地表凸起与凹陷的微地形量化特征及汇流形态研究

来源 :四川农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fuyaomama
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四川紫色土坡耕地地区的水土流失十分严重,制约了当地农业的可持续发展,而地表的起伏是影响水蚀最直接的因素。坡耕地上的地表起伏主要来源于降雨影响和耕作管理,不同耕作管理措施会使坡面呈现不同的微地形,从而对坡面汇流产生不同的影响。因此,本文以紫色土坡耕地为研究对象,采用野外人工模拟降雨试验,结合近景摄影测量技术,融合河流网络的理论和方法,研究了微尺度条件下,连续凹陷、间隔凹陷、连续凸起、间隔凸起、凹凸相连、凹凸相间(φ=10 cm)以及对照组7种微地形措施在60、90和120 mm/h降雨强度下的汇流形态及结构特征,以期进一步揭示紫色土区坡耕地的水蚀机理,主要研究结果如下:(1)平整坡面的微坡度主要集中在0°~15°;连续凹陷、连续凸起和凹凸相连的微坡度主要集中在40°~90°;间隔凹陷、间隔凸起和凹凸相间的微坡度主要集中在0°~15°和40°~90°这两个区间,降雨后大的微坡度占比减小,小的微坡度占比增大。平整坡面、间隔凹陷、间隔凸起和凹凸相间的微坡向主要分布在南坡、西南坡和西坡;连续凹陷、连续凸起和凹凸相连的微坡向则均匀分布,降雨后北坡占比减小,南坡占比增大。7种微地形措施的地形起伏度和地表粗糙度的大小依次为凹凸相连>连续凸起>连续凹陷>凹凸相间>间隔凹陷>间隔凸起>平整坡面,降雨后地形起伏度和地表粗糙度的数值减小。(2)填洼量的大小主要取决于坡面凹陷的数量,凹陷越多,填洼量越大。局部地形湿度指数表现为凹陷>平整坡面>凸起,径流路径和较大的地形湿度指数在坡面的分布上相重合。连续凹陷、间隔凹陷和连续凸起的地表粗糙度与填洼量呈显著相关,平整坡面、连续凹陷、间隔凹陷和凹凸相连的地表粗糙度与地形湿度指数呈显著负相关。(3)平整坡面、连续凹陷和间隔凹陷的汇流形态为树枝状,树枝状汇流网络径流表现为数量多,长度长。连续凸起和凹凸相连的汇流形态为平行状,平行状汇流网络主要由数量少、长度长的1级径流构成。间隔凸起和凹凸相间的汇流形态为混合状(树枝状和平行状共存),混合状汇流网络与树枝状汇流网络径流差异不大。汇流密度和径流频度表现为树枝状>混合状>平行状。地表粗糙度与汇流密度呈显著负相关,它们之间具有良好的线性关系,决定系数R~2均大于0.619。坡面汇流网络与河流网络之间存在一定的相似性,随着径流等级的增大,各级径流的数量呈指数型减少,各级径流的平均长度呈指数型增大,各级径流的长度逐渐减小。
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