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黄土地区水土流失量是黄河泥沙的主要来源之一,其流失方式以水力侵蚀为主。本文采用人工模拟降雨试验,选择溴化钾作为示踪剂研究了不同坡长、坡度,下垫面处理条件下的径流侵蚀变化过程,以及坡地的养分流失情况,并采用模型对侵蚀与养分流失进行了模拟,以探索雨水资源高效利用以及保土保肥的措施,为该地区坡地水土保持和生态环境保护提供技术指导。主要得到以下结论:
(1)分析了坡长对坡地水沙变化的影响,研究表明:相同雨强下,水流的含沙量随着坡长的增加而增大;当降雨强度大于Imm/min时,不同坡长侵蚀产沙过程趋势基本相同,侵蚀产沙量随着坡长的增加而增加,当覆盖秸秆后各坡长条件下的侵蚀产沙量相对于无覆盖条件显著减小。
(2)通过分析坡度对产流产沙的影响发现:当降雨强度一定时,随着坡度的增加,开始产流的时间提前,三种坡度(160、210、260)下,坡度210的降雨产流产沙过程始终保持最低。
(3)从水土保持角度考虑:三种覆盖措施(草地、PAM、秸秆覆盖)的蓄水保土效果以秸秆覆盖最佳,PAM次之,草地最差,但相对于无覆盖,覆盖措施均可以在一定程度上达到蓄水保沙的效果。
(4)坡度、坡长对土壤溶质流失的影响研究表明:溶质主要通过径流产生而损失,坡长愈大土壤溶质随径流迁移的量就越大;坡度对土壤溶质损失的影响与其对径流产沙的影响一致,210的径流溶质始终处于最低。不同覆盖措施(草地、PAM、秸秆覆盖)下土壤溶质流失量的顺序为:草地>无覆盖>秸秆覆盖地>PAM地。草地溶质流失量最大是由于在施肥过程中肥料粘在草植被上,在降雨的过程中随着雨水慢慢的冲洗到土壤表面随着径流流出有关。
(5)通过对不同坡长、坡度、下垫面处理对溶质在土壤中迁移过程的影响发现,钾离子的移动性较差,在土壤表层Scm以内的含量较大,随着土层深度的增加而逐渐减小。而溴离子易溶于水,除一小部分随径流流失外,其余大部分溶质随入渗水向土层深度淋溶。
(6)利用幂函数和指数函数形式对不同坡长、坡度,下垫面条件下溶质运移的拟合结果发现,幂函数的模拟效果比指数函数模拟效果要好,说明应用以幂函数形式的模拟模型更适合该黄土区的溶质迁移过程。
(7)利用WEPP模型对黄土区的不同坡长、坡度无覆盖条件下单场次降雨的侵蚀模拟结果得出:产流量和产沙量模拟的有效性ME分别为0.796和0.585,说明模型模拟结果合理且产流量的模拟效果要高于对产沙量的模拟精度,产沙量的模拟精度虽不够理想,但模型能够准确反映土壤侵蚀的发生过程及趋势。