坡長(zhǎng)與雨強(qiáng)對(duì)晉西黃綿土坡面徑流侵蝕產(chǎn)沙的影響.pdf

1、降雨條件下坡長(zhǎng)對(duì)坡面徑流侵蝕產(chǎn)沙規(guī)律的影響是探究水蝕機(jī)理的重要內(nèi)容，可為小流域侵蝕模型的建立及科學(xué)防治水土流失提供理論基礎(chǔ)。本研究以晉西王家溝流域黃綿土坡面為研究對(duì)象，基于室內(nèi)人工模擬降雨試驗(yàn)方法，主要探討兩個(gè)問(wèn)題：第一，揭示了坡長(zhǎng)與雨強(qiáng)對(duì)晉西黃綿土坡面徑流侵蝕產(chǎn)沙的影響規(guī)律，并提出適合于該區(qū)侵蝕預(yù)測(cè)的模型；第二，著重分析了坡長(zhǎng)與雨強(qiáng)對(duì)坡面徑流水動(dòng)力學(xué)參數(shù)變化特征的影響。主要研究結(jié)論如下：
　?。?）研究了坡長(zhǎng)對(duì)坡面徑流侵蝕產(chǎn)沙的

2、影響。50~120mm/h雨強(qiáng)范圍內(nèi)，隨著坡長(zhǎng)的增加，坡面徑流量、產(chǎn)沙量呈現(xiàn)出線性增加趨勢(shì)，且雨強(qiáng)越大坡長(zhǎng)作用越顯著。坡長(zhǎng)增加時(shí)徑流水動(dòng)力學(xué)參數(shù)的變化趨勢(shì)有所差異，徑流流速、徑流深、徑流剪切力及雷諾數(shù)呈增大趨勢(shì)，弗勞德數(shù)則同時(shí)表現(xiàn)出增大、減小及波動(dòng)3種趨勢(shì)，所有坡長(zhǎng)下徑流流態(tài)均為層流、急流，說(shuō)明裸坡坡面徑流的運(yùn)動(dòng)形態(tài)較為劇烈。2~5m坡長(zhǎng)下產(chǎn)沙量隨徑流量的增多呈指數(shù)形式增加（R2=0.647~0.996），輸沙率隨徑流剪切力的增大呈線性

3、形式增加（R2=0.896~0.997），表明徑流是引起坡面產(chǎn)沙及輸沙的重要因素。坡長(zhǎng)等值增加時(shí)，徑流量增量、產(chǎn)沙量增量的變化不具顯著規(guī)律，但在4~5m處徑流及產(chǎn)沙增量最易達(dá)到最大值，據(jù)此，建議在晉西黃綿土坡面至少應(yīng)每隔4m布設(shè)水土保持措施以截短坡長(zhǎng)、減少水土流失，如種植檸條、沙棘等作為植物籬，并將造林護(hù)坡與種草護(hù)坡相結(jié)合，以增大植被覆蓋率、減小地表徑流量并減緩徑流匯集速度，種植側(cè)柏、油松、山杏等植物以降低雨滴擊濺并攔截部分降雨，利用根

4、系含水固沙作用減少土壤流失，設(shè)置排水溝以匯集徑流引水灌溉或修建水平梯田以改變徑流路線貯水?dāng)r沙。
　?。?）對(duì)比了不同雨強(qiáng)對(duì)坡面徑流侵蝕產(chǎn)沙的影響。2~5m坡長(zhǎng)范圍內(nèi)，隨降雨歷時(shí)的延長(zhǎng)，時(shí)段徑流量呈增大趨勢(shì)，時(shí)段產(chǎn)沙量則表現(xiàn)出2種趨勢(shì)，50~80mm/h雨強(qiáng)時(shí)多為增加趨勢(shì)，90~120mm/h雨強(qiáng)時(shí)多為波動(dòng)趨勢(shì)。2~5m坡長(zhǎng)下，雨強(qiáng)增大，徑流量、產(chǎn)沙量均呈指數(shù)形式增加，且坡長(zhǎng)越長(zhǎng)雨強(qiáng)作用越明顯，產(chǎn)流、產(chǎn)沙曲線分別在80mm/h、60

5、mm/h雨強(qiáng)處增陡，此雨強(qiáng)是該區(qū)徑流量、產(chǎn)沙量大幅增加的下限雨強(qiáng)，據(jù)此，建議在王家溝流域應(yīng)以60mm/h雨強(qiáng)作為水土流失加劇發(fā)展的重點(diǎn)監(jiān)測(cè)雨強(qiáng)。同樣，雨強(qiáng)增大，流速、徑流深、雷諾數(shù)及徑流剪切力均呈增大趨勢(shì)，弗勞德數(shù)則為波動(dòng)變化。水動(dòng)力學(xué)參數(shù)的變化與坡面侵蝕程度密切相關(guān)，產(chǎn)沙量與各參數(shù)的相關(guān)性順序?yàn)槔字Z數(shù)>流速>徑流深>弗勞德數(shù)，說(shuō)明徑流在流速及紊動(dòng)性上對(duì)侵蝕產(chǎn)沙的影響較大，此外，徑流剪切力與輸沙率為極顯著線性正相關(guān)，相關(guān)性系數(shù)為0.92

6、6，表明該流域可根據(jù)徑流剪切力的大小來(lái)預(yù)測(cè)輸沙率。
　?。?）分析了坡長(zhǎng)與雨強(qiáng)對(duì)坡面侵蝕的交互影響效應(yīng)。共同作用時(shí)，雨強(qiáng)與產(chǎn)流、產(chǎn)沙及水動(dòng)力學(xué)參數(shù)的相關(guān)性較坡長(zhǎng)的大，偏相關(guān)分析時(shí)，二者與產(chǎn)流、產(chǎn)沙及水動(dòng)力學(xué)參數(shù)的相關(guān)性均所有提高，說(shuō)明坡長(zhǎng)、雨強(qiáng)共同作用時(shí)在一定程度上對(duì)對(duì)方有所制約。坡長(zhǎng)與產(chǎn)沙量的關(guān)系較與徑流量的密切，雨強(qiáng)則與徑流量的關(guān)系較與產(chǎn)沙量的密切。坡長(zhǎng)、雨強(qiáng)與徑流深及徑流剪切力的相關(guān)性最高，與弗勞德數(shù)的相關(guān)性最低，表明坡長(zhǎng)及