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东北低山区不同水保措施坡面融雪侵蚀研究[经验分享]

2019-03-17  分类:常见问题  阅读(91)

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东北低山区积雪量较多,春季融雪期气温迅速升高,表土解冻不完全,水分入渗较差,积雪融化形成的径流对土体冲刷产生侵蚀,同时冻融作用对土壤性质造成一定的影响;且融雪期植被覆盖较差,融雪侵蚀不容忽视,局部地区甚至比汛期水土流失严重。因此,研究融雪期土壤侵蚀的防治、水土保持措施对该时期侵蚀的作用等具有重要意义。

目前,国内外关于水土保持措施的研究主要集中于对夏季降雨侵蚀的防治上,对控制融雪侵蚀的水保措施缺乏针对性研究,而我国对于融雪侵蚀的研究也主要侧重于其机理和过程方面。因此本研究选取吉林省梅河口吉兴小流域径流观测场内7个不同水土保持措施径流小区为研究对象,观测并分析不同水保措施坡面的融雪特性、侵蚀特征,并计算水土保持措施因子值,得出如下结论:

(1)融雪期雪特性研究

雪深随时间的变化反应了各措施融雪速率不同。耕作措施(横垄、地埂植物带、顺垄)、荒山灌木埂、裸地坡面上部融雪速率最快;生态修复、水平坑坡面中下部积雪融化速率最快;融雪期降雨条件下耕作措施(横垄、顺垄)积雪融化最快,其次为生物措施(荒山灌木埂、生态修复)和工程措施(水平坑)。小区未产流时,坡面积雪上下层体积含水率变化趋势一致,随着融雪的进行,下层积雪体积含水率逐渐高于上层,坡面残雪融化速率随即加快,积雪体积含水率总体呈增大趋势,直至积雪完全消融。各措施融雪期不同坡位积雪体积含水率均表现为坡上部最大,且坡上部积雪密度总体表现稳定,融雪过程中均表现为增大-减小-增大的趋势,平均积雪密度较大的措施为地埂植物带和水平坑;坡中部积雪密度波动较大,坡下部积雪密度值波动最大。

(2)融雪侵蚀特征研究

从产流特征来看,水平坑对融雪径流的有效调控首先表现在其延迟了积雪的融化时间,生态修复措施融雪过程具有产流快、周期短的特点,生态修复草地较林地融雪产流时间早,其融雪径流量较裸地小。从产沙特征来看,生态修复措施抵抗融雪径流及融雪期降雨侵蚀能力最强,水平坑次之。从产沙量影响因素来看,各措施解冻初期表土含水率达到饱和,均值为53.02%,随着土壤的解冻,表土含水率呈下降趋势,后趋于稳定,表土含水率递减量较大的为荒山灌木埂、地埂植物带、水平坑措施;各措施解冻深度变化均呈稳步上升的趋势,耕作措施中解冻深度较大的为地埂植物带,生物措施中荒山灌木埂解冻深度较大,工程措施相比于其他措施解冻深度都小。从产流产沙关系来看,产沙量随径流量增加而增加,因此,防控融雪侵蚀最直接的方式是调控融雪径流。

(3)融雪期水土保持措施因子值分析

各措施对融雪侵蚀的防控程度表现为生物措施>工程措施>耕作措施;生物措施因地表植被覆盖度较高,具有最优融雪侵蚀防治效果,工程措施通过改变局部地形,对融雪侵蚀的防治效果优于改变地表微地形的耕作措施。融雪条件下,措施因子值比降雨条件小的措施包括生物措施(生态修复、荒山灌木埂)和顺垄,比降雨条件增大的措施为水平坑、地埂植物带和横垄。

坡面融雪侵蚀过程复杂,本研究在融雪侵蚀防控方面首次将径流小区作为对春季融雪侵蚀过程定量描述的测验设施,并结合东北低山区典型水土保持措施分析不同水保措施在减缓融雪侵蚀方面起到的作用;本研究首次尝试结合融雪侵蚀量计算水土保持因子值,量化了不同水保措施对融雪侵蚀的防控作用,并提出最优防控措施,为季节性冻土区融雪侵蚀防治提供一定理论基础。然而,作为对融雪侵蚀防治措施研究的初探,仍存在一定问题,例如结合不同水保措施在内的融雪侵蚀影响因素、区域尺度问题等方面应在今后更深入的研究,并且在进行水土保持措施规划设计时,应兼顾降雨和融雪两种侵蚀类型。

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