植被对含碎石土壤坡面产流产沙影响的试验研究

摘要

为合理配置三峡地区含碎石土壤坡面植被，有效治理水土流失，同时为坡面土壤侵蚀研究及水土流失预报模型建立提供可靠的理论依据。在修建不同坡度（20°、30°）的径流小区内，铺设三峡地区含碎石土壤，配置不同覆盖度的草本（覆盖度60％、80%、100%）、灌木（覆盖度60%、80%）及草灌混合（覆盖度60%、100%）植被，设置不同降雨强度（60、90、120mm/h），通过进行人工模拟降雨试验，研究不同坡度和不同降雨强度条件下植被对含碎石土壤坡面产流产沙及坡面流水动力学特征的影响。
　　本研究主要内容包括：⑴裸坡径流量随坡度的增加而增加，产沙量随坡度的增加而减小；植被坡面的径流量和产沙量在不同雨强下随坡度的变化不同；裸坡产流量和产沙量随时间的变化规律为上升-下降-上升，有植被覆盖的坡面在60、90mm/h雨强下，产流量和产沙量随时间的变化规律是上升-稳定或者是上升-下降-稳定，在120mm/h的雨强下，产流量和产沙量随时间变化是上升-下降-升。⑵草本坡面的水沙调控机制是直接拦沙，草灌坡面是蓄水减沙，在大雨强作用下灌木坡面和草灌坡面比小雨强作用下的减流减沙效果更明显；植被的产流产沙与植被覆盖度呈负相关关系；裸坡的产流量和产沙量随着放置时间延长而增大，植被坡面的产流量和产沙量随着植被生长期延长而减小。⑶有植被覆盖的坡面壤中流大于裸坡，壤中流随着入渗量的增大而增大；入渗率服从对数函数规律，产流强度呈幂函数变化；含沙量和侵蚀量之间呈线性函数；累计产沙量和累计径流量的关系均满足幂函数形式。⑷植被的减流减沙效益顺序为草灌坡面＞草本坡面＞灌木坡面，植被的减沙效益比植被的减流效益更显著；不同草本坡面的减沙效益从高到低的降雨强度顺序为90mm/h>60 mm/h>120 mm/h；不同因素对减流减沙效益影响的顺序是，降雨强度>植被覆盖度>植被类型>坡度。⑸裸坡坡面流流速的主要控制作用是流量，植被坡面坡面流流速的主要控制作用是坡度；坡面流平均水深随坡度增大而减小；裸坡雷诺数随坡度的增大而增大，植被坡面在大雨强下雷诺数随坡度的增大而增大，在小雨强下，坡度增大时，雷诺数增大或减小；弗劳德数随坡度和降雨强度增大而增大；在雨强为90、120mm/h时，Darcy-weisbach阻力系数和曼宁糙率系数随坡度的增大而增大，植被坡面的Darcy-weisbach阻力系数和曼宁糙率系数远远大于裸坡的 Darcy-weisbach阻力系数和曼宁糙率系数。⑹在不同降雨强度和不同坡度条件下，对于裸坡、草本坡面、灌木坡面、草灌坡面不同的坡面类型，各水力学参数变化对坡面平均输沙率的影响程度不同，各水力学参数之间的相关性程度也不同。

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选题依据与意义

国内外文献资料综述

1）植被对土壤侵蚀的影响

2）碎石对土壤侵蚀的影响

3）降雨因素对土壤侵蚀的影响

4）地表坡度对土壤侵蚀的影响

5）坡面流水动力学特征研究进展

6）存在的问题与不足

1 绪论

1.1 主要内容

1.2 技术路线

2 试验材料与方法

2.1 试验材料与仪器

2.2 试验方法

3 不同条件下坡面产流产沙规律研究

3.1 不同坡度对产流产沙的影响

3.2 不同雨强对产流产沙的影响

3.3 不同植被配置对产流产沙的影响

3.4 植被对坡面降雨入渗的影响及径流水沙关系分析

3.5 不同条件对减流减沙效益的影响

3.6 本章小结

4 植被对坡面流水动力学特征的影响

4.1 坡面流平均流速和径流平均水深特征

4.2 雷诺数及弗劳德数特征

4.3 阻力系数和糙率系数特征

4.4 坡面输沙率与坡面流水力学之间的关系

4.5 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 存在的问题及展望

参考文献

附录：攻读硕士学位期间发表的部分学术成果

硕士期间主要参与的科研项目

致谢