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《西北农林科技大学》 2011年
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王东沟小流域不同坡面条件下土壤水分和径流动态特征

张晶晶  
【摘要】:土壤水分是气候变化和植被覆盖动态的重要因子,也是植被恢复的关键因素。植被作为下垫面的因素之一,对于径流的很大。较好的植被覆盖率可以减少降雨对地表的直接侵蚀,有利于坡面水土保持与整个流域的水源涵养。可见研究土壤水分和径流在理论和实践上具有重要意义。因此,明确土壤水分的变化、了解流域内侵蚀规律,为黄土高原地区植被恢复、水土流失治理提供科学参考。本文以王东沟小流域径流小区为试验点,研究了不同下垫面情况下土壤水分动态变化、坡面产流产沙特征,取得以下主要结论: (1)对北山坡面0-30cm土壤水分特征研究表明,0-30cm土层土壤含水量呈现中等变异。阳坡土壤含水量小于半阳坡土壤含水量。土壤水分的变化趋势与降雨量的变化趋势基本一致,0-10cm土层土壤含水量与降雨量具有良好的同步性,而10cm-20cm土层和20cm-30cm土层土壤含水量的同步性较差。植被覆盖度越高,其土壤平均含水量就越高,植被覆盖度达到40%时,坡中部和坡下部的剖面各层土壤含水量随深度增加而减少的趋势更加明显。土壤平均含水量从坡顶到坡底逐渐增加。0-30cm土层土壤含水量随深度增加而减少。 (2)烧蛊湾径流小区0-100cm土层平均含水率均表现为中等变异,变异系数呈现坡上部坡中部坡下部的变化趋势,说明土壤含水量从坡上部到坡下部呈现逐渐增大的趋势。0-100cm土层土壤平均含水量呈“S”型曲线。土壤含水量和降雨量的变化趋势基本一致。降雨前后土壤含水量变化特征为:降雨量大,雨后土壤含水量较之于雨前的土壤含水量增长幅度大;降雨量小,土壤含水量的增长幅度小。 (3)不同植被条件下各土层的土壤水分在时间尺度上的变异系数均呈中等变异,浅层土壤水分的变化相较于深层土壤水分的变化具有更明显的季节趋势。干湿条件下坡面0-100cm土层平均含水率的半方差最优理论模型均为高斯模型;相较湿润条件,干旱条件保持较高的基台值和变程,以及较低块金/基台值比值。 (4)采用灰色关联度的方法,得出各因子对径流量的影响系数排序为:降雨量最大雨强雨强植被覆盖度;对侵蚀量的影响系数排序为:降雨量雨强最大雨强植被覆盖度。植被覆盖度与径流量和侵蚀量的关系为:当覆盖度25%时,径流量没有明显变化;当其25%时,径流量随着覆盖度的增加减少;当覆盖度50%时,随着覆盖度的增加,侵蚀量下降趋势明显;当其50%时,随着覆盖度的增加,侵蚀量下降趋势趋于平缓。 (5)不同植被覆盖能显著的减少地表径流,径流量、侵蚀量由大到小的次序为:裸地侧柏林油松林刺槐+侧柏刺槐+沙棘刺槐林沙棘林油松+刺槐荒草地油松+沙棘。良好植被覆盖的荒草地具有比较高的减流减沙率;沙棘及其混交林保水保土作用突出,其次是刺槐与油松混交,侧柏的水土保持作用相对较差;径流量和降雨量、最大30min雨强呈显著正相关关系;影响侵蚀量的主要因子为降水量和最大30min雨强的乘积PI30,其次为I30max,两者与降雨历时、平均雨强没有相关性;I30与径流量和侵蚀量都有显著的相关性,是影响水土流失的重要因子。 (6)0°、1°、2°的径流量、侵蚀量变化比较平稳,35°的坡面的径流量侵蚀量明显大于小坡度的。坡度大的径流量和侵蚀量大。在植被覆盖度大于60%的小区,坡长在9m、20m的水土流失差异不大;当植被覆盖度小于60%时,坡长为20m的径流小区的径流量明显大于坡长为9m的。 (7)从王东沟4年的径流场数据来看,产流产沙降雨平均每年发生7次,4年平均值为327.2mm,占同期汛期降雨量的61.9%-84.4%。尽管不同年份的降雨有所差异,但可以看出在黄土高原沟壑区的汛期降雨中,有超过一半的降雨要产生径流、引起土壤侵蚀。就产流降雨而言,以10-40mm降雨次数最多,占到总降雨次数的65.2%,10-20mm、20-30mm、30-40mm的降雨都占有21.7%的比例,而60-70mm、70-80mm、80mm的降雨都占总降雨次数的8.7%,但是占产流降雨之比却高于10-40mm的。年降雨量大,径流量和泥沙量也大。
【学位授予单位】:西北农林科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:S157.1

【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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【同被引文献】
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