降雨强度和坡度对细沟形态特征的综合影响.PDFVIP

２０１５年 ７月 农 业 机 械 学 报 第 ４６卷 第 ７期 ｄｏｉ：１０．６０４１／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１２９８．２０１５．０７．０２４ 降雨强度和坡度对细沟形态特征的综合影响 沈海鸥１　郑粉莉１，２　温磊磊１　姜义亮１　卢　嘉１ （１．西北农林科技大学资源环境学院，陕西杨凌 ７１２１００； ２．中国科学院水利部水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室，陕西杨凌 ７１２１００） 摘要：细沟的形态特征研究可揭示坡面侵蚀发生机理，且细沟形态对坡面径流和侵蚀有重要影响；而现有研究仅用 细沟密度和细沟宽深比等指标来表征细沟形态，不能全面准确地反映细沟的形态特征。为此基于模拟降雨试验， 研究降雨强度和坡度对黄土坡面细沟侵蚀和细沟形态特征的综合影响。试验处理包括 ３种黄土高原有代表性的 侵蚀性降雨（５０、７５、１００ｍｍ／ｈ）和 ３个细沟侵蚀发生最常见的坡度（１０°、１５°、２０°）。试验结果表明，坡面侵蚀速率 和细沟侵蚀速率均随着降雨强度和坡度的增加呈幂函数增加。试验条件下，细沟倾斜度介于 １６°～２０°之间，随着 降雨强度的增加而增大，随着坡度的增加而减小；细沟密度、细沟割裂度和细沟复杂度分别为 ０７４～１９５ｍ／ｍ２、 ００８～０１７和 １０９～１３８，三者皆随降雨强度和坡度的增加而增大；细沟宽深比为 １９３～２３５，随着降雨强度和坡 度的增加而减小。通过相关分析发现，细沟割裂度是评价细沟侵蚀和细沟形态的最优指标；研究降雨强度对细沟 形态的影响时，建议优先选用细沟割裂度、细沟复杂度和细沟倾斜度指标；分析坡度对细沟形态的影响时，除选取 细沟割裂度外，建议优先选用细沟密度和细沟宽深比指标。细沟横断面主要呈“Ｖ形”，随着降雨强度和坡度的增 加，径流紊动性增强，细沟横断面变化趋于不规则，说明细沟横断面变化可以反映径流的变化特征，从而揭示细沟 侵蚀发生机理。 关键词：细沟侵蚀　降雨强度　坡度　细沟形态　细沟横断面 中图分类号：Ｓ１５７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００１２９８（２０１５）０７０１６２０９ 收稿日期：２０１４ ０９ ０９　修回日期：２０１４ １０ ２８ 国家自然科学基金资助项目和水利部公益性行业科研专项资助项目（２０１２０１０８３） 作者简介：沈海鸥，博士生，主要从事土壤侵蚀过程与机理研究，Ｅｍａｉｌ：ｓｈｅｎｓｕｓａｎ＠１６３．ｃｏｍ 通讯作者：郑粉莉，研究员，博士生导师，主要从事土壤侵蚀过程、预报和侵蚀环境效应评价研究，Ｅｍａｉｌ：ｆｌｚｈ＠ｍｓ．ｉｓｗｃ．ａｃ．ｃｎ ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＲａｉｎｆａｌＩｎｔｅｎｓｉｔｙａｎｄＳｌｏｐｅＧｒａｄｉｅｎｔｏｎＲｉｌ ＭｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ＳｈｅｎＨａｉｏｕ１　ＺｈｅｎｇＦｅｎｌｉ１，２　ＷｅｎＬｅｉｌｅｉ１　ＪｉａｎｇＹｉｌｉａｎｇ１　ＬｕＪｉａ１ （１．ＣｏｌｅｇｅｏｆＮａｔｕｒａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＮｏｒｔｈｗｅｓｔＡ＆ＦＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａｎｇｌｉｎｇ，Ｓｈａａｎｘｉ７１２１００，Ｃｈｉｎａ ２．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｏｉｌＥｒｏｓｉｏｎａｎｄＤｒｙｌａｎｄＦａｒｍｉｎｇｏｎＬｏｅｓｓＰｌａｔｅａｕ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｏｉｌａｎｄＷａｔｅｒＣｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ， ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓａｎｄＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｙａｎｇｌｉｎｇ，Ｓｈａａｎｘｉ７１２１００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｔｕｄｉｅｓｏｎｒｉｌｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｃａｎｒｅｖｅａｌｓｏｉｌｅｒｏｓｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ，ａｎｄｒｉｌ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｈａｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｒｕｎｏｆａｎｄｓｏｉｌｌｏｓｓｏｆｔｈｅｈｉｌｓｌｏｐｅ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｓｔｕｄｉｅｓ ｏｎｌｙｕｓｅｒｉｌｄｅｎｓｉｔｙ，ｒｉｌｗｉｄｔｈ ｄｅｐｔｈｒａｔｉｏ，ｅｔｃ．ｔｏｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｒｉｌｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ，ｗｈｉｃｈｃａｎｎｏｔｆｕｌｙ ｒｅｆｌｅｃｔｒｉｌｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．Ｅｆｅｃｔｓｏｆｒａｉｎｆａｌｉｎｔｅｎｓｉｔｙａｎｄｓｌｏｐｅｇｒａｄｉｅｎｔｏｎｒｉｌｅｒｏｓｉｏｎａｎｄ ｒｉｌｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙａｔｔｈｅｌｏｅｓｓｈｉｌｓｌｏｐｅｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｂａｓｅｄｏｎａｒａｉｎｆａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｔｕｄｙ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｉｎｃｌｕｄｅｄｔｈｒｅｅｒａｉｎｆａｌｉｎｔｅｎｓｉｔｉｅｓ（５０，７５ａｎｄ１