榆林風(fēng)沙區(qū)坡面徑流沖刷侵蝕水沙變化規(guī)律試驗(yàn)研究.pdf

1、榆林風(fēng)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(zhì)差，抗蝕性弱，屬于風(fēng)力水力交替侵蝕區(qū)，區(qū)內(nèi)水土流失嚴(yán)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(qiáng)度侵蝕中心之一，嚴(yán)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(fēng)沙區(qū)大面積的坡耕地已經(jīng)退耕，坡面覆蓋情況發(fā)生了明顯改觀，當(dāng)?shù)卮嗳醯纳鷳B(tài)環(huán)境得到了保護(hù)和改善。近年來，黃河中游水沙關(guān)系發(fā)生了較大變化，如何正確認(rèn)

2、識和評價(jià)風(fēng)沙區(qū)植被對坡面水沙關(guān)系的影響作用是亟待解決的關(guān)鍵問題之一。
　　本研究在榆林風(fēng)沙區(qū)建立野外試驗(yàn)小區(qū)，通過人工模擬徑流沖刷試驗(yàn)的方法，開展不同下墊面坡面小區(qū)的水沙關(guān)系研究，揭示坡面植被蓋度變化對水沙關(guān)系的影響，試驗(yàn)共設(shè)置小區(qū)40個(gè)，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(yàn)條件下進(jìn)行徑流沖刷試驗(yàn)，經(jīng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分

3、析，揭示坡面水沙關(guān)系以及坡面水沙量對植被蓋度和坡度變化的響應(yīng)關(guān)系，得出如下結(jié)論：
　　(1)在不同立地條件下，坡面產(chǎn)流量、產(chǎn)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(fù)可以有效減少徑流產(chǎn)生，達(dá)到減水效益，并且數(shù)據(jù)表明，自然坡面小區(qū)的減水效益最好。同時(shí)自然坡面減沙效益均達(dá)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(shí)施時(shí)，比起人工撒播種草恢復(fù)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(chǎn)流量隨植被蓋度的增加逐漸增加，而產(chǎn)沙量隨植被蓋度的增加逐漸減少。表明在人為恢復(fù)植被措施下，坡面減沙并不是通過減水而達(dá)到減沙效益的。因此經(jīng)過人工措施恢復(fù)植被的坡面雖然可以有效減少坡面土壤侵蝕，但不能同時(shí)達(dá)到較好的減水效益。
　　(3)在不同坡度條件下，自然坡面產(chǎn)流量、產(chǎn)沙量均會隨著地形坡度的增加而增加，由試驗(yàn)數(shù)據(jù)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(dāng)?shù)匦纹露葴p小到15°時(shí)，減水

5、效益達(dá)到20％以上，減沙效益更是達(dá)到了90％以上，因此榆林風(fēng)沙區(qū)陡坡坡面的治理是水土保持工作中的重點(diǎn)。
　　(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(chǎn)沙量與產(chǎn)流量之間的擬合關(guān)系結(jié)果顯示，除25。自然坡面外，坡面水沙關(guān)系均存在良好的冪函數(shù)關(guān)系，各小區(qū)坡面累積產(chǎn)沙量與產(chǎn)流量相互關(guān)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(yàn)組次冪函數(shù)曲線可以看出，坡面累積產(chǎn)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(gè)階段。
　　(5)在不同流量、不同植被蓋度條件下，各組試驗(yàn)坡面產(chǎn)沙量與植被蓋度之間存在良好的指數(shù)函數(shù)關(guān)系，各流量級條件下，坡面產(chǎn)沙量與植被蓋度之間的相互關(guān)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(chǎn)沙量逐漸減??；同一植被蓋度條件下，隨著沖刷流量的增加，產(chǎn)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(yàn)坡面產(chǎn)流量與植被蓋度之間擬

7、合關(guān)系用多項(xiàng)式函數(shù)y=ax2+bx+c(a、b、c為常數(shù))來表示，結(jié)果顯示：同一流量沖刷條件下，隨著植被蓋度的增加，產(chǎn)流量呈現(xiàn)先減小后增加的趨勢，并且根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合的曲線顯示，每個(gè)流量級沖刷過程中，坡面產(chǎn)流量最小時(shí)所對應(yīng)的植被蓋度各不相同，當(dāng)沖刷流量分別為4L/min、6L/min、9L/min時(shí)，坡面產(chǎn)流量達(dá)到最小值所對應(yīng)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(chǎn)沙量與產(chǎn)流量隨之增加，通過回歸分析可知，坡面產(chǎn)沙量、產(chǎn)流量與坡度之間的相關(guān)關(guān)系呈現(xiàn)為良好的冪函數(shù)關(guān)系，得出擬合的回歸關(guān)系方程為：y產(chǎn)沙=0.0094x3.227、y產(chǎn)流=40.966x0.479，相關(guān)系數(shù)R2分別為0.9799和0.9259。結(jié)果表明：坡度較小時(shí)，產(chǎn)沙量也很小，隨著坡度的增加，產(chǎn)沙量增加，并且增加的速度越來越快；坡面產(chǎn)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