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西南山区林地空间格局和微地形对坡面地表产流的影响

2021-06-28伍冰晨郭郑曦

农业工程学报 2021年8期

伍冰晨,齐 实,郭郑曦,刘 峥,陈 涛

西南山区林地空间格局和微地形对坡面地表产流的影响

伍冰晨,齐 实※,郭郑曦,刘 峥,陈 涛

(北京林业大学水土保持学院,北京 100083)

为明确柏木空间格局和微地形对坡面地表产流的影响,该研究测定了西南山区10个径流小区的柏木空间格局及微地形特征,并观测其降雨和坡面产流过程,利用响应面分析法解析柏木空间格局和微地形对产流特征的影响。结果表明:1)中长历时大雨和中长历时暴雨条件下,地形起伏度、地表粗糙度、径流路径密度、柏木角尺度及柏木密度5个因子均与洪峰流量存在显著相关关系(<0.05);而在短历时暴雨条件下,上述因子均与洪峰流量无显著相关关系;2)中长历时大雨和中长历时暴雨条件下,当柏木空间格局综合指数()小于20.5且微地形综合指数()小于10.5时,不会对洪峰流量产生显著影响;当>9.0时,在一定范围内值增加不仅不对洪峰流量起削减作用,反而会起促进作用;当>18,<7.5时,值增加能够削减洪峰流量,将值调整至41时,洪峰流量削减幅度可达到84%。该研究可为西南山区坡面植被格局调整与水土流失防治提供理论支撑。

径流;降水;空间格局;微地形;洪峰流量;水土流失; 柏木

0 引 言

坡面产流是发生在复杂下垫面的多因素耦合过程,植被和地形是决定坡面产流过程的主要因素[1]。目前,较多研究侧重考虑植被类型和数量与产流过程的关系[2-3],也有部分研究通过模拟试验综合考虑了植被覆盖度和地形因素对产流过程的影响[4-5]。少量研究指出,植被对产流过程和水力特性的影响不仅与植被类型和数量有关,还与植被的空间分布格局有关[6-7],而考虑到自然条件下植被格局、地形地貌较难定量描述,并且水文过程较为复杂,“景观格局-生态过程”这一地学和生态领域前沿问题的复杂性较高,导致植被格局对产流过程影响的实证研究较少[8]。

已有关于植被格局对坡面产流影响的研究,常按斑块形状、分布密度和均匀程度给予定性描述,再对比分析不同格局分布对应的产流差异。例……

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