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文檔簡(jiǎn)介
1、片蝕是雨滴擊濺侵蝕向坡面流轉(zhuǎn)變的初始階段,是土壤侵蝕中一個(gè)重要的侵蝕過程,其薄層水流流態(tài)復(fù)雜,具有獨(dú)特的侵蝕過程特征。本文以川中丘陵區(qū)坡耕地紫色土為研究對(duì)象,采用人工模擬降雨試驗(yàn)的方法,開展不同坡度、不同雨強(qiáng)條件下,玉米季坡耕地片蝕過程中徑流量、侵蝕量、水動(dòng)力學(xué)參數(shù)變化特征及其耦合關(guān)系,以及地表糙度對(duì)侵蝕產(chǎn)流產(chǎn)沙關(guān)系的研究。其結(jié)果有助于系統(tǒng)闡明紫色土區(qū)坡面片蝕過程侵蝕機(jī)理,有助于坡面片蝕過程模型建立和為川中丘陵區(qū)紫色土水土流失治理提供科
2、學(xué)理論依據(jù)。本文主要研究結(jié)果如下:
(1)坡面片蝕產(chǎn)流時(shí)間受雨強(qiáng)、坡度及玉米生育期變化的影響較大。1.0mm/min雨強(qiáng)和15°坡度條件,拔節(jié)-抽雄期片蝕產(chǎn)流時(shí)間最遲,產(chǎn)流時(shí)間分別為8.67s、9.35s和17.31s和16.31s。隨坡度和雨強(qiáng)增加,片蝕產(chǎn)流時(shí)間提前,均表現(xiàn)為拔節(jié)和抽雄期變化幅度最大,平均變幅分別為28.37%,27.70%和44.56%,44.55%,且各生育期產(chǎn)流時(shí)間變幅隨雨強(qiáng)增加而減小。坡耕地片蝕產(chǎn)流時(shí)
3、間隨生育期推進(jìn)呈先增加后減少的變化趨勢(shì),在拔節(jié)期或者抽雄期達(dá)最大值,植被蓋度的不同對(duì)片蝕產(chǎn)流時(shí)間的抑制作用有明顯差異。
(2)隨玉米生育期推進(jìn),不同坡度和雨強(qiáng)條件下片蝕產(chǎn)流率和產(chǎn)沙率呈先減少后增加的變化趨勢(shì),產(chǎn)流率基本表現(xiàn)為苗期>成熟期>抽雄期>拔節(jié)期,產(chǎn)沙率表現(xiàn)為苗期>成熟期>拔節(jié)期>抽雄期。同一玉米生育期,片蝕產(chǎn)流率和產(chǎn)沙率隨坡度和雨強(qiáng)增加而增大,1.0mm/min至1.5mm/min雨強(qiáng)、1.5mm/min至2.0mm/
4、min雨強(qiáng),產(chǎn)沙率增幅分別為521.50%、455.84%、424.08%、198.84%和19.69%、62.84%、56.70%、55.41%,產(chǎn)沙率增幅逐漸降低。結(jié)果表明,降雨強(qiáng)度的增加對(duì)土壤侵蝕產(chǎn)流產(chǎn)沙的影響逐漸減弱,作物覆蓋對(duì)土壤侵蝕產(chǎn)流產(chǎn)沙有明顯的抑制作用,其長(zhǎng)勢(shì)越好,其減水減沙能力越強(qiáng)。
(3)片蝕水動(dòng)力學(xué)參數(shù)與產(chǎn)流產(chǎn)沙的變化特征基本一致。1.0mm/min、1.5mm/min和2.0mm/min雨強(qiáng)條件,水流剪
5、切應(yīng)力、水流功率、單位水流功率和單位能量的最大值分別為4.82Pa、0.19W/m2、0.011m/s、0.011cm,7.29Pa、0.45W/m2、0.016m/s、0.023cm和8.15Pa、0.58W/m2、0.018m/s、0.029cm;15°和20°坡度條件,水動(dòng)力學(xué)參數(shù)最大值分別為7.29Pa、0.45W/m2、0.016m/s、0.023cm和11.08Pa、0.78W/m2、0.025m/s、0.030cm。隨坡度
6、或雨強(qiáng)增加,同一玉米生育期片蝕水動(dòng)力學(xué)參數(shù)均呈增大趨勢(shì),且增幅隨雨強(qiáng)增加而降低。不同坡度和雨強(qiáng)條件,片蝕水動(dòng)力學(xué)參數(shù)均隨生育期推進(jìn)呈先減小后增加的趨勢(shì),在拔節(jié)期或抽雄期最小,在苗期或成熟期最大。
(4)場(chǎng)降雨條件下,地表糙度基本呈增加的變化趨勢(shì),拔節(jié)期變化幅度最大。1.0mm/min雨強(qiáng)下,玉米成熟期地表糙度變幅最大,為3.39%,1.5mm/min、2.0mm/min雨強(qiáng)下,玉米拔節(jié)期變幅最大,分別20.98%和11.96%
7、。15°和20°坡面,地表糙度的增幅分別為20.98%和16.14%。隨地表糙度的增加,玉米季坡耕地不同坡度和降雨強(qiáng)度下片蝕過程徑流量和產(chǎn)沙量變化較為復(fù)雜。同一糙度條件下,隨坡度和雨強(qiáng)增加,坡面片蝕產(chǎn)流量和產(chǎn)沙量基本呈增加趨勢(shì),增幅隨雨強(qiáng)增加而降低。
(5)1.0mm/min雨強(qiáng)和20°坡度條件,玉米季坡耕地片蝕產(chǎn)流率與水動(dòng)力學(xué)參數(shù)間的耦合關(guān)系較好,擬合函數(shù)的R2分別趨于0.7850-0.8614和0.6350-0.7682之
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