地形因子对贵州喀斯特地区坡面土壤侵蚀的影响

发布时间：2020-06-18 09:34

【摘要】：贵州作为长江与珠江流域上游的生态屏障,其生态与环境的保护意义极其重要,然而,目前该地区严重的水土流失及石漠化问题使本来就极为脆弱的生态与环境更加恶化,不仅制约了当地经济社会的可持续发展,还严重阻碍了其发挥生态保护屏障的功能。为了预测和有效地治理贵州省的水土流失及石漠化问题,迫切需要对该区土壤侵蚀规律和机理进行研究,探明该地区土壤侵蚀的主要影响因子特性及其相互之间的作用机制。地形因子(主要指坡度坡长因子)作为土壤侵蚀的主要影响因子之一,因其对坡面产流产沙的影响与多种因素有关,因而较其它因素相对复杂,且具有很强的地域差异性。本文在综合分析贵州喀斯特地区土壤侵蚀环境的基础上,利用设立在贵州喀斯特地区的野外径流小区实测资料数据,运用数学统计分析、模型模拟等方法,系统分析了坡度坡长因子对该地区坡面产流产沙量的影响,并构建了坡度坡长因子值的估算公式。主要结论如下： (1)分析了坡面产流产沙量与坡度坡长因子的关系。在5。-15。坡度范围内,坡面产流产沙量随坡度的变化规律类似于非喀斯特地区,即随坡度的增加而增大。受坡面出露岩石的影响,20。径流小区坡面产流产沙量异常偏低,25。径流小区坡面产流产沙量也有较小幅度的下降,两者下降幅度差异主要由于小区坡面出露岩石的形态、位置、面积等不同所致。随坡长的增加,坡面产流量先增大后减少,转折坡长在15m左右。坡面产沙量与坡长的关系缺乏规律性,主要是由于试验观测期间两组大雨事件引起的坡面产沙量异常偏高且比例失衡所致,剔除这两组大雨事件的泥沙数据后,呈现坡面产沙量随坡长的增加而增大的规律性。 (2)不同时段雨强条件下,坡面产流产沙量随坡度的变化表现为：当I30≤10mm/h时,坡面产流量随坡度的增加先增加后下降,转折坡度为20。,坡面产沙量与坡度呈线性关系；当10mm/h＜I30＜30mm/h时,坡面产流量随坡度增加总体呈上升趋势,坡面产沙量与坡度呈线性关系；当I30≥30mm/h时,坡面产流产沙量随坡度增加呈增—减—增波动变化。坡面产流产沙量随坡长的变化表现为：当I30≤10mm/h时,坡面产流产沙量随坡长的增加呈增减交替无规则变动；当10mm/h＜I30＜30mm/hm或I30≥30mm/h时,坡面产流量随坡长的增加先增大后减小,转折坡长在15m左右,坡面产沙量与坡长呈线性相关关系,但存在一定幅度的增减交替波动。 (3)坡面产流产沙量与降雨特征的关系分析表明：随坡度的增加,坡面产流量与降雨特征三个代表因子(P、I30、I60)单因子的相关程度呈下降趋势,当坡度增加到20。时,坡面产流量与P、I30、I60均已不存在显著相关关系。各坡度条件下,坡面产沙量与P、I30、I60均在0.01水平上显著相关,且坡面产沙量与P、I30、I60的相关程度均为I60I30P。各坡长条件下,坡面产流产沙量与P、I30、I60单因子均在0.0I水平上显著相关,且坡面产流量与P、I30、I60的相关程度均为PI60I30,坡面产沙量与P、I30、I60的相关程度均为I60I30P；除20。和25。径流小区外,在各坡度、坡长条件下,坡面产流产沙量与雨量、雨强双因子均存在较好的幂函数关系；各坡度、坡长条件下,坡面产沙量与EI30和PI30均呈线性相关关系,且EI30的拟合效果优于PI30,但20°和25°径流小区的拟合效果相对较差。 (4)试验观测期间所有场次侵蚀性降雨造成的坡面产流量与产沙量关系分析表明,两者之间的相关关系较差,但剔除两场大雨产生的径流泥沙数据后,各坡度、坡长条件下,坡面产流与产沙量均表现出较好的线性相关关系。 (5)以USLE及其修正模型RUSLE为蓝本,经过反复推导,得出贵州喀斯特地区坡度因子值的估算公式为：S=7.5942sinθ0.8248,坡长因子值的估算公式为：L=(λ/22.13)0.4064,并基于该公式设计了5。-30。坡度范围内、5m-50m坡长范围内LS值查询表。
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：S157.1;X144

【参考文献】