模拟降雨条件下不同降雨强度对人工油松林的流产沙试验研究

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1、模拟降雨条件下不同降雨强度对人工油松林的流产沙试验研究王立‘，黄高宝’，孙飞达‘(1.甘肃农业大学林学院;2.甘肃农业大学农学院，兰州730070)摘要采用人工模拟降雨的方法，分设5种不同的降雨强度研究半干早区人工油松林的产流产沙特征。结果表明，人工油松林径流系数、侵蚀模数随雨强的增加而增加，并与降雨强度呈幂函数;油松林地和坡耕地径流系数最大达到60%以上，坡耕地与油松林地的侵蚀模数之比最大达490倍。关键词人工模拟降雨;降雨强度;人工油松林;产流产沙在黄土高原现代生态环境建设中，气候的变迁加上人为活动，如毁林毁草、破坏植被的耕垦活动都会引起水

2、土流失，加剧了生态环境的恶化。为了给水土流失预防、监督和治理及降雨的高效利用提供可靠的科学依据，水土流失和降水资源的量化指标的研究具有其重要意义〔‘〕。由于干早半干早地区天然降雨稀少、难以人为控制，获得径流和侵蚀关系的准确资料是较为困难的‘人工模拟降雨的研究方法可以不受自然条件的限制，短时间内获得大量的资料，在很大程度上加快了研究进程，提高了工作效率。尽可能地量化影响因素，使研究问题数量化、具体化，便于深入研究降雨对水土流失的影响。本文利用人工模拟降雨进行不同降雨强度下人工油松林、坡耕地产流产沙研究，旨在探明不同降雨强度对林地、农地产流产沙的影

3、响机理，为进一步根治及预防水土流失提供理论依据。1研究区域概况本文选择甘肃省中部干早地区定西安家沟流域为研究区域。安家沟流域(104038‘-104040'E，35033‘-35035'N)，海拔1900-2250m，流域面积3.84km2。流域为典型的黄土丘陵沟壑地貌，地形破碎，沟壑纵横，农地分布较广。土壤类型为黄土母质上发育而成的黄绵土及沟道盐渍土。黄土厚度达40^-60m，无障碍层次。有机质含量在0.37%-1.34%，土壤容重1.091.36g/c时。土壤孔隙率平均为55%，田间持水量20%-21%,凋萎湿度6%，土质疏松，抗蚀性较差。

4、流域内坡度小于15。的占64.7%,15。-25。的占24.1%，大于25“的占11.2%。由于土地利用强度较大，流域内自然植被破坏严重，土壤侵蚀强烈。年>10℃的积温2239.1C，年均降水量427mm,60%集中在6-9月;年蒸发量为1510mm，年日照时数为2408.62h，年太阳辐射为529kJ/c扩，无霜期141d,试验条件在半干早区具有代表性[210该流域有25个径流小区，12个径流场，并且已有10年的天然降雨、径流和土壤侵蚀资料。依据流域内土地利用类型及土地利用条件，选择油松林和对照坡耕地作为研究对象，坡度为巧“，小区坡长lom，

5、宽5m，与此对应选择了相应的实验地点(表1)02试验方法及仪器设备2.1试验方法试验小区选在安家沟半阳坡中部，正值6月中旬，油松长势旺盛，林分高8-10m,胸径9-l0cm,郁闭度为0.7，地面有枯枝及干松针叶;坡耕地为当年休耕地，土壤表面杂草丛生，杂草覆盖度在36.5%-50%之间，草高一般小于10cm，草茎比较脆弱，属幼草。土壤墒情较好，土壤含水量接近田间持水量，地表相对平整。在巧。坡面一字型布设6个小区。表1径流小区基本情况一一/1'Ciit'A一一一A&一一一一一---WY-1荻一一一一*VpRL一一一一一一一一一一一一一一一飞不Li一

6、一一一小区类型半阳坡半阳坡坡度(。)150150土壤容重(g/cm3)1.100.78孔隙度45.1%35.1%地被物描述12棵/loom,，苔鲜，没有植被篙类、冰草枯落物干松针平均重为346.89g/m,一试验径流小区由二块长2m，宽0.4m和二块长lm，宽0.4m的冷扎钢板组成，每个小区面积为2m2，其中出水口为一个“V”字形钢板。每组试验时用两个径流小区，可以分别采集2个小区的径流量与泥沙量，降雨强度选择5个强度(参数1-5表示)，降雨历时为40mino2.2试验设备该实验主要由澳大利亚引进的人工模拟降雨器完成。其不仅应具备天然降雨的特征

7、，而且要受机械条件的限制，喷孔直径、工作压强、降雨均匀系数、喷射距离、控制面积等直接影响降雨特征值(其指标参数表2所示)。降雨装置主要由降雨喷头、降雨支架、驱动机构、动力系统、供水系统和回水系统组成[(31表2降雨强度与控制参数的关系控制参数3喷头摆动频率(次/min)14.5312.439.657.976.785.86雨强(mm/min)5.053.752.942.462.141.97均匀系数(%)98.196.596.096.296.598.3动能(7/m2·mm)272.85261.39251.92245.01239.74236.443结

8、果与分析降雨是产生径流和土壤水蚀的先决条件，径流量和侵蚀量的大小与降雨强度及降雨量非常密切，并且与土地利用也有一定的关系。本文就油松林地和坡耕地在不同