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黄土丘陵沟壑区撂荒草地产流产沙特征研究
肖婧
Subtype硕士
2020-05-22
Degree Grantor中国科学院大学
Place of Conferral陕西省咸阳市杨凌区中科院水保所
Degree Name农学硕士
Keyword黄土丘陵沟壑区,撂荒草地,降雨特征,前期含水量,坡度,坡长
Abstract

黄土高原作为我国最大的水土流失治理区,其生态与环境的保护意义极其重大。草地恢复和重建是控制水土流失的关键性生物措施之一。黄土丘陵沟壑区撂荒草地作为当地自然环境选择的产物,具有重要的水土保持功效。本研究以黄土丘陵沟壑区撂荒草地为研究对象,采用野外自然降雨试验方法,观测坡面产流产沙特征,并分析降雨、土壤、植被、坡度和坡长等因素对撂荒草地坡面产流产沙的影响,同时分析了上述各影响因子对撂荒草地坡面产流产沙的相对重要性。主要结论如下:

1)降雨特征可显著影响黄土丘陵沟壑区撂荒草地产流产沙特征。其中径流深随降雨量、降雨动能增加均呈线性增大(p0.01),随最大30分钟雨强、降雨侵蚀力增加呈幂函数递增(p0.05)。径流系数随降雨历时、平均雨强增加分别呈指数、对数增加(p0.01),随最大30分钟雨强和降雨侵蚀力增加均呈线性增长(p0.05);坡面产沙量随最大30分钟雨强、降雨侵蚀力增加均呈线性增长(p0.05),平均含沙量随降雨特征变化未呈现明显规律性;与侵蚀性降雨相比,侵蚀性降雨条件下的径流深、径流系数、产沙量和平均含沙量均显著增大,且在在侵蚀和非侵蚀性降雨条件内部,径流深、径流系数、产沙量和平均含沙量基本随降雨侵蚀力的增加而增大。

2)径流深和径流系数随前期含水量增加分别呈指数和线性函数递增(p0.01);产沙量和平均含沙量随前期含水量增加分别呈指数和幂函数递增(p0.05);侵蚀和非侵蚀性降雨条件下,径流深、径流系数随着前期含水量增加均呈增加趋势,且侵蚀性降雨条件下的递变速率更大。在不同性质降雨条件下,产沙量、平均含沙量随前期含水量表现出相同消长变化。

3)坡面径流深随植被盖度增加呈指数递减(p0.05),径流系数整体上随植被盖度增加呈递减趋势,但未表现出确定性规律。坡面产沙量和平均含沙量均随植被盖度增加呈指数递减(p0.01),植被减沙效果在60%处趋于稳定;当降雨性质不同时,撂荒草地和裸地的坡面产沙特征也表现出明显差异。侵蚀性降雨条件下下,植被的减流减沙效果更加显著。

4)径流深和径流系数随坡度增加均呈对数递减(p0.01),但两者在坡度20°处出现极值,局部趋势出现逆转;坡面产沙量和平均含沙量随坡度增加分别

 

呈对数和线性函数递减(p0.01),其中产沙量在坡度20°25°分别出现极大值和极小值;当降雨性质不同时,坡面产流产沙特征均随坡度也表现出不同变化。坡度对坡面产流产沙的影响在侵蚀性降雨条件下更显著。

5)径流深、径流系数随坡长增加呈对数递减(p0.01),两者均在40 m坡长处出现极值;坡面产沙量和平均含沙量均随坡长增加分别呈对数递减(p0.01)和指数递增(p0.01),坡面产沙量和平均含沙量随坡长变化虽呈现不同的变化趋势,但两者均在40 m坡长处出现局部趋势逆转。当降雨性质不同时,坡面产流产沙特征均随坡长也表现出不同变化。随降雨侵蚀力增大,坡长对坡面产流产沙的影响愈显著。

6)灰色关联度分析结果表明,各影响因子对径流深、径流系数、产沙量和平均含沙量的影响程度并不一致。对于径流深,各影响因子对其影响权重排序为:降雨量>降雨侵蚀力>降雨动能>I30>平均雨强>坡长>坡度>植被盖度>前期含水量>降雨历时;径流系数为:I30>降雨动能>降雨量>降雨侵蚀力>平均雨强>坡长>坡度>植被盖度>前期含数量>降雨历时;产沙量为:降雨侵蚀力>降雨量>I30>平均雨强>降雨动能>坡长>坡度>植被盖度>前期含水量>降雨历时;平均含沙量为:降雨量>降雨动能>坡长>平均雨强>降雨历时>坡度>I30>降雨侵蚀力>植被盖度>前期含水量。整体而言,降雨特征对坡面产流产沙影响最大,其后依次为坡长、坡度、植被盖度和前期含水量。以降雨侵蚀力、前期含水量、植被盖度、坡度和坡长为输入变量建立了撂荒草地坡面产沙预测方程,相对误差控制在±20%以内,约93%的数据点相对误差分布在±5%以内,预测方程具有较好的精度。

MOST Discipline Catalogue林学
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.iswc.ac.cn/handle/361005/9223
Collection流域生态与管理研究室
Recommended Citation
GB/T 7714
肖婧. 黄土丘陵沟壑区撂荒草地产流产沙特征研究[D]. 陕西省咸阳市杨凌区中科院水保所. 中国科学院大学,2020.
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