水流驱动下不同灌草格局对泥沙分选特征的影响

作者：陈鹏; 张铁钢; 董智^*; 李红丽; 郭建英; 陈小雪; 闫影影; 王晶; 尚宾

来源：水土保持学报, 2020, 34(02): 93-221.

DOI：10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.02.014

• 植被格局
• 泥沙分选
• 土壤侵蚀
• 水动力参数
• 砒砂岩区

泥沙的颗粒大小分布体现了土壤侵蚀的基本信息,分析泥沙分选特征有助于解释坡面土壤的侵蚀过程及其作用机理。通过野外冲刷试验(流量为15,20,30 L/min),以砒砂岩区灌丛位于坡上(SU)、坡中(SM)、坡下(SL)的灌草地和无灌丛草地(GL)为研究对象,裸地(BL)为对照,探讨水流驱动条件不同灌草格局泥沙分选特征及其作用机理。结果表明:(1)植被可以通过影响水动力参数来影响泥沙颗粒的分布,不同格局泥沙颗粒随冲刷时间及流量的增大呈粗化趋势,粉、砂粒是该区侵蚀泥沙的主要颗粒。(2)水流剪切力、水流功率和单位水流功率均与泥沙DV呈负相关关系,与D0、D1呈正相关关系;3种冲刷流量下,泥沙DV均值分别为2.422,2.381和2.348,不同灌草格局下DV表现为GL<SU<SM<SL,而D0、D1趋势与DV相反。(3)泥沙分形维数与水动力参数的关系可用指数函数和对数函数来描述,回归分析表明,水流功率是描述泥沙分布特征的最佳水动力参数,运用水流功率和单位水流功率可以较好的模拟砒砂岩区坡面泥沙分选特征。研究结果为今后进一步完善砒砂岩区坡面土壤侵蚀模型提供理论依据。

• 单位
  水利部牧区水利科学研究所; 山东农业大学