草地坡面徑流侵蝕動力特征模擬

作者：王鈺,朱冰冰,馮起

摘要：坡面是土壤發生侵蝕的基本單元,坡面流是泥沙運動的載體,其水動力學特征直接影響坡面侵蝕的強度和時空分布。利用坡面放水沖刷試驗,研究了不同植被覆蓋下坡面流水力學參數和侵蝕產沙特征,結合灰色關聯分析,確定影響坡面侵蝕產沙的關鍵水力學參數。結果表明:沖刷流量和植被覆蓋對坡面流水力學參數和侵蝕產沙過程有顯著影響,沖刷流量越大,徑流流速越大,阻力系數、糙率系數和弗汝德數越小,徑流剪切力和徑流動能越大,侵蝕產沙量越大;隨著植被覆蓋度的增大,坡面徑流平均流速、弗汝德數和單位水流功率呈指數減小,徑流剪切力、平均阻力系數和糙率系數呈指數增大,徑流動能呈直線減小。每增加1%的植被,徑流流速平均降低1%~3%,不同覆蓋下侵蝕減沙效益達到15%~89%。灰色關聯分析結果表明,由于徑流紊動性較小,在3.2 L·min-1沖刷流量下的各參數與侵蝕產沙量的相關系數均小于5.2 L·min-1,在不同沖刷流量下,弗汝德數和單位水流功率與侵蝕產沙量相關關系最為密切,其次是水流動能。侵蝕產沙量隨著單位水流功率的增加呈現顯著指數減小,可以預測不同覆蓋下的侵蝕產沙量。

發文機構：陜西師范大學地理科學與旅游學院 中國科學院西北生態環境資源研究院

關鍵詞：坡面流水力學參數植被覆蓋灰色關聯分析單位水流功率overland flowhydrodynamic characteristicsgrass coveragegray correlation analysisunit stream power

分類號： S157.1[農業科學—土壤學]