坡面汇流汇沙与浅沟侵蚀过程研究

【摘要】：揭示浅沟侵蚀过程将加深对陡坡地土壤侵蚀规律的认识,也为侵蚀预报过程模型的建立提供重要的理论依据。本文根据浅沟发育初期的地形特征,通过在室内人工建筑浅沟发育初期的雏形模型和设计由供沙土槽和试验土槽组成的双土槽径流小区系统装置,模拟了浅沟发育过程,阐明了不同含沙水流条件下浅沟侵蚀过程和坡面汇流汇沙对浅沟侵蚀过程的影响机理,分析了浅沟发育过程与地面地形形态的关系。主要研究结果如下: 1.揭示了浅沟雏形出现后的浅沟发育过程。阐明了在浅沟发育初期、中期和后期三个发育阶段,沟头溯源侵蚀、沟壁扩展和沟床下切侵蚀变化规律。在浅沟发育初期,溯源侵蚀和沟床下切侵蚀为主;在浅沟发育中期,浅沟沟槽下切侵蚀和沟壁崩塌扩宽为主;在浅沟发育后期,以浅沟沟壁加宽为主,但加宽速度明显小于浅沟发育的初期和中期。 2.分析了浅沟发育不同阶段浅沟侵蚀对坡面侵蚀产沙的贡献。在浅沟发育初期、中期和后期,浅沟侵蚀量分别占总侵蚀量的59.2%、58.4%-59.7%和26.6%。 3.定量刻画了在不同含沙水流条件下的浅沟侵蚀过程。浅沟集水区的坡面侵蚀过程以剥蚀-搬运过程占主导地位。坡面汇水汇沙对浅沟侵蚀有重要影响,坡上方汇流挟带的泥沙不但被全部搬运,且上方汇水在坡下方浅沟引起了净侵蚀产沙量。即在坡面汇流汇沙条件时,浅沟集水区侵蚀产沙过程为非平衡输沙过程。坡上方来水在坡下方引起的净侵蚀产沙量受坡上方汇水量及其含沙量、降雨强度、坡度、坡长和浅沟发育过程的影响,上方汇水引起的净侵蚀产沙量占坡面总产沙量变化范围为4.7%-94.4%。同时,浅沟侵蚀产沙过程与浅沟发育过程相对应。 4.分析了坡面汇水流量对浅沟侵蚀产沙的影响。坡面汇水引起坡下方的侵蚀产沙量随降雨强度、坡度和坡长的增加而增加,坡面汇水增加坡下方的侵蚀产沙量占总侵蚀产沙量的15%-70%,受降雨强度、坡度和坡长的综合影响。 5.利用测针法量测了不同坡度和降雨强度下地表侵蚀形态,制作数字高程模型(DEM),并分析了浅沟侵蚀过程对地面地形变化的影响。地面地形形态变化可以直观反映不同降雨强度和坡度条件下土壤侵蚀的强弱。