不同上方来水模式下工程堆积体坡面的植被调控

发布时间：2024-12-21 21:16

　　 为揭示植被格局对工程堆积体坡面水沙调控的影响,采用野外模拟径流冲刷试验,分析了4种上方来水模式(均匀型、峰值前型、峰值中型和峰值后型)下坡面5种覆草格局(裸坡、坡顶聚集、坡中聚集、坡底聚集和带状格局)的侵蚀特征。结果表明:水流功率与土壤剥蚀率之间相关性最高且呈极显著幂函数关系(R2=0.47～0.72,P<0.01),是描述堆积体侵蚀动力机制的最优参数。植被格局的减流效益在12.23%～49.62%之间,减沙效益在12.92%～80.54%之间,减沙效益高于减流效益;带状和坡顶聚集格局的平均减流减沙效益分别为43.87%、58.09%和30.55%、54.41%,显著优于其他植被格局,在治理堆积体水土流失时应优先考虑这两种植被格局。植被格局下侵蚀泥沙中砂粒含量较对照小区减小了18.79%～35.80%,黏粒含量增加了3.56%～10.69%,表明植被对砂粒的拦截效果显著;侵蚀泥沙颗粒体积分形维数主要由黏粒体积分数决定,两者呈极显著线性相关关系(R2=0.90,P<0.01)。植被格局的砂粒富集率较对照小区相对减小,黏粒富集率相对增加,体积分形维数增大;侵蚀泥沙中黏粒和砂粒迁...

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图2 试验设计上方来水模式

图1试验设备示意图试验小区布置如图3所示，在试验小区设置5个观测断面，间隔为4m。为控制各小区土壤容重和含水率基本一致，每次试验开始前人为对坡面进行整平、压实，并在试验前24h对坡面均匀洒水，直到坡面即将产流并用塑料薄膜覆盖。试验开始前，用环刀取5个不同观测断面0～20c....

图3 径流小区布置示意图

式中rD为土壤剥蚀率，g/(m2·s);M为时段t(s)内的产沙量，g;b为过水断面宽，m;L为坡长，20m。2）水流剪切力(τ)：坡面流在流动过程中造成土壤剥蚀的力。

图5 侵蚀泥沙黏粒、粉粒和砂粒体积分数与分形维数的关系

土壤颗粒分形维数能够反映土壤结构、土壤属性和肥力以及土壤退化程度等。由表4可知，除坡顶聚集在峰值前型条件下外，对照小区分形维数均小于坡顶聚集、坡中聚集、坡底聚集和带状格局。将体积分形维数分别与侵蚀泥沙颗粒各粒级体积分数进行拟合，由图5可知，体积分形维数与黏粒积分数之间呈极显著的线....

图4 上方来水模式和植被格局侵蚀泥沙颗粒体积分数分布

侵蚀泥沙颗粒组成经常被用于描述土壤质地状况和结构性质，是土壤最基本的物理属性之一，对侵蚀泥沙颗粒组成的分析有助于深入了解土壤侵蚀机制。试验条件下，上方来水模式和植被格局侵蚀泥沙平均颗粒粒径分布和分形特征见图4和表4，由图4及表4可知，无论上方来水模式及植被格局如何变化，侵蚀泥沙颗....

本文编号：4018919