榆林風沙區(qū)坡面徑流沖刷侵蝕水沙變化規(guī)律試驗研究.pdf

1、榆林風沙區(qū)處于黃土高原地區(qū)的北部、黃土丘陵溝壑區(qū)向毛烏素沙漠的過渡地帶，土質差，抗蝕性弱，屬于風力水力交替侵蝕區(qū)，區(qū)內水土流失嚴重，其中“兩川兩河”(皇甫川、孤山川、窟野河、禿尾河)中的窟野河中下游屬于黃河流域高強度侵蝕中心之一，嚴重的水土流失是造成河道淤積、土地退化的主要原因?！笆晃濉逼陂g，風沙區(qū)大面積的坡耕地已經退耕，坡面覆蓋情況發(fā)生了明顯改觀，當?shù)卮嗳醯纳鷳B(tài)環(huán)境得到了保護和改善。近年來，黃河中游水沙關系發(fā)生了較大變化，如何正確認

2、識和評價風沙區(qū)植被對坡面水沙關系的影響作用是亟待解決的關鍵問題之一。
　　本研究在榆林風沙區(qū)建立野外試驗小區(qū)，通過人工模擬徑流沖刷試驗的方法，開展不同下墊面坡面小區(qū)的水沙關系研究，揭示坡面植被蓋度變化對水沙關系的影響，試驗共設置小區(qū)40個，包括三種立地條件(裸坡、人工植被、自然植被)、四種植被蓋度(0％、35％、50％、65％)、五種坡度(10°、15°、20°、25°、30°)，分別在不同試驗條件下進行徑流沖刷試驗，經試驗數(shù)據分

3、析，揭示坡面水沙關系以及坡面水沙量對植被蓋度和坡度變化的響應關系，得出如下結論：
　　(1)在不同立地條件下，坡面產流量、產沙量變化總體趨勢一致，均為：裸坡>人工植被>自然植被，表明植被恢復可以有效減少徑流產生，達到減水效益，并且數(shù)據表明，自然坡面小區(qū)的減水效益最好。同時自然坡面減沙效益均達到了98％以上，減沙效益顯著。由此可見，在防治水土流失措施實施時，比起人工撒播種草恢復植被，封山育林育草是更為有效的方法。
　　(2)在

4、不同植被蓋度條件下，人工小區(qū)產流量隨植被蓋度的增加逐漸增加，而產沙量隨植被蓋度的增加逐漸減少。表明在人為恢復植被措施下，坡面減沙并不是通過減水而達到減沙效益的。因此經過人工措施恢復植被的坡面雖然可以有效減少坡面土壤侵蝕，但不能同時達到較好的減水效益。
　　(3)在不同坡度條件下，自然坡面產流量、產沙量均會隨著地形坡度的增加而增加，由試驗數(shù)據分析可以看出，隨著坡度的減小，坡面減沙效益、減水效益隨之增大，當?shù)匦纹露葴p小到15°時，減水

5、效益達到20％以上，減沙效益更是達到了90％以上，因此榆林風沙區(qū)陡坡坡面的治理是水土保持工作中的重點。
　　(4)在不同立地、不同植被蓋度、不同坡度條件下，各坡面累積產沙量與產流量之間的擬合關系結果顯示，除25。自然坡面外，坡面水沙關系均存在良好的冪函數(shù)關系，各小區(qū)坡面累積產沙量與產流量相互關系可以用冪函數(shù)方程y=axb(a、b為常數(shù))表示，并且由各試驗組次冪函數(shù)曲線可以看出，坡面累積產沙量的變化趨勢可以分為快速增加、緩慢增加、趨

6、于穩(wěn)定三個階段。
　　(5)在不同流量、不同植被蓋度條件下，各組試驗坡面產沙量與植被蓋度之間存在良好的指數(shù)函數(shù)關系，各流量級條件下，坡面產沙量與植被蓋度之間的相互關系可以用指數(shù)函數(shù)方程y=aebx(a、b為常數(shù))表示，由擬合曲線可以看出，同一流量沖刷條件下，隨著植被蓋度的增加，產沙量逐漸減??；同一植被蓋度條件下，隨著沖刷流量的增加，產沙量逐漸增加。
　　(6)在不同流量、不同植被蓋度條件下，各組試驗坡面產流量與植被蓋度之間擬

7、合關系用多項式函數(shù)y=ax2+bx+c(a、b、c為常數(shù))來表示，結果顯示：同一流量沖刷條件下，隨著植被蓋度的增加，產流量呈現(xiàn)先減小后增加的趨勢，并且根據試驗數(shù)據擬合的曲線顯示，每個流量級沖刷過程中，坡面產流量最小時所對應的植被蓋度各不相同，當沖刷流量分別為4L/min、6L/min、9L/min時，坡面產流量達到最小值所對應的植被蓋度分別為16.5％、30％、52％。由此可見，沖刷流量級越大，對植被蓋度的要求越高。
　　(7)在

8、不同坡度、同一植被蓋度條件下，隨著地形坡度的增加，產沙量與產流量隨之增加，通過回歸分析可知，坡面產沙量、產流量與坡度之間的相關關系呈現(xiàn)為良好的冪函數(shù)關系，得出擬合的回歸關系方程為：y產沙=0.0094x3.227、y產流=40.966x0.479，相關系數(shù)R2分別為0.9799和0.9259。結果表明：坡度較小時，產沙量也很小，隨著坡度的增加，產沙量增加，并且增加的速度越來越快；坡面產流量隨坡度的增加也呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢，但是其增加的