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坡形决定着径流的汇集方式和过程,进而影响坡面土壤侵蚀发生发展的过程及侵蚀程度。因此,研究降雨条件下,不同坡形土壤侵蚀特性,对于了解坡面土壤的冲淤变化,摸清坡面土壤侵蚀的空间差异,探索坡面土壤侵蚀的机理意义重大。深入了解不同坡形土壤侵蚀特性,对于建立更具科学意义的土壤侵蚀模型,进而指导水土保持生产实践具有十分重要的理论和生产意义。
关于不同坡形下土壤侵蚀特性的研究,在国内外研究均很少见,东北地区更属空白,本文采用室内人工模拟降雨的试验方法,通过对整个试验过程中土壤侵蚀发生发展过程,坡面径流流速、细沟和浅沟形成过程、形态分布、体积量测及坡面土壤流失量的观测,将所测数据进行数据处理,分析出不同坡形条件下坡面土壤侵蚀的特性。主要研究结果如下:
1.定量表述不同坡形、雨强、坡度对坡面径流量和土壤侵蚀总量的影响。在其他条件相同的情况下,凹形坡坡面产生的径流总量和土壤侵蚀量是最大的,凸形坡的其次,直线形的最小;同坡形条件下,坡面的径流总量和土壤侵蚀量随雨强、坡度的增大也呈增大的趋势。
2.坡形对坡面产流时间的影响。相同雨强、坡度条件下,凹形坡坡面产流时间最短,凸形坡的其次,直线形坡的产流时间最长。并且在同坡形条件下,坡面产流时间随雨强、坡度的增加而变短。
3.不同坡形、雨强、坡度对坡面侵蚀产沙过程的影响。凹形坡的坡面流速和降雨过程中的水流含沙量最大,凸形坡的其次,直线形的最小。并且在同坡形条件下,坡面流速和水流含沙量随雨强、坡度的增加而增加。
4.不同坡形坡面径流流速的时空分异。坡面径流流速基本上沿着坡面向下逐渐增大,并且坡面上各段流速随坡度、雨强的增大而逐渐增大。
5.坡形对细沟发育的影响,在相同的下垫面条件下,凹形坡坡面细沟发育的最早,凸形坡的其次,直线形的最晚。细沟发育后,坡面的径流流速和水流含沙量出现了跳跃性增加。
6.在本试验结果中,各种因子综合影响下坡面土壤侵蚀的特性。径流量和土壤侵蚀量与坡度和雨强的相关关系均呈指数函数的关系。