堆积体坡面植被格局减流减沙效益及侵蚀泥沙颗粒研究

摘要

为实现生产建设项目工程堆积体陡坡坡面水土流失防治及植被优化布设，本文以中国科学院水利部水土保持研究所杨凌水土保持野外科学试验站仿真堆积体陡坡坡面为研究对象，采用野外模拟径流冲刷试验和室内侵蚀泥沙粒径分析相结合的方法，设计了5种格局（裸坡对照、坡上、坡下、坡中、条带）和6个流量（恒流3个：10、20、30L/min，变流3个：10-20-30、20-30-10、30-20-10L/min），探究了不同植被格局条件下产流产沙特征、减流减沙效益及泥沙颗粒特征，取得初步结果如下： （1）试验条件下，5种格局中产流率、产沙率均随冲刷历时延长而波动变化。5种格局中裸坡产流率最大，坡下格局较大，坡中格局次之，坡上格局再次，条带格局最小，后四者产流率分别占裸坡产流率的73.20%、70.68%、57.47%和47.91%。5种格局中裸坡产沙率最大，坡下格局较大，坡中格局次之，坡上格局再次，条带格局最小，后四者产沙率分别占裸坡产沙率的61.98%、48.06%、44.49%和33.64%。 （2）试验条件下，5种格局中裸坡累计产流量最大，坡下格局较大，坡中格局次之，坡上格局再次，条带格局最小，后四者累计产流量分别占裸坡累计产流量的72.87%、70.67%、57.75%和47.89%。5种格局中裸坡累计产沙量最大，坡下格局较大，坡中格局次之，坡上格局再次，条带格局最小，后四者累计产沙量分别占裸坡累计产沙量的61.97%、46.93%、40.68%和32.89%，表明4种植被格局均具有良好的保水蓄水性和保土性，且条带格局效果最好。 （3）试验条件下，就产流时间而言，5种格局中裸坡始终最短，其余格局均有延后产流作用，延后时间在2~123s之间，坡上、坡下、坡中及条带格局延后时间分别为37~79s、2~57s、15~73s及59~123s，均值大小关系为：条带格局＞坡上格局＞坡中格局＞坡下格局，且随着冲刷流量增大或峰值前移，各坡面产流时间逐渐缩短。 （4）试验条件下，坡上、坡下、坡中及条带4种格局均具有减流、减沙效益，减流效益在12.23%~94.94%之间，四者减流效益依次为14.73%~70.25%、12.23%~37.64%、12.88%~48.47%及35.91%~94.94%，均值大小关系为：条带格局＞坡上格局＞坡中格局＞坡下格局。减沙效益在12.92%~98.87%之间，四者减沙效益依次为40.70%~93.53%、12.92%~60.95%、27.42%~90.56%及43.18%~98.87%，均值大小关系为：条带格局＞坡上格局＞坡中格局＞坡下格局。表明在不同上方来水条件下，4种格局中条带格局减流、减沙效果最好，在堆积体坡面水土流失防治及植被建设中可以优先考虑条带格局。 （5）试验条件下，侵蚀泥沙颗粒中粉粒含量在52.79~64.17%之间，黏粒含量在22.93~32.04%之间，砂粒含量在7.15~24.28%之间，大小关系为：粉粒＞黏粒＞砂粒。对于颗粒富集率而言，粉粒、黏粒富集率略大于1，砂粒富集率小于1，表明与供试土壤相比，侵蚀泥沙中粉粒、黏粒有少量增加，发生轻微富集，砂粒减少，存在贫化现象。就颗粒团聚率来看，粉粒团聚率均维持在1左右，黏粒团聚率均小于1，砂粒团聚率均大于1，表明侵蚀泥沙中粉粒和砂粒基本以单粒形式被搬运，黏粒有一部分以团聚体形式被侵蚀搬运。

目录

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第一章 绪论

1.1研究背景

1.2研究目的及意义

1.3国内外研究进展

1.3.1工程堆积体坡面土壤侵蚀

1.3.2植被与土壤侵蚀关系

1.3.3侵蚀泥沙颗粒特征研究

1.3.4研究中存在的不足

第二章 研究内容与试验设计

2.1研究内容

2.1.1黄土堆积体陡坡坡面产流产沙特征

2.1.2黄土堆积体陡坡坡面植被格局减流减沙效益

2.1.3黄土堆积体陡坡坡面侵蚀泥沙颗粒特征

2.2.1试验区概况

2.2.2试验设计

2.3试验数据处理

2.4技术路线

第三章 黄土堆积体陡坡坡面产流产沙特征

3.1.1堆积体坡面产流过程

3.1.2堆积体坡面累计产流量

3.2.1堆积体坡面产沙过程

3.2.2堆积体坡面累计产沙量

3.3本章小结

第四章 黄土堆积体陡坡坡面植被格局减流减沙效益

4.1恒流条件下植被格局减流减沙效益

4.2变流条件下植被格局减流减沙效益

4.3本章小结

第五章 黄土堆积体陡坡坡面侵蚀泥沙颗粒特征

5.1侵蚀泥沙颗粒分布特征

5.2侵蚀泥沙颗粒分选特征

5.3本章小结

第六章 主要结论及展望

6.1讨论

6.2主要结论

6.3存在不足及研究设想

参考文献

致谢

个人简历