东北地区坡面融雪侵蚀防治初步研究

作     者：包昂 

作者单位：沈阳农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：范昊明

授予年度：2022年

学科分类：082802[工学-农业水土工程] 090707[农学-水土保持与荒漠化防治] 0907[农学-林学] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 09[农学] 0815[工学-水利工程] 

主      题：融雪侵蚀 水土保持措施 防治效应 东北地区 

摘      要：东北地区是我国重要的商品粮生产基地,坡耕地存在严重的水土流失问题。现有水土保持措施多为针对降雨侵蚀防治而设计,对春季融雪侵蚀防治作用,尤其在融雪侵蚀过程水沙动态变化角度还缺乏针对性研究。本文利用坡面融雪侵蚀监测结果,分析了典型水土保持措施影响下径流小区与坡面集水区尺度下水沙动态变化特征与规律,通过对比措施在融雪侵蚀与降雨侵蚀中的防治作用,阐述了典型措施在融雪侵蚀防治中的作用与特征,结合东北地区水土流失特点,总结了典型措施在融雪侵蚀中的防治作用与优化配置方向,以期为融雪侵蚀防治提供一定参考。主要结论如下:(1)径流小区与坡面集水区尺度下水沙动态变化特征与规律。两种尺度下各指标均与径流量峰值密切相关,该指标是描述融雪过程的最佳变量,总径流量和总产沙量间具有较强相关性。融雪侵蚀过程中存在径流-泥沙滞后关系,水保效益较优的横垄、水平坑、灌木埂、地埂植物带小区以逆时针方向时间滞后为主;裸地与顺垄小区呈现顺时针方向时间滞后,说明不同措施对水沙过程影响有所差异。反映灌木埂与地埂植物带小区水沙动态变化最主要的指标为总径流量,水平坑、横垄和顺垄小区为总产沙量,这与不同措施对水土流失防治机制与过程有关。反映集水区和横垄小区水沙动态变化最主要的指标为总产沙量,横垄在集水区尺度下的效益优于径流小区,说明融雪侵蚀防治存在明显的尺度效应。(2)典型水保措施在融雪和降雨条件下防蚀效果差异性比较。从产流条件看地埂植物带具有较好的防控效果,顺垄防控效果较差,横垄则差异较大,这与降水性质、措施对产汇流影响等有关。顺垄在两种侵蚀条件下地表径流强度相差不大,横垄在融雪条件下径流强度小于降雨,地埂植物带融雪径流强度大于降雨。从水沙关系看横垄在融雪侵蚀中效益较优,地埂植物带在降雨侵蚀中较优,顺垄在两种条件下效益均较差。融雪侵蚀条件下顺垄保土效果相对更优,约是降雨侵蚀条件的3倍,这与措施对径流、微地形、土壤解冻差异的影响有关。(3)典型措施融雪侵蚀防治效益与优化建议。水平坑措施效益最优,其次为横垄,灌木埂与地埂植物带差异不大,顺垄较差。水平坑可从果树品种选择与栽植密度两方面进行优化。地埂植物带可选取埂带植物,形成耕作措施+地埂植物带复合配置。灌木埂可更改排列方式,有利于增强融雪水入渗。横垄可与草水路等坡面排水措施组合配置,降低因径流汇集带来的坡面沟道侵蚀风险。本文对径流小区和坡面集水区两种尺度下融雪径流水沙特征的掌握,为解决东北地区现有水保措施仅针对降雨侵蚀而设计的问题提供了理论基础,研究思路具有较好的创新价值,研究成果可为具有降雨和融雪多营力侵蚀特点地区水土保持措施设计与规划提供一定的理论依据。