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文檔簡(jiǎn)介
1、紫色土區(qū)細(xì)溝侵蝕作為坡耕地最嚴(yán)重的水蝕方式之一,嚴(yán)重阻礙著區(qū)域土壤可持續(xù)利用與農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。由于細(xì)溝形態(tài)不斷演變,影響徑流的水動(dòng)力學(xué)特性,水流的動(dòng)態(tài)變化將引起細(xì)溝侵蝕的演化。因此,本文以紫色土丘陵區(qū)坡耕地為對(duì)象,采用野外人工模擬降雨,開展不同雨強(qiáng)、坡度和生長期條件下,橫壟坡面細(xì)溝侵蝕特征研究,揭示野外實(shí)地細(xì)溝形態(tài)演變及其主要影響因素,闡明玉米各生長期細(xì)溝流水動(dòng)力學(xué)特性,建立細(xì)溝產(chǎn)流產(chǎn)沙與水動(dòng)力學(xué)參數(shù)的耦合關(guān)系,以期為紫色土區(qū)坡耕地水
2、土流失的有效防控及區(qū)域水蝕測(cè)報(bào)模型構(gòu)建提供一定的理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:
(1)隨玉米生長期推進(jìn),細(xì)溝出現(xiàn)時(shí)間總體呈先增加后減少的趨勢(shì)。橫壟坡面細(xì)溝侵蝕多發(fā)生在躍壟或破壟后,苗期、拔節(jié)期跌坎與細(xì)溝出現(xiàn)的平均間隔時(shí)間分別為10′59″和15′30″,其細(xì)溝侵蝕發(fā)育過程為跌坎、斷續(xù)細(xì)溝(破壟)、細(xì)溝發(fā)育、細(xì)溝調(diào)整。2.0mm min-1降雨條件下,苗期細(xì)溝發(fā)育長、寬、深分別達(dá)77.62cm、6.25cm和4.04cm。苗期、拔
3、節(jié)期、抽雄期及成熟期細(xì)溝形成對(duì)應(yīng)的平均降雨量分別為35.17mm、48.91mm、81.63mm和65.82mm,抽雄期、成熟期細(xì)溝侵蝕發(fā)育過程為濺蝕坑、濺蝕坑貫穿(越壟)、細(xì)溝發(fā)育、細(xì)溝調(diào)整。
(2)玉米各生長期,15°與20°間的細(xì)溝產(chǎn)沙量均無顯著差異。隨雨強(qiáng)的增加,橫壟坡面細(xì)溝產(chǎn)流量在各生長期均呈增加的趨勢(shì)。隨玉米生長期推進(jìn),橫壟坡面雨前地表糙度(R1)整體呈衰退趨勢(shì)。降雨后地表糙度最大變幅均出現(xiàn)在抽雄期,15°坡面,抽
4、雄期的平均糙度變幅較苗期、拔節(jié)期和成熟期分別增加了2.63倍、1.74倍和3.21倍;20°坡面,抽雄期的平均糙度變幅較苗期、拔節(jié)期和成熟期分別增加了2.85倍、6.54倍和37.74倍。隨玉米生長期的推進(jìn),葉面積指數(shù)、覆蓋度均呈先增加后下降的趨勢(shì),抽雄期葉面積指數(shù)為2.34。各因素與細(xì)溝產(chǎn)流的灰關(guān)聯(lián)度表現(xiàn)為雨強(qiáng)≥葉面積指數(shù)>植被覆蓋度>坡度>雨前地表糙度>株高,與產(chǎn)沙的灰關(guān)聯(lián)度表現(xiàn)為植被覆蓋度>葉面積指數(shù)>株高>雨前地表糙度>雨強(qiáng)≥坡
5、度。
(3)隨玉米生長期推進(jìn),流速呈先減少后增加的趨勢(shì),平均徑流整體呈下降趨勢(shì),徑流剪切力、水流功率均呈先減小后增加的趨勢(shì)。細(xì)溝流流態(tài)主要分布于“緩過渡流”區(qū),抽雄期細(xì)溝流流態(tài)向“緩層流”區(qū)延伸,苗期和成熟期局部達(dá)到“緩紊流”區(qū)。抽雄期曼寧糙率系數(shù)n值較小,苗期相對(duì)較大。15°坡面,1.0mm min-1降雨條件下,各生長期細(xì)溝流流曼寧糙率系數(shù)n變化范圍為0.088~0.16,Darcy-Weisbach阻力系數(shù)f變化范圍為8
6、3.67~140.69。曼寧糙率系數(shù)n與Darcy-Weisbach阻力系數(shù)f變化趨勢(shì)基本一致。
(4)玉米各生長期,細(xì)溝產(chǎn)流率均與單位水流功率耦合度最高。苗期,產(chǎn)流率與單位水流功率呈二次函數(shù)關(guān)系。拔節(jié)期,產(chǎn)流率與單位水流功率呈冪函數(shù)關(guān)系。抽雄期、成熟期,產(chǎn)流率與單位水流功均呈對(duì)數(shù)函數(shù)正相關(guān)。苗期,產(chǎn)沙率與單位水流功率耦合度較高,呈二次函數(shù)。拔節(jié)期,產(chǎn)沙率與各水動(dòng)力學(xué)參數(shù)耦合度均較低。抽雄期、成熟期產(chǎn)沙率與單位能量耦合度較高,
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