坡面植被覆盖度对泥沙输移的影响特性

摘要

植被恢复是黄土高原产沙大幅减小的重要原因之一。为探究坡面植被覆盖度对泥沙输移的影响，采用理论分析和野外小区试验相结合的方法，分析了植被覆盖度与坡面输沙率之间的关系。基于Einstein泥沙运动理论，从泥沙运动的角度对坡面泥沙颗粒的运动过程进行理论分析，建立了坡面相对输沙率与植被覆盖度间的关系式；通过野外径流冲刷试验对该关系式予以验证，试验共设置6个流量级(流量范围在0.14～1.40 L·s^–1之间，分别为0.14、0.28、0.56、0.83、1.11、1.40 L·s^–1)、8个植被覆盖度（0、20%、30%、40%、50%、60%、80%、100%），共48组试验。结果表明：计算值较实测值整体偏大，大流量条件下计算值与实测值吻合较好，小流量条件下计算值与实测值有一定的偏差。综合理论与试验分析可知：植被对输沙能力的影响与植被覆盖度、植被株径和泥沙粒径有关；在相同的坡面地形及植被覆盖度条件下，株径较小的植被比株径较大的植被更有利于减沙；同一种植被，在泥沙粒径较粗的地区减沙效果更为明显，只需达到一个较小的覆盖度，便可以开始发挥有效的减沙效益；在植被覆盖度较低时，发挥有效减沙效果的覆盖度阈值由坡面泥沙粒径和植被株径决定。

关键词

黄土高原 / 植被覆盖度 / 坡面水流 / 输沙率 / 有效减沙阈值

基金资助

国家重点研发计划项目（2018YFC0407801;2016YFC0402403）; 国家自然科学基金青年科学基金项目（51809107）; 中央级公益性科研院所基本科研业务费专项（HKY–JBYW–2020–10）