沙盖黄土坡面产流产沙对坡长和覆沙厚度的响应

王庆妮; 曹晓娟; 刘颖; 张风宝

北京林业大学学报 ›› 2024, Vol. 46 ›› Issue (10) : 81 -89.

王庆妮, 曹晓娟, 刘颖, 张风宝

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摘要

【目的】沙盖黄土坡面是黄土高原水蚀风蚀交错区多动力综合作用下形成的特殊地貌单元，存在特殊侵蚀方式。研究该类坡面产流产沙过程对坡长和覆沙厚度的响应，可为该区内水土流失预防预报提供理论依据。【方法】基于室内模拟降雨试验，以未覆沙黄土坡面为对照，定量分析坡长（1和3 m）和覆沙厚度（2、5和10 cm）对坡面产流产沙变化的影响。【结果】（1）覆沙较未覆沙黄土坡面初始产流时间延长3～30.72倍，平均产流速率降低25%～84%，平均产沙速率增大3.03～15.91倍，含沙量增加3.38～18.07倍，且都随覆沙厚度增加而加强。（2）1 m坡长10 cm覆沙对产流速率减少作用强烈，3 m坡长平均产流速率在不同覆沙厚度下变化较小；不管是否覆沙，3 m坡长平均产沙速率和含沙量明显高于1 m坡长。（3）降雨过程中，坡长和覆沙厚度的增加能够协同增强产流产沙过程的变异性，1 m坡长未覆沙坡面瞬时产流速率高于覆沙，3 m坡长较厚覆沙坡面产流产沙陡增陡降，有明显峰值，瞬时径流系数出现大于1的现象。（4）结构方程模型分析表明，坡长对产流速率影响最大（路径系数为0.65），覆沙厚度对产沙速率影响最大（路径系数为0.71），坡长通过产流以间接正效应（路径系数为0.40）影响产沙。【结论】坡长增加了坡面产流产沙率，覆沙厚度减少了产流率，增加了产沙率。坡长和覆沙厚度协同增强了产流产沙过程的变异性，使得降雨过程中产流产沙模式发生了明显变化。