低,一方面增加了水流携运泥沙的能力,径流剥蚀率相对增大[18-20],另一方面,由于“清水”流速分布均匀且比“浑水”流速大,最终导致侵蚀程度加剧。在这种交互作用下,格局D,E的产沙率和径流流速始终最高,这与Jin[21]等提出的在雨强65 mm/h低植被盖度条件下会产生较裸坡更高的土壤侵蚀的结论一致。总体而言,不同格局下的坡面各个坡段的流速影响着对应坡段的侵蚀产沙水平。径流含沙量和流速即径流携运泥沙能力和径流剪切力共同影响着坡面侵蚀动力过程和侵蚀输沙过程[22-23],同时加剧或削弱径流侵蚀,径流流速在坡面侵蚀动力过程中为主要影响因素。植被通过对径流流速和含沙量的调节,实现了对坡面侵蚀动力过程的调控。2.2 植被格局对坡沟产沙关系变化的作用
【参考文献】：
期刊论文
[1]黄土高原草地植被对土壤侵蚀影响研究进展[J]. 张琪琳,王占礼,王栋栋,刘俊娥. 地球科学进展. 2017(10)
[2]植被格局对侵蚀产沙影响的研究评述[J]. 秦伟,曹文洪,郭乾坤,于洋,殷哲. 生态学报. 2017(14)
[3]不同草被格局坡面水土-养分流失动力过程试验研究[J]. 程圣东,李占斌,李鹏,李婧. 水土保持学报. 2014(05)
[4]黄土丘陵区坡面水蚀对降雨和下垫面微观格局的响应[J]. 卫伟,贾福岩,陈利顶,吴东平,陈瑾. 环境科学. 2012(08)
[5]黄土坡面不同植被覆盖度下产流产沙与养分流失规律[J]. 王升,王全九,董文财,赵伟. 水土保持学报. 2012(04)
[6]退耕还林(草)与水土保持若干问题的研究进展[J]. 邹军,张明礼,杨浩. 土壤通报. 2012(02)
[7]不同坡面植被空间布局对坡沟系统产流产沙影响的实验[J]. 丁文峰,李勉. 地理研究. 2010(10)
[8]植被在坡面的不同位置对降雨产沙量影响[J]. 游珍,李占斌,蒋庆丰. 水土保持通报. 2006(06)
[9]土地利用/土地覆盖变化与土壤侵蚀关系研究进展[J]. 吴秀芹,蔡运龙. 地理科学进展. 2003(06)
[10]黄河中游小流域坡沟侵蚀关系研究[J]. 陈浩,王开章. 地理研究. 1999(04)
博士论文
[1]黄土区地貌与植被格局的侵蚀动力过程试验研究[D]. 张霞.西安理工大学 2018
本文编号：3115046
【文章来源】：水土保持通报. 2020,40(04)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
黄土丘陵沟壑区梁峁坡-沟坡概化模型
流速是坡面径流最重要的水动力因素,影响泥沙输移和土壤侵蚀过程[18-19]。对降雨后各格局的坡段侵蚀量和径流流速进行汇总分析(见图2—3)。沟坡段的侵蚀量明显高于梁峁坡,不同格局的减沙效益以如下顺序递减:格局C>B>A>D>E,一些格局条件下(格局D和E)的产沙率和径流流速甚至超过了裸坡(格局A)。所有的产沙过程均皆存在波动,两次降雨条件下,梁峁坡—沟坡产沙沿程变化均表现出相似的波动趋势和程度。但格局A,B和C的输沙过程整体波动程度小于格局D,E。这是因为,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长,使得格局B,C在两次降雨中的流速均较小(见图2),径流动能一直处于较低水平,侵蚀能力减弱,梁峁坡各坡段的产沙水平一直低于裸坡。在沟坡范围内,格局C的径流流速始终处于较低水平,而且随着坡长的增加,这种现象更加明显。这表明此时草带对径流流速的调控范围可涉及整个坡面(见图2)。而格局B时未能很好的减缓流速增长,只能调控梁峁坡范围内的输沙过程;此外,由于草带的过滤,进入沟坡范围内的含沙量降低,径流输沙能力变强,沟坡范围内侵蚀量高于裸坡(见图2)。因此,格局B的草带布设对流速的减缓效果稍弱于格局C。在沟坡范围内,格局C的径流流速始终处于较低水平,而且随着坡长的增加,这种现象更加明显。这表明此时草带对径流流速的调控范围可涉及整个坡面(图3)。而格局B时未能很好的减缓流速增长,只能调控梁峁坡范围内的输沙过程;此外,由于草带的过滤,进入沟坡范围内的含沙量降低,径流输沙能力变强,沟坡范围内侵蚀量高于裸坡(见图2)。因此,格局B的草带布设对流速的减缓效果稍弱于格局C。格局D,E条件下,产沙波动和侵蚀程度远高于格局B,C,甚至超过了裸坡的情况。这是由于: ①草带位于梁峁坡上部,草带以下较大面积的裸坡成为了泥沙侵蚀空间和径流加速的空间,为径流侵蚀和加速提供了较大的空间;在此范围内,流速快速增长(见图3),动能一直处于较高状态,径流侵蚀能力加剧,导致产沙率快速增长; ②含沙径流经过草带的过滤后,含沙量降低,一方面增加了水流携运泥沙的能力,径流剥蚀率相对增大[18-20],另一方面,由于“清水”流速分布均匀且比“浑水”流速大,最终导致侵蚀程度加剧。在这种交互作用下,格局D,E的产沙率和径流流速始终最高,这与Jin[21]等提出的在雨强65 mm/h低植被盖度条件下会产生较裸坡更高的土壤侵蚀的结论一致。总体而言,不同格局下的坡面各个坡段的流速影响着对应坡段的侵蚀产沙水平。径流含沙量和流速即径流携运泥沙能力和径流剪切力共同影响着坡面侵蚀动力过程和侵蚀输沙过程[22-23],同时加剧或削弱径流侵蚀,径流流速在坡面侵蚀动力过程中为主要影响因素。植被通过对径流流速和含沙量的调节,实现了对坡面侵蚀动力过程的调控。
格局D,E条件下,产沙波动和侵蚀程度远高于格局B,C,甚至超过了裸坡的情况。这是由于: ①草带位于梁峁坡上部,草带以下较大面积的裸坡成为了泥沙侵蚀空间和径流加速的空间,为径流侵蚀和加速提供了较大的空间;在此范围内,流速快速增长(见图3),动能一直处于较高状态,径流侵蚀能力加剧,导致产沙率快速增长; ②含沙径流经过草带的过滤后,含沙量降低,一方面增加了水流携运泥沙的能力,径流剥蚀率相对增大[18-20],另一方面,由于“清水”流速分布均匀且比“浑水”流速大,最终导致侵蚀程度加剧。在这种交互作用下,格局D,E的产沙率和径流流速始终最高,这与Jin[21]等提出的在雨强65 mm/h低植被盖度条件下会产生较裸坡更高的土壤侵蚀的结论一致。总体而言,不同格局下的坡面各个坡段的流速影响着对应坡段的侵蚀产沙水平。径流含沙量和流速即径流携运泥沙能力和径流剪切力共同影响着坡面侵蚀动力过程和侵蚀输沙过程[22-23],同时加剧或削弱径流侵蚀,径流流速在坡面侵蚀动力过程中为主要影响因素。植被通过对径流流速和含沙量的调节,实现了对坡面侵蚀动力过程的调控。2.2 植被格局对坡沟产沙关系变化的作用
【参考文献】：
期刊论文
[1]黄土高原草地植被对土壤侵蚀影响研究进展[J]. 张琪琳,王占礼,王栋栋,刘俊娥. 地球科学进展. 2017(10)
[2]植被格局对侵蚀产沙影响的研究评述[J]. 秦伟,曹文洪,郭乾坤,于洋,殷哲. 生态学报. 2017(14)
[3]不同草被格局坡面水土-养分流失动力过程试验研究[J]. 程圣东,李占斌,李鹏,李婧. 水土保持学报. 2014(05)
[4]黄土丘陵区坡面水蚀对降雨和下垫面微观格局的响应[J]. 卫伟,贾福岩,陈利顶,吴东平,陈瑾. 环境科学. 2012(08)
[5]黄土坡面不同植被覆盖度下产流产沙与养分流失规律[J]. 王升,王全九,董文财,赵伟. 水土保持学报. 2012(04)
[6]退耕还林(草)与水土保持若干问题的研究进展[J]. 邹军,张明礼,杨浩. 土壤通报. 2012(02)
[7]不同坡面植被空间布局对坡沟系统产流产沙影响的实验[J]. 丁文峰,李勉. 地理研究. 2010(10)
[8]植被在坡面的不同位置对降雨产沙量影响[J]. 游珍,李占斌,蒋庆丰. 水土保持通报. 2006(06)
[9]土地利用/土地覆盖变化与土壤侵蚀关系研究进展[J]. 吴秀芹,蔡运龙. 地理科学进展. 2003(06)
[10]黄河中游小流域坡沟侵蚀关系研究[J]. 陈浩,王开章. 地理研究. 1999(04)
博士论文
[1]黄土区地貌与植被格局的侵蚀动力过程试验研究[D]. 张霞.西安理工大学 2018
本文编号：3115046
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