黃土溝壑區(qū)不同下墊面土壤侵蝕及養(yǎng)分流失特征研究.pdf

1、黃土溝壑區(qū)土壤侵蝕及養(yǎng)分流失過程是一個(gè)復(fù)雜的理化過程,它受到較多因素的影響,對(duì)其研究涉及土壤學(xué)、水文學(xué)、水力學(xué)等多種學(xué)科,需要多學(xué)科間的相互滲透和深層次的綜合。本文在陜西長武黃土溝壑區(qū)開展土壤侵蝕及溶質(zhì)遷移方面的研究,試圖揭示坡面物質(zhì)遷移的內(nèi)在機(jī)理,并為調(diào)控坡面物質(zhì)遷移過程提供理論基礎(chǔ),因此對(duì)于黃土溝壑區(qū)生態(tài)環(huán)境治理有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。文章采取理論分析與試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法進(jìn)行深入研究,得出如下主要結(jié)論:
　　(1)坡度一定的情況

2、下,上方供水量越大坡面徑流量也越大,相同放水歷時(shí)內(nèi)的侵蝕泥沙量也越多,而且侵蝕泥沙量隨放水時(shí)間的波動(dòng)變化也越強(qiáng)烈。不同上方來水條件下徑流溶質(zhì)Br-的濃度隨時(shí)間的變化呈現(xiàn)冪函數(shù)關(guān)系。通過分析坡面水流的水動(dòng)力特征,結(jié)果表明坡面水流的平均流速與來水量之間呈較好的冪函數(shù)關(guān)系,雷諾數(shù)Re隨著總供水強(qiáng)度的增加而增大。坡面水流的雷諾數(shù)均小于480,坡面水流的流態(tài)為層流;坡面水流費(fèi)汝德數(shù)的變化范圍是1.54~3.14,坡面水流均為急流。坡面水流的阻力系

3、數(shù)f隨著雷諾數(shù)Re的增大而增大,阻力系數(shù)f與雷諾數(shù)Re呈較好的冪函數(shù)關(guān)系。
　　(2)植被覆蓋度從0％到60％,產(chǎn)流時(shí)間滯后,坡面流速減小,累積徑流量減少16.1％、產(chǎn)沙量減少96.2％、溶質(zhì)流失量減少22.3％,坡面糙率與植被覆蓋度的關(guān)系可用線性函數(shù)擬合:n=0.0015V+0.036(R2=0.947)。秸稈覆蓋從0到1500g/m2,產(chǎn)流時(shí)間滯后,累積徑流量減少21％、產(chǎn)沙量減少91.0％、溶質(zhì)流失量減少5.0％,糙率與秸稈

4、蓋量的關(guān)系可用線性函數(shù)擬合:n=0.0001S+0.36(R2=0.924)。碎石覆蓋度越高減流減沙效果越好;相同的碎石覆蓋度(5％)的坡面侵蝕中,碎石單元類型底面積小較底面積大的的減流減沙效果好。不同類型覆蓋減小徑流溶質(zhì)Br-的效果也很顯著,徑流溶質(zhì)Br-的平均濃度并未隨覆蓋度增大呈減小趨勢,但總的流失量呈減少趨勢。
　　(3)不同覆蓋類型,平均剪切力、阻力系數(shù)、平均糙率均隨隨覆蓋度增大而增大,坡面累計(jì)徑流量,坡面平均流速、累計(jì)

5、產(chǎn)沙量均隨糙率系數(shù)n的增加而減小,累計(jì)徑流量與糙率的擬合關(guān)系:L=277.8n-0.16(R2=0.921);累計(jì)產(chǎn)沙量與糙率的擬合關(guān)系:W=6.47n-2.0(R2=0.965)。
　　(4)不同碎石覆蓋格局條件下,累積產(chǎn)流量大小為:坡底分布>坡頂分布>坡中分布;產(chǎn)沙情況:坡面平均產(chǎn)沙率依次為,坡頂27.5g/min、坡中23.8g/min、坡底13.8g/min。徑流Br-的平均濃度依次為:坡中47.55mg/L,坡上45.5

6、7mg/L,坡下31.14mg/L。冪函數(shù)可以很好的擬合Br-濃度遞減曲線。
　　(5)不同碎石分布格局下坡面流水動(dòng)力學(xué)參數(shù)表現(xiàn)出較大差異。平均流速、雷諾數(shù)、弗勞德數(shù)及平均徑流剪切力按坡中、坡頂、坡底的順序依次增大;平均徑流深和水力半徑按坡頂、坡中、坡底的順序依次增大;坡面平均糙率和阻力系數(shù)按坡中、坡頂、坡底的順序依次減小。坡中格局的坡面平均糙率,比坡上格局的增加了6.5％,比坡底格局的平均糙率增加了9.0％。不同碎石格局下水力學(xué)