流域侵蚀产沙平衡研究进展(1)(2)
2016-08-27 01:01
导读：2侵蚀泥沙的坡面～河道耦合关系 侵蚀泥沙的坡面～河道过程是泥沙运移过程中相对复杂的一个阶段。这个阶段水流汇集程度较弱、规律性较差，加之环境
2侵蚀泥沙的坡面～河道耦合关系
侵蚀泥沙的坡面～河道过程是泥沙运移过程中相对复杂的一个阶段。这个阶段水流汇集程度较弱、规律性较差，加之环境因素多变，对泥沙运移的影响较大。在此阶段中泥沙就地拦蓄的作用对流域农业及非农业应用都会起到很大的作用，尤其是流域内不同泥沙拦蓄设施的引入对泥沙分布及运移的连通性影响较大。许多研究表明，只有部分坡面侵蚀泥沙直接被输送到了河道，并且输送泥沙量受到土地利用、地形、降雨类型等的影响。流域面积越大水流的规律性就越强，坡面向河道输沙的耦合关系就越弱［11］。
2.1坡面侵蚀研究
目前国外已经建立起WEPP等能反映流域坡面侵蚀过程的物理模型。我国近一二十年来在坡形、气候等对坡面侵蚀、侵蚀分布规律等都有了深入的探索。前人关于坡长、坡度等水沙影响的研究很多，但对侵蚀产沙过程影响的研究不多，次降雨条件下这方面的研究更不多见。孔亚平等人［12］通过室内模拟试验研究了坡长对侵蚀产沙过程的影响；靳长兴［13］则从坡面流的能量理论出发对临界坡度进行了研究；郑粉莉［14］在坡面降雨径流侵蚀方面探讨了上方来水等坡面侵蚀的关系，等等。我国近期的研究从研究方法上来看主要是采用标准径流小区观测天然和人工降雨条件下的产流产沙。从研究方向上来看主要是研究坡形、气候、土地利用等对泥沙侵蚀的影响，对泥沙坡面运动的过程研究较少。也有人利用“3S”技术、示踪技术等研究坡面侵蚀产沙的情况。黄诗峰等人［15］利用GIS技术对嘉陵江上游西汉水流域进行了土壤侵蚀量的估算；田均良［16］利用元素示踪法研究侵蚀泥沙在坡面沉积的分布特征及其影响因素，等等。笔者认为我国在今后一定时期内应加强坡面流水力学、坡面侵蚀动力学的研究，进而对坡面径流泥沙过程获得更深入的了解，争取研究建立能够反映侵蚀行为过程的动态数值模型。
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2.2沟道侵蚀研究
沟蚀预报发展经历了70年代的随机模型，80年代的过程模型和90年代实用化的过程，我国在沟蚀方面的研究如王治国［17］在黄土残源区利用人工降雨对土壤沟蚀类型进行了描述；白占国［18］据洛川源区典型沟谷地质地貌资料分析了不同历史时期沟谷侵蚀的速率；张科利等人［19］通过试验研究了坡面侵蚀过程中侵蚀方式发生演化的水动力学机理，对坡面侵蚀沟形成的机理进行了探讨；郑粉莉［20］对黄土区坡耕地的细沟和细沟间侵蚀也作出了许多研究；蔡强国、包为民等人［4，21］从不同的角度对侵蚀沟的发展进行了模型研究。但以上研究在沟蚀和沟间侵蚀定量化方面以及它们对土壤流失的贡献率都还需要进一步的探索。确定沟蚀发展的速率是一个相对困难的问题，不仅流域大小会影响到沟道侵蚀，而且许多已经发表的工作来自于短尺度的研究，这不能代表长期的趋势。不同时期的航空像片和摄影测量方法将有助于这方面的研究。另外，关于沟道发育的年龄或阶段等问题也应该在模型中加以考虑。
2.3坡面～河道耦合关系研究
侵蚀泥沙坡面～河道耦合关系的问题，Skempton等人(1953)很早就提出并进行了一定的研究。Katerina(2002)将其简明的定义为坡面与河道间水文和地貌过程的连通性［22］。实际上人们对坡面～河道耦合并没有非常统一的认识。近年来此方面的研究使人们对侵蚀泥沙的坡面～河道运移过程有了更深入的认识。MichaelC等人［２３］通过实地测量对次降雨侵蚀泥沙的坡面～河道过程进行描述，但若要了解区域泥沙运移的一般规律还需要进行长期的观测；JolantaSwiechowicz［24］则借助137Cs研究泥沙的坡面～河道过程，这种方法在国内外的应用也取得了较为满意的结果，但对于较大流域的研究在精度上会存在一定的问题；Katerina等人[22］利用GIS技术对流域进行了以栅格为基础的划分，在此基础上讨论了侵蚀泥沙的坡面～河道耦合形式与耦合程度，并建立起描述坡面～河道相互作用的二维模型用以定量的研究流域水沙的运动。我国在该方面也有较深入的研究，石辉等人［25］通过室内模拟试验对坡沟侵蚀关系的研究表明：坡沟侵蚀关系随小流域的沟道发育而变化，呈现出沟道侵蚀量逐渐减少，坡面侵蚀量逐渐增大的总趋势；陈浩等人［26］根据坡面水下沟时在沟坡(道)上“净产沙增量”的概念，探讨了沿程含沙水流侵蚀特性和坡沟侵蚀关系及产沙机理；蔡强国等人［4］从泥沙输移的物理过程出发，依据流域野外小区观测与模拟降雨试验建立了一个适用于黄土丘陵沟壑区小流域侵蚀产沙过程模型，模型分为坡面、沟坡和沟道子模型；包为民［21］提出了小流域水沙耦合概念模型，从坡面、沟道产汇沙等方面考虑构成了一个具有明确物理意义的流域水沙耦合模型。蔡强国、包为民的研究都是基于一定物理过程和物理基础的，开始向着构建物理模型的方向靠近，但在模型中对于坡面～沟道的耦合关系仍不够紧凑。对于流域的坡沟侵蚀耦合关系仍有不同的观点，因为侵蚀泥沙的坡面～河道过程规律性差、干扰因素作用显著，所以这一过程是泥沙运移过程中相对复杂的一个阶段。目前，对于这一过程规律的掌握仍有许多需要进一步解决的问题。共3页: 1 [2] [3] 下一页 论文出处(作者):
