暴雨条件下黄土高原长陡坡耕地细沟侵蚀特征
发布时间：2021-03-28 02:10
细沟侵蚀是黄土高原坡耕地侵蚀的重要形式,已有的坡耕地细沟研究成果主要集中于裸土细沟侵蚀特征及其发生机制的小区或水槽试验,极端暴雨条件下细沟侵蚀观测很少,对于田间细沟侵蚀的预报仍然缺少实用的方法。该研究旨在基于实地测量数据,分析极端暴雨条件下黄土高原长陡坡耕地细沟侵蚀特征。2017年无定河流域"7.26"暴雨后,在暴雨中心附近选择15个样地进行细沟侵蚀测量,结合Google影像和无人机航拍影像,调查分析不同类型坡耕地细沟侵蚀特征。研究结果表明:1)暴雨条件下坡耕地是坡面细沟侵蚀的主要地类。长陡坡裸露坡耕地侵蚀模数为22 478 t/km2,坡长20 m时,约为种植作物的平作坡耕地的1.5倍,且坡长越长,差异越大。等高垄作能够有效减少细沟侵蚀。撂荒坡耕地细沟侵蚀模数仅为裸露坡耕地的12%,草地未发现细沟侵蚀。2)幂函数可以很好地拟合细沟侵蚀模数与坡长的关系,裸露坡耕地坡长指数为0.831。暴雨强度越大,坡长指数也越大。3)上坡来水在坡耕地上造成了严重的细沟侵蚀,与地块上承接的降水相比,上坡来水对细沟侵蚀的影响更大。坡面浅沟汇水明显减小细沟侵蚀强度,浅沟发育程度越高,细...
【文章来源】：农业工程学报. 2020,36(12)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
裸露坡耕地和作物坡耕地细沟侵蚀量随坡长的变化
调查发现，黄土丘陵区大多数坡耕地位于梁峁坡中部，而且多数情况下，与上坡的荒草地之间有陡坎，高度一般在1～2 m之间。现有的细沟侵蚀估算模型很难用于模拟这种情况。6个地块的调查结果表明，有无上坡来水情况下，细沟侵蚀模数随坡长的变化特征差异很大。图2表明上坡来水在地块上部造成了较为严重的细沟侵蚀，尤其是有陡坎的地块Q1、Q4和Q6，在测量地块最上部细沟侵蚀模数就超过40 000 t/km2，坡度最大的Q6样地（35°），上坡集水区为坡长38 m的草地，最大侵蚀模数出现在坡长2 m处，高达56 304 t/km2。Q4和Q1坡度相近，样地平均侵蚀模数也相近。但Q1上坡集水区坡长为20 m的草地，在样地上部细沟侵蚀明显高于上坡集水区为耕地的Q4。另一方面，与没有上坡来水的样地相比，随着坡长的增加，细沟侵蚀强度并没有呈现出急剧增大的趋势，在坡长5 m前反而出现减小趋势，然后呈现较为平缓的增大或波动趋势。可见，地块上承接的降水与上坡来水相比，对细沟侵蚀的影响相对较小。没有明显陡坎的地块Q3、Q5和Q7的细沟侵蚀模数相对较小，样地平均侵蚀模数是有陡坎样地的35.9%。而且细沟侵蚀模数随着坡长呈现平缓增大的趋势。这说明径流从陡坎获得的势能是造成严重细沟侵蚀的重要因素。3.3 坡面浅沟对细沟侵蚀的影响
在黄土高原丘陵沟壑区，梁峁坡浅沟广泛发育。Q8和Q9是相邻的2个地块，每块的中间在“7.26”暴雨前就发育有一条浅沟，而且修筑了一条简易截水沟，把上坡来水疏导到浅沟中。对比图1和图2，可以看出有浅沟和截水沟的地块（Q8和Q9）细沟侵蚀量明显小于裸露坡耕地（Q2）和平作坡耕地（S1和S2），坡面平均侵蚀模数分别为3 775和7 826 t/km2，平均只有裸露坡耕地（Q2）的25.8%，是平作坡耕地（S1和S2）的66.3%。由于有上坡来水和陡坎跌水的作用，地块上部侵蚀模数较大，但由于浅沟的汇流作用，细沟侵蚀模数在10 m坡长以内逐渐减少。在坡度较小的Q9地块（31°），切沟发育较浅，从10到30 m的坡长，细沟侵蚀模数随着坡长的增加略有增加。而在Q8地块（34°），浅沟发育较深，细沟侵蚀模数明显大于Q9，在10到23 m坡段，细沟侵蚀模数随坡长明显增加，在25到35 m坡段，侵蚀模数相对稳定。从图3可以看出：测量断面的细沟数量和侵蚀模数随坡长增加呈现出较大的波动。2个地块都是在26 m（实际坡长）的位置达到侵蚀模数的局部峰值后开始下降，在40 m处达到另一个局部峰值，通过实地观察，主要原因是地块上部浅沟发育不明显，而在中下部浅沟底部出现明显的下切。浅沟的发育导致径流向浅沟汇集，从而减弱了细沟侵蚀。4 讨论
【参考文献】：
期刊论文
[1]陕北子洲“7·26”暴雨后坡耕地细沟侵蚀及其影响因素分析[J]. 王颢霖,焦菊英,唐柄哲,陈一先,白雷超,王楠,张意奉. 农业工程学报. 2019(11)
[2]东北黑土坡耕地不同水力条件下坡长对土壤细沟侵蚀的影响（英文）[J]. 陈超,雷廷武,班云云,高晓锋. 农业工程学报. 2019(05)
[3]黄土坡面细沟形态变化及对侵蚀产沙过程的影响[J]. 张攀,姚文艺,唐洪武,肖培青. 农业工程学报. 2018(05)
[4]The characteristics of rill development and their effects on runoff and sediment yield under different slope gradients[J]. HE Ji-jun,SUN Li-ying,GONG Hui-li,CAI Qiang-guo,JIA Li-juan. Journal of Mountain Science. 2016(03)
[5]雨滴打击对黄土坡面细沟侵蚀特征的影响[J]. 沈海鸥,郑粉莉,温磊磊,卢嘉,姜义亮. 农业机械学报. 2015(08)
[6]不同坡长与雨强条件下坡度对细沟侵蚀的影响[J]. 陈俊杰,孙莉英,刘俊体,蔡崇法,蔡强国. 水土保持通报. 2013(02)
[7]细沟侵蚀影响因素和临界条件研究进展[J]. 李君兰,蔡强国,孙莉英,陈晓安. 地理科学进展. 2010(11)
[8]稀土元素示踪坡面次降雨条件下的侵蚀过程[J]. 郑良勇,李占斌,李鹏,宋炜,刘普灵. 农业工程学报. 2010(03)
[9]上方汇流对黄土坡面侵蚀—搬运过程的影响[J]. 汪晓勇,郑粉莉,张新和. 中国水土保持科学. 2009(02)
[10]黄土高原小流域土壤容重及水分空间变异特征[J]. 连纲,郭旭东,傅伯杰,虎陈霞. 生态学报. 2006(03)
本文编号：3104677
【文章来源】：农业工程学报. 2020,36(12)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
裸露坡耕地和作物坡耕地细沟侵蚀量随坡长的变化
调查发现，黄土丘陵区大多数坡耕地位于梁峁坡中部，而且多数情况下，与上坡的荒草地之间有陡坎，高度一般在1～2 m之间。现有的细沟侵蚀估算模型很难用于模拟这种情况。6个地块的调查结果表明，有无上坡来水情况下，细沟侵蚀模数随坡长的变化特征差异很大。图2表明上坡来水在地块上部造成了较为严重的细沟侵蚀，尤其是有陡坎的地块Q1、Q4和Q6，在测量地块最上部细沟侵蚀模数就超过40 000 t/km2，坡度最大的Q6样地（35°），上坡集水区为坡长38 m的草地，最大侵蚀模数出现在坡长2 m处，高达56 304 t/km2。Q4和Q1坡度相近，样地平均侵蚀模数也相近。但Q1上坡集水区坡长为20 m的草地，在样地上部细沟侵蚀明显高于上坡集水区为耕地的Q4。另一方面，与没有上坡来水的样地相比，随着坡长的增加，细沟侵蚀强度并没有呈现出急剧增大的趋势，在坡长5 m前反而出现减小趋势，然后呈现较为平缓的增大或波动趋势。可见，地块上承接的降水与上坡来水相比，对细沟侵蚀的影响相对较小。没有明显陡坎的地块Q3、Q5和Q7的细沟侵蚀模数相对较小，样地平均侵蚀模数是有陡坎样地的35.9%。而且细沟侵蚀模数随着坡长呈现平缓增大的趋势。这说明径流从陡坎获得的势能是造成严重细沟侵蚀的重要因素。3.3 坡面浅沟对细沟侵蚀的影响
在黄土高原丘陵沟壑区，梁峁坡浅沟广泛发育。Q8和Q9是相邻的2个地块，每块的中间在“7.26”暴雨前就发育有一条浅沟，而且修筑了一条简易截水沟，把上坡来水疏导到浅沟中。对比图1和图2，可以看出有浅沟和截水沟的地块（Q8和Q9）细沟侵蚀量明显小于裸露坡耕地（Q2）和平作坡耕地（S1和S2），坡面平均侵蚀模数分别为3 775和7 826 t/km2，平均只有裸露坡耕地（Q2）的25.8%，是平作坡耕地（S1和S2）的66.3%。由于有上坡来水和陡坎跌水的作用，地块上部侵蚀模数较大，但由于浅沟的汇流作用，细沟侵蚀模数在10 m坡长以内逐渐减少。在坡度较小的Q9地块（31°），切沟发育较浅，从10到30 m的坡长，细沟侵蚀模数随着坡长的增加略有增加。而在Q8地块（34°），浅沟发育较深，细沟侵蚀模数明显大于Q9，在10到23 m坡段，细沟侵蚀模数随坡长明显增加，在25到35 m坡段，侵蚀模数相对稳定。从图3可以看出：测量断面的细沟数量和侵蚀模数随坡长增加呈现出较大的波动。2个地块都是在26 m（实际坡长）的位置达到侵蚀模数的局部峰值后开始下降，在40 m处达到另一个局部峰值，通过实地观察，主要原因是地块上部浅沟发育不明显，而在中下部浅沟底部出现明显的下切。浅沟的发育导致径流向浅沟汇集，从而减弱了细沟侵蚀。4 讨论
【参考文献】：
期刊论文
[1]陕北子洲“7·26”暴雨后坡耕地细沟侵蚀及其影响因素分析[J]. 王颢霖,焦菊英,唐柄哲,陈一先,白雷超,王楠,张意奉. 农业工程学报. 2019(11)
[2]东北黑土坡耕地不同水力条件下坡长对土壤细沟侵蚀的影响（英文）[J]. 陈超,雷廷武,班云云,高晓锋. 农业工程学报. 2019(05)
[3]黄土坡面细沟形态变化及对侵蚀产沙过程的影响[J]. 张攀,姚文艺,唐洪武,肖培青. 农业工程学报. 2018(05)
[4]The characteristics of rill development and their effects on runoff and sediment yield under different slope gradients[J]. HE Ji-jun,SUN Li-ying,GONG Hui-li,CAI Qiang-guo,JIA Li-juan. Journal of Mountain Science. 2016(03)
[5]雨滴打击对黄土坡面细沟侵蚀特征的影响[J]. 沈海鸥,郑粉莉,温磊磊,卢嘉,姜义亮. 农业机械学报. 2015(08)
[6]不同坡长与雨强条件下坡度对细沟侵蚀的影响[J]. 陈俊杰,孙莉英,刘俊体,蔡崇法,蔡强国. 水土保持通报. 2013(02)
[7]细沟侵蚀影响因素和临界条件研究进展[J]. 李君兰,蔡强国,孙莉英,陈晓安. 地理科学进展. 2010(11)
[8]稀土元素示踪坡面次降雨条件下的侵蚀过程[J]. 郑良勇,李占斌,李鹏,宋炜,刘普灵. 农业工程学报. 2010(03)
[9]上方汇流对黄土坡面侵蚀—搬运过程的影响[J]. 汪晓勇,郑粉莉,张新和. 中国水土保持科学. 2009(02)
[10]黄土高原小流域土壤容重及水分空间变异特征[J]. 连纲,郭旭东,傅伯杰,虎陈霞. 生态学报. 2006(03)
本文编号：3104677
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