黄土丘陵沟壑区不同空间尺度地貌单元产流时间尺度特征-论文.pdf

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1、第28卷第7期干旱区资源与环境Vo1．28No．72014年7月JoumalofAridLandResourcesandEnvironmentJuly．2014文章编号：1003—7578(2014)07—096—04黄土丘陵沟壑区不同空间尺度地貌单元产流时间尺度特征王玲玲，姚文艺，黄静，娄萱(1．西北农林科技大学，杨凌712100；2．黄河水利委员会黄河水利科学研究院，郑州450003；3．华北水利水电学院，郑州450011)提要：以黄土丘陵沟壑区桥沟流域为原型观测流域，利用流域内的水文站网、不同地貌单元大型径流场等观测设施，分析了不同空间尺度地貌单元在年、次降

2、雨时间尺度下的产流特征。结果表明：在年时间尺度上，不同空间尺度地貌单元多年平均径流量表现为：梁峁坡<沟谷坡<坡沟系统<一支沟<二支沟<全流域，而多年平均径流模数，随着空间尺度的增加，径流模型呈现”增加一峰值一减少”的趋势；在次降雨时间尺度上，当空间尺度由坡面尺度增加到流域尺度时，径流系数急剧减小，坡面尺度的径流系数是流域尺度的3．4倍，但在同一空间尺度范围内，径流系数在不同的地貌单元呈现波动变化。关键词：产流特征；地貌单元；空间尺度；时间尺度；黄土丘陵沟壑区中图分类号：P333．1文献标识码：A在黄土丘陵沟壑区集水流域从分水岭至沟谷底的垂直斜剖面上，具有明显的垂直

3、分带性，在地貌形态上可划分梁峁坡上部、梁峁坡下部和沟谷坡，而梁峁坡和沟谷坡连接的整体称为坡沟系统，两个坡沟系统组成流域最基本的集水区，不同级别的集水区组成流域的毛沟、支沟和干沟。国内外学者对不同空间尺度地貌单元的产流产沙过程开展了不少研究叫，但多利用室内概化模型开展研究，而且关于产流变化特征的空间尺度研究多是基于单一坡面尺度或流域尺度，不同时间尺度下产流特征多见于河川径流变化研究5J，对黄土高原丘陵沟壑区不同空间尺度地貌单元的产流产沙在时间尺度上的差异研究还不多，而研究不同空间尺度地貌单元产流的时间特征，是优化水土保持措施配置方案的实践需求。鉴于此，文中利用黄土丘

4、陵沟壑区桥沟流域原型观测设施，开展定位观测，揭示自然状态下不同空间尺度地貌单元在不同时间尺度上的产流特征，为进一步揭示流域不同地貌部位水沙关系奠定基础。1研究区概况以黄土丘陵区桥沟流域为研究对象，桥沟是裴家峁沟流域的一级支沟，流域面积0．45kin，流域年平均降雨约350ram。流域主沟长1．4km，沟道比降1．11％，沟壑密度5．4km／km，流域不对称系数0．23。流域内有支沟两条，呈长条形，其中一支沟面积0．069km，沟长870m，沟道比降4．97％；二支沟面积0．093km，沟长805m，沟道比降1．15％。流域尺度定位观测设施布设在桥沟流域沟口、一支沟

5、和二支沟沟口，在各沟口布设水文站，采用三角槽观测，观测项目有水位、流量、含沙量、泥沙颗粒级配。坡面尺度定位观测位于桥沟流域左岸坡面，布设梁峁坡、沟谷坡和坡沟系统大型径流场。梁峁坡径流场平均坡度22。，倾斜坡长49．2m，平均宽度10m，径流场出口设分水箱和径流池；沟谷坡径流场平均坡度4O。O6，倾斜坡长69．3m，平均宽度19．3m，径流场出口设三角槽；坡沟系统径流场平均坡度32。18，倾斜坡长117m，平均宽度25．2m，径流场出口设三角槽。径流场观测内容有每次降水的产流量、产沙量、雨前雨{收稿日期：2013—4—27；修回日期：2013—5—28。基金项目：国

6、家重点基础研究计划(973)(2011CB403303)；水利部公益性行业专项(201201081)资助。作者简介：王玲玲(1975一)，女，河南博爱人，高级工程师，博士研究生。主要从事土壤侵蚀过程及模拟方面研究。E—mail：wlingling99@163．con第7期王玲玲等黄土丘陵沟壑区不同空间尺度地貌单元产流时间尺度特征·97·后土壤含水量。桥沟流域水文站、径流场等原型观测设施分布(图1)。2结果与分析2．1年时间尺度下不同空间尺度地貌单元产流特征某地貌单元的径流量是指地貌单元出口断面径流量董上半坡下半坡的大小，是该地貌单元集水能力大小的反应。以任一径流、

7、沟谷坡场发生产流为标准，根据桥沟●流域1986—1988、1995—{199719992000—20022005年等11年的观测数据，统计-坡＼粱不同空间尺度地貌单元多年＼平均径流量(表1)。统计结果表明，就多年平均径流量而言，梁峁坡为17m，沟谷坡为咖7姗6．“#D咖5¨EⅧ48m，坡沟系统为187m。，一董坡沟系统＼＼沟谷底Il支沟为1641m。，二支沟为·_l0、’1839m，全流域为9438m，不同地貌单元径流量分布规律表现为梁峁坡<沟谷坡<坡沟系统<一支沟<二支沟<图1桥沟流域原型观测设施分布全流域，即多年平均径流量表Fig．1Distributiono

8、fprot