重庆缙云山典型林地地表径流水力学性质研究

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本文通过在缙云山选取针阔混交林、常绿阔叶林、楠竹林和裸地4种不同土地利用类型,根据植被和林分情况,选择同一坡度典型地段打入钢槽建立试验小区,设计0.12,0.18,0.24,0.30,0.36L/min5种不同的流量,对枯枝落叶物持水特征,土壤入渗速率,蓄满产流下的水力学参数和地表糙率系数进行定量模拟和对比分析。结果表明:(1)重庆缙云山三种不同林分地表类型的枯枝落叶物的持水能力大小顺序依次是:常绿阔叶林>楠竹林>针阔混交林。在试验开始的半小时内,枯枝落叶物吸水能力比较强,之后逐渐减弱。在相同流量下,四种土地利用类型的土壤入渗速率大小顺序是:针阔混交林>常绿阔叶林>楠竹林>裸地。四种不同土地利用类型的土壤入渗率(Y)与时间(x)的关系是幂函数的关系,与考斯加柯夫公式模型比较接近。(2)在放水冲刷条件下,4种地类径流阻力系数随流量的增大而降低,说明地表枯枝落叶物、土壤有机质和植被根系能有效增加坡面糙度和阻力,随着流量的增大,径流冲走枯枝落叶物和有机质并形成细沟,浅层根系对径流的阻力效果增强,而根系较深的地类的阻力系数逐渐趋近于裸地的。4种不同地类的流速随着流量的增加而增加,同一流量下,流速受枯枝落叶物和根系的影响而减少,说明枯枝落叶物和根系能减缓径流流速,且在暴雨情况下,楠竹林根系的消减作用更明显。在试验条件下,随着流量的增加,雷诺数持续增加,弗劳德数先减小后增加,流量在0.18-0.30L/min之间取得弗劳德数的最小值。相同流量下,雷诺数和弗劳德数的大小顺序都是,裸地>针阔混交林>常绿阔叶林≥楠竹林。(3)在同一流量下,地表糙率系数最大的是针阔混交林,最小的是裸地,本次试验中楠竹林的地表糙率系数在流量为5mL/s的时候比常绿阔叶林的要高,其余情况下,常绿阔叶林的地表糙率都比楠竹林高。在同一土地利用类型上,地表糙率系数都随流量的增大而增大,地表糙率系数n(y)与流量Q(x)的数量关系基本成指数关系,其关系式为:y=0.004e0.788x,R2=0.985。在同一流量下,裸地的地表糙率系数都比其他三类要低,相应的阻力系数,裸地的也都低于其他三类土地利用类型,说明地表糙率系数和综合阻力系数存在正相关的关系。
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