湯珊珊，李占斌,，李　聰，趙賓華

(1 西安理工大學(xué) 西北水資源與環(huán)境生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710048；2 中國(guó)科學(xué)院/水利部 水土保持研究所，黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 楊凌 712100)

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模擬降雨條件下覆沙坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙過程研究

湯珊珊1，李占斌1,2，李聰2，趙賓華2

(1 西安理工大學(xué) 西北水資源與環(huán)境生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710048；2 中國(guó)科學(xué)院/水利部 水土保持研究所，黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 楊凌 712100)

[摘要]【目的】 分析不同覆沙條件下坡面降雨的產(chǎn)流產(chǎn)沙過程，為揭示黃土高原水蝕風(fēng)蝕交錯(cuò)區(qū)風(fēng)水復(fù)合侵蝕機(jī)制奠定基礎(chǔ)。【方法】 采用3個(gè)雨強(qiáng)(0.5，1.0，1.5 mm/min)和3種覆沙方式(全坡、半坡、無覆沙)在室內(nèi)進(jìn)行模擬降雨試驗(yàn)，分析不同雨強(qiáng)和覆沙條件下坡面的產(chǎn)流產(chǎn)沙特征。【結(jié)果】 坡面覆沙與無沙坡面(裸坡)相比延長(zhǎng)了降雨初始產(chǎn)流時(shí)間1～30 min；坡面覆沙后使得坡面的產(chǎn)流產(chǎn)沙過程復(fù)雜化，出現(xiàn)多峰多谷現(xiàn)象；坡面的累計(jì)徑流量和累計(jì)產(chǎn)沙量均與降雨歷時(shí)呈顯著線性相關(guān)，相關(guān)系數(shù)在0.9以上；累計(jì)徑流量與累計(jì)產(chǎn)沙量之間呈函數(shù)相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)在0.90以上?！窘Y(jié)論】 坡面覆沙在一定程度上加劇了侵蝕的發(fā)生。

[關(guān)鍵詞]覆沙坡面；模擬降雨；風(fēng)水復(fù)合侵蝕；侵蝕產(chǎn)沙

風(fēng)蝕水蝕交錯(cuò)區(qū)是黃土高原土壤侵蝕最為嚴(yán)重的地區(qū)[1-3]，也是黃河粗泥沙的主要來源區(qū)[3]。在風(fēng)水復(fù)合侵蝕機(jī)理方面，李秋艷等[4]、鄒亞榮等[5]、海春興等[6]、王濤等[7]分別就侵蝕特點(diǎn)、土壤特性、侵蝕產(chǎn)沙、侵蝕能量等進(jìn)行了研究。李秋艷等[1]還以窟野河為例分析了風(fēng)蝕對(duì)流域侵蝕產(chǎn)沙貢獻(xiàn)的時(shí)間尺度特征。風(fēng)水復(fù)合侵蝕是風(fēng)力與水力共同或交替作用、相互增強(qiáng)或者削弱的復(fù)雜過程，二者之間互為因果，相互促進(jìn)，在時(shí)間、空間上相互交替、交錯(cuò)分布[8]，是造成風(fēng)水復(fù)合侵蝕區(qū)土壤侵蝕加劇的主要原因[9]。張慶印等[8]的室內(nèi)模擬試驗(yàn)結(jié)果表明，水蝕溝的寬度、深度、密度等對(duì)風(fēng)蝕具有重要影響。查軒等[10]研究表明，黃土高原侵蝕最嚴(yán)重的地區(qū)是降雨量在400 mm 左右的風(fēng)蝕水蝕交錯(cuò)區(qū)。Bullard等[11-12]將風(fēng)水交互作用劃分為3種形式，即風(fēng)蝕主導(dǎo)型、水蝕主導(dǎo)型和風(fēng)水交互型。宋陽等[13]提出風(fēng)水復(fù)合侵蝕的概念，即風(fēng)力與水力共同或交替作用、相互增強(qiáng)或者相互削弱的過程。Visser等[14]指出，風(fēng)水復(fù)合侵蝕的作用過程和機(jī)制與水力侵蝕、風(fēng)力侵蝕不盡相同，相對(duì)較為復(fù)雜。李秋艷等[4]指出，目前還無法就風(fēng)蝕對(duì)水蝕的影響程度及其與水蝕的關(guān)系進(jìn)行定量描述。脫登峰等[15-17]通過室內(nèi)風(fēng)洞和人工模擬降雨試驗(yàn)對(duì)風(fēng)水交錯(cuò)侵蝕條件下坡面產(chǎn)沙過程及其作用機(jī)理進(jìn)行了分析，并量化了風(fēng)蝕、水蝕的交互作用。

目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者雖然在風(fēng)水復(fù)合侵蝕的研究上取得了較大進(jìn)展，但由于其野外監(jiān)測(cè)復(fù)雜，致使研究多停留在定性描述階段，而在室內(nèi)模擬方面很少涉及。為此，本研究從坡面尺度上，利用模擬降雨試驗(yàn)，分析不同雨強(qiáng)下覆沙坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙過程的變化，以期為揭示風(fēng)蝕沉積對(duì)水蝕過程的作用機(jī)理提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在西安理工大學(xué)的雨洪侵蝕大廳進(jìn)行，降雨裝置采用下噴式模擬降雨器，生成的雨滴有效降落高度為6 m，降雨強(qiáng)度為0.25～3 mm/min，為了保證模擬降雨的均勻度，配套安裝穩(wěn)壓器提高電源的穩(wěn)定性，模擬降雨均勻度在85%以上。試驗(yàn)采用寬1 m、高0.7 m、長(zhǎng)13 m的鋼制土槽，試驗(yàn)坡度設(shè)計(jì)為12°，試驗(yàn)裝置如圖1所示。

圖 1　模擬降雨試驗(yàn)裝置

模擬降雨試驗(yàn)的設(shè)計(jì)雨強(qiáng)分別為0.5，1.0和1.5 mm/min。試驗(yàn)土樣為取自西安周邊的黃土及內(nèi)蒙古達(dá)拉特旗東柳溝流域的風(fēng)沙土，土壤顆粒特征見表1。試驗(yàn)裝土?xí)r采用分層裝土法，每次填土5 cm，分5次進(jìn)行填裝，適當(dāng)壓實(shí)，覆土完成后再在黃土表面覆沙10 mm，控制土壤體積質(zhì)量在1.3 g/cm3左右，土壤前期相對(duì)含水量為23%左右，各場(chǎng)試驗(yàn)的降雨歷時(shí)均為30 min(產(chǎn)流開始后計(jì)時(shí))。

表 1模擬降雨試驗(yàn)用土的顆粒組成特征

Table 1Characteristics of tested soil particles in rainfall simulation

%

為了對(duì)比分析覆沙坡面對(duì)侵蝕產(chǎn)沙的影響，采用全覆沙坡面(即全沙波面)、半坡覆沙坡面(即半沙坡面)以及無覆沙坡面 (即無沙坡面或裸坡) 3種方式開展試驗(yàn)，其中覆沙厚度均為10 mm。具體如圖2所示。

圖 2　覆沙坡面模擬試驗(yàn)的3種覆沙方案示意圖

1.2試驗(yàn)方法

每場(chǎng)試驗(yàn)之前進(jìn)行降雨強(qiáng)度的率定，以保證降雨均勻度和降雨強(qiáng)度達(dá)到試驗(yàn)要求。各次試驗(yàn)中，詳細(xì)觀測(cè)產(chǎn)流全過程，降雨產(chǎn)流開始時(shí)計(jì)時(shí)，記錄開始產(chǎn)流時(shí)間、產(chǎn)流結(jié)束時(shí)間和細(xì)溝出現(xiàn)時(shí)間，同時(shí)觀察坡面形態(tài)變化過程。坡面開始產(chǎn)流后，每隔1 min采集土槽出流口處的含沙水樣，用烘干法測(cè)量徑流含沙量，同時(shí)接取全部徑流泥沙樣，計(jì)算總徑流量和侵蝕量。

2結(jié)果與分析

2.1雨強(qiáng)和覆沙方式對(duì)初始產(chǎn)流時(shí)間的影響

由表2可以看出，3種雨強(qiáng)下，坡面初始產(chǎn)流所用時(shí)間均表現(xiàn)為全沙坡面>半沙坡面>無沙坡面；不同雨強(qiáng)相同坡面條件下，全沙坡面和半沙坡面的初始產(chǎn)流時(shí)間均隨著雨強(qiáng)的增大而縮短，而無沙坡面(裸坡)由于1.0 mm/min雨強(qiáng)下坡面的初始相對(duì)含水量略小于0.5 mm/min雨強(qiáng)下，所以其初始產(chǎn)流時(shí)間以1.0 mm/min下最長(zhǎng)，0.5 mm/min次之，1.5 mm/min的最短。綜上所述可以得出，坡面覆沙具有延長(zhǎng)初始產(chǎn)流時(shí)間的作用，其原因主要與沙物質(zhì)本身的特性有關(guān)，在降雨初始階段，覆沙坡面主要進(jìn)行的是蓄滿產(chǎn)流，在這一階段，大部分降雨首先用來入滲，由于沙物質(zhì)的孔隙度較大且具有一定的阻水作用，致使坡面達(dá)到飽和含水量的時(shí)間明顯延長(zhǎng)。

表 2　覆沙坡面初始產(chǎn)流時(shí)間與雨強(qiáng)的關(guān)系

2.2不同雨強(qiáng)和覆沙條件下產(chǎn)流含沙量的變化

圖3繪制了不同雨強(qiáng)3種坡面(全沙坡面、半沙坡面、無沙坡面)條件下產(chǎn)流含沙量隨時(shí)間的變化過程曲線。從圖3可以看出，不同雨強(qiáng)3種坡面的產(chǎn)流含沙量隨時(shí)間的變化規(guī)律大體一致，均經(jīng)歷“急劇上升期-穩(wěn)定變化期-緩慢下降期”。出現(xiàn)此種現(xiàn)象的原因主要是，在降雨初期，由于坡面表層存在大量浮土顆粒，徑流中的泥沙量增大；而隨著降雨的持續(xù)，到達(dá)降雨中期，由于坡面細(xì)溝開始大量出現(xiàn)，致使徑流含沙量出現(xiàn)波動(dòng)；到達(dá)降雨后期，坡面細(xì)溝發(fā)展逐漸趨于穩(wěn)定，含沙量開始逐漸降低。同時(shí)，從圖3可以看出，0.5 mm/min雨強(qiáng)條件下，含沙量的大小變化表現(xiàn)為全沙坡面>半沙坡面>無沙坡面，1.0 mm/min雨強(qiáng)下則為半沙坡面>無沙坡面>全沙坡面；1.5 mm/min雨強(qiáng)下又表現(xiàn)為無沙坡面>半沙坡面>全沙坡面。

圖 33種覆沙坡面在不同雨強(qiáng)條件下的產(chǎn)流含沙量變化

Fig.3Change of flow sediment yield under different rainfall intensities for different sand-covered slopes

2.3不同雨強(qiáng)和覆沙條件下徑流量和產(chǎn)沙量的變化

為了探討不同覆沙條件對(duì)坡面產(chǎn)流的影響，分析了不同雨強(qiáng)3種覆沙條件下徑流的變化規(guī)律，結(jié)果如圖4所示。從圖4可以看出，3種雨強(qiáng)不同覆沙條件下徑流量的變化趨勢(shì)基本一致，徑流均在產(chǎn)流開始5～10 min穩(wěn)定變化；同時(shí)還可以看出，雨強(qiáng)為0.5 mm/min時(shí)，全沙坡面的徑流量最小，半沙坡面和無沙坡面的徑流量均大于全沙坡面，3種覆沙條件下徑流量的大小順序?yàn)榘肷称旅?無沙坡面>全沙坡面。在整個(gè)降雨過程中，0.5 mm/min雨強(qiáng)條件下半沙坡面的徑流過程波動(dòng)較為明顯，徑流量始終在波動(dòng)；全沙坡面基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，沒有太大起伏，維持在2.91～9.36 L/min，且在降雨產(chǎn)流10 min后始終最?。粺o沙坡面徑流量處于穩(wěn)定而緩慢上升狀態(tài)，當(dāng)試驗(yàn)進(jìn)行到26 min左右時(shí)，達(dá)到最大值8.20 L/min。當(dāng)雨強(qiáng)為1.0 mm/min時(shí)，徑流量大小順序?yàn)闊o沙坡面>半沙坡面>全沙坡面，但半沙坡面的波動(dòng)幅度更大一些，全沙坡面的徑流量依然最小。雨強(qiáng)為1.5 mm/min時(shí)，徑流量大小順序發(fā)生改變，全沙坡面的波動(dòng)最大，半沙坡面基本維持在一個(gè)穩(wěn)定的水平，全沙坡面的徑流量反而最大。

圖 43種覆沙坡面在不同雨強(qiáng)條件下的徑流量變化

Fig.4Change of runoff under different rainfall intensities for different sand-covered slopes

進(jìn)一步分析侵蝕產(chǎn)沙量在不同條件下的變化情況，可知雨強(qiáng)為0.5，1.0和1.5 mm/min時(shí)3種覆沙條件下的產(chǎn)沙規(guī)律如圖5所示。從圖5可以看出，3種雨強(qiáng)下的產(chǎn)沙過程同徑流過程一樣，均存在波動(dòng)情況，且產(chǎn)沙過程變化尤為復(fù)雜，由于發(fā)生細(xì)溝侵蝕，出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象，所以侵蝕過程發(fā)生波動(dòng)，以致徑流產(chǎn)沙過程出現(xiàn)多峰多谷現(xiàn)象。雨強(qiáng)為0.5和1.0 mm/min時(shí)，半沙坡面的產(chǎn)沙量明顯高于全沙坡面和無沙坡面，而且無沙坡面的波動(dòng)最小，基本維持在0.1～1.2 kg/min。同時(shí)可以看到，1.5 mm/min 雨強(qiáng)下全沙坡面的產(chǎn)沙量低于無沙坡面和半沙坡面，這是因?yàn)槠旅娓采骋院?，使得坡面土壤的孔隙度增大，且坡面表土比較松散，易受雨滴擊濺和徑流沖刷的影響，降雨初期的降雨大部分用來入滲，但隨著降雨的進(jìn)行，坡面表層土粒隨之減少，坡面出現(xiàn)細(xì)溝，土壤入滲率逐漸趨于穩(wěn)定，坡面侵蝕強(qiáng)度逐漸減小，產(chǎn)沙量也隨之減小。與無沙坡面進(jìn)行對(duì)比，小雨強(qiáng)(0.5，1.0 mm/min)下全沙坡面產(chǎn)沙量分別增加了0.56和0.05倍，半沙坡面增加了2.32和 1.61 倍；而在1.5 mm/min雨強(qiáng)下，全沙坡面和半沙坡面分別減小了43%和40%。

圖 53種覆沙坡面在不同雨強(qiáng)條件下的產(chǎn)沙量變化

Fig.5Change of sediment yield under different rainfall intensities for different sand-covered slopes

2.4不同雨強(qiáng)和覆沙條件下累計(jì)徑流量和累計(jì)產(chǎn)沙量隨時(shí)間的變化特征

不同覆沙條件下，坡面累計(jì)徑流量和累計(jì)產(chǎn)沙量與降雨歷時(shí)有明顯的線性函數(shù)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)均在0.90以上，計(jì)算結(jié)果如表3和表4所示。由表3、表4可以看出，累計(jì)徑流量、累計(jì)產(chǎn)沙量都與降雨歷時(shí)呈顯著線性相關(guān)。從斜率變化來看，在同一雨強(qiáng)下，斜率表示單位時(shí)間累計(jì)徑流量和累計(jì)產(chǎn)沙量的遞增速率，斜率越大，累計(jì)徑流量和累計(jì)產(chǎn)沙量的遞增速率就越大，即單位時(shí)間內(nèi)的徑流量、產(chǎn)沙量越大；在同一覆沙條件下，斜率越小，累計(jì)徑流量和累計(jì)產(chǎn)沙量的遞增速率也越小。

2.5不同雨強(qiáng)和覆沙條件下累計(jì)徑流量與累計(jì)產(chǎn)沙量之間的關(guān)系

對(duì)降雨試驗(yàn)中各個(gè)場(chǎng)次的累計(jì)產(chǎn)沙量與累計(jì)徑流量的相互關(guān)系進(jìn)行函數(shù)擬合和對(duì)比，發(fā)現(xiàn)累計(jì)徑流量與累計(jì)產(chǎn)沙量的函數(shù)關(guān)系均滿足冪函數(shù)y=axb(式中y為累計(jì)產(chǎn)沙量，x為累計(jì)徑流量)，所有方程相關(guān)系數(shù)均在0.90以上，可見徑流量與產(chǎn)沙量有很好的相關(guān)性，不同覆沙條件下累計(jì)徑流量與累計(jì)產(chǎn)沙量之間的關(guān)系方程見表5。結(jié)合數(shù)學(xué)概念和實(shí)際徑流產(chǎn)沙的物理意義，對(duì)比所有降雨場(chǎng)次的函數(shù)關(guān)系，發(fā)現(xiàn)系數(shù)a、b存在一定的變化規(guī)律，并最終定義系數(shù)a為產(chǎn)沙基數(shù)系數(shù)，其完全取決于雨強(qiáng)和覆沙條件。相同雨強(qiáng)不同覆沙條件下，a值越小則產(chǎn)沙越多；而相同覆沙不同雨強(qiáng)條件下，a值越大則產(chǎn)沙越多。定義系數(shù)b為產(chǎn)沙速率系數(shù)，系數(shù)b的大小取決于入滲率，入滲率越小則b值越小，產(chǎn)沙量越大。

表 3　不同雨強(qiáng)及覆沙條件下累計(jì)徑流量(Y)與降雨歷時(shí)(t)的關(guān)系

表 4　不同雨強(qiáng)及覆沙條件下累計(jì)產(chǎn)沙量(Y)與降雨歷時(shí)(t)的關(guān)系

表 5　不同雨強(qiáng)及覆沙條件下累計(jì)徑流量(y)與累計(jì)產(chǎn)沙量(x)的關(guān)系

3結(jié)論

通過室內(nèi)模擬降雨試驗(yàn)，研究不同覆沙條件下坡面侵蝕產(chǎn)流產(chǎn)沙的變化規(guī)律，得出以下結(jié)論：

1) 同一雨強(qiáng)條件下，坡面初始產(chǎn)流時(shí)間隨著坡面覆沙方式由全沙-半沙-無沙的變化而縮短；同一覆沙方式下，坡面初始產(chǎn)流時(shí)間的變化趨勢(shì)大體是隨著雨強(qiáng)的增大而縮短。因此可以說明坡面覆沙可有效延長(zhǎng)坡面的初始產(chǎn)流時(shí)間，延長(zhǎng)了1～30 min。

2)無沙坡面、半沙坡面的產(chǎn)流產(chǎn)沙過程曲線均較全沙坡面表現(xiàn)出強(qiáng)烈的波動(dòng)狀態(tài)，呈現(xiàn)出多峰多谷的現(xiàn)象，產(chǎn)沙過程的波動(dòng)現(xiàn)象較產(chǎn)流過程更為劇烈，各雨強(qiáng)的降雨產(chǎn)沙過程與其產(chǎn)流過程沒有很好的相關(guān)性。全沙坡面有很強(qiáng)的水沙調(diào)控作用，受雨強(qiáng)的影響作用較小，而無沙坡面和半沙坡面則正好相反。

3) 不同覆沙條件下累計(jì)產(chǎn)流量和累計(jì)產(chǎn)沙量與降雨歷時(shí)均呈現(xiàn)出明顯的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.90以上；不同雨強(qiáng)3種覆沙條件下的累計(jì)產(chǎn)流量趨勢(shì)大致相同，雨強(qiáng)越大產(chǎn)流越快，產(chǎn)流量也越大。

4)累計(jì)產(chǎn)沙量隨累計(jì)徑流量的增加呈冪函數(shù)增加，滿足y=axb關(guān)系，系數(shù)a與覆沙條件和雨強(qiáng)有關(guān)。

[參考文獻(xiàn)]

[1]李秋艷,蔡強(qiáng)國(guó),方海燕.風(fēng)蝕對(duì)窟野河流域產(chǎn)沙貢獻(xiàn)的時(shí)間尺度特征 [J].自然資源學(xué)報(bào),2011,26(4):677-681.

Li Q Y,Cai Q G,Fang H Y.Contribution characteriistics of wind erosion to the sediment yield in the Kuyehe River watershed at time scales [J].Journal of Natural Resources,2011,26(4):677-681.(in Chinese)

[2]Li M,Li Z B,Liu P L,et al.Using Cesium-137 technique to study the characteristics of different aspect of soil erosion in the wind-water erosion crisscross region on the Loess Plateau of China [J].Applied Radiation and Isotopes,2005(62):109-113.

[3]許炯心.黃河中游多沙粗沙區(qū)的風(fēng)水兩相侵蝕產(chǎn)沙過程 [J].中國(guó)科學(xué)D輯：地球科學(xué),2000,30(5):540-548.

Xu J X.The wind-water two-phase erosion and sediment-producing processes in the middle Yellow River basin China [J].Science in China Series D:Earth Sciences,2000,30(5):540-548.(in Chinese)

[4]李秋艷,蔡強(qiáng)國(guó),方海燕.風(fēng)水復(fù)合侵蝕與生態(tài)恢復(fù)研究進(jìn)展 [J].地理科學(xué)進(jìn)展,2010，29(1):65-72.

Li Q Y,Cai Q G,Fang H Y.Advances in complex erosion of wind and water and ecological restoration [J].Progress in Geography,2010,29(1):65-72.(in Chinese)

[5]鄒亞榮,張?jiān)鱿?王長(zhǎng)有,等.中國(guó)風(fēng)水侵蝕交錯(cuò)區(qū)分布特征分析 [J].干旱區(qū)研究,2003,20(1):67-70.

Zou Y R,Zhang Z X,Wang C Y,et al.Analysis on the distribution characteristics of the interleaving zones of water/wind erosion in China [J].Arid Zone Research,2003,20(1):67-70.(in Chinese)

[6]海春興,史培軍,劉寶元,等.風(fēng)水兩相侵蝕研究現(xiàn)狀及我國(guó)今后風(fēng)水蝕的主要研究?jī)?nèi)容 [J].水土保持學(xué)報(bào),2002,16(2):50-52，56．

Hai C X,Shi P J,Liu B Y,et al.Research status of wind and water double erosion and its main study content in future [J].Journal of Soil and Water Conservation,2002,16(2):50-52,56.(in Chinese)

[7]王濤,屈建軍,姚正毅,等.北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶風(fēng)水蝕復(fù)合區(qū)水土流失現(xiàn)狀與綜合治理對(duì)策 [J].中國(guó)水土保持科學(xué),2008,6(1):28-36.

Wang T,Qu J J,Yao Z Y,et al.Current status and comprehensive control strategies of soil erosion for wind-water complex erosion region in the northern agro-pasture zigzag zone of China [J].Science of Soil and Water Conservation,2008,6(1):28-36.(in Chinese)

[8]張慶印，樊軍，張曉萍.水蝕對(duì)風(fēng)蝕影響的室內(nèi)模擬試驗(yàn) [J].水土保持學(xué)報(bào)，2012,26(2)：75-79.

Zhang Q Y,Fan J,Zhang X P.Effects of water erosion on wind erosion in wind tunnel [J].Journal of Soil and Water Conservation,2012,26(2):75-79.(in Chinese)

[9]唐克麗.黃土高原水蝕風(fēng)蝕交錯(cuò)區(qū)治理的重要性與緊迫性 [J].中國(guó)水土保持,2000(11):11-12,17.

Tang K L.Importance and urgency of haenessing the interlocked area with both water and wind erosion in the Loess Plateau [J].Soil and Water Conservation in China,2000(11):11-12,17.(in Chinese)

[10]查軒，唐克麗．風(fēng)蝕水蝕交錯(cuò)帶小流域生態(tài)環(huán)境綜合治理模式研究 [J].自然資源學(xué)報(bào)，2000,15(1):97-100．

Zha X,Tang K L.Study on comprehensive control model of small watershed eco-environment in water and wind crisscrossed erosion zone [J].Journal of Natural Resources,2000,15(1):97-100.(in Chinese)

[11]Bullard J E,McTainsh G H.Aeolian-fluvial interactions in dr-yland environments:Examples,concepts and Australia case study [J].Progress in Physical Geography,2003(27):471-501.

[12]Bullard J E,Livingstone I.Interactions between aeolian and fluvial systems in dryland environments [J].Area,2002(34):8-16.

[13]宋陽,劉連友,嚴(yán)平.風(fēng)水復(fù)合侵蝕研究述評(píng) [J].地理學(xué)報(bào),2006,61(1):77-88.

Song Y, Liu L Y, Yan P.A review on complex erosion by wind and water research [J].Acta Geographic Sinica,2006,61(1):77-88.(in Chinese)

[14]Visser S M,Sterk G,Ribolzi O.Techniques for simultaneous quantification of wind and water erosion in semiarid regions [J].Journal of Arid Environments,2004,59:699-711.

[15]脫登峰,許明祥,鄭世清,等.風(fēng)水兩相侵蝕對(duì)坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙特性的影響 [J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2012(18):142-148.

Tuo D F,Xu M X,Zheng S Q,et al.Effects of wind and water double erosion on characteristics of runoff and sediment from slope lands [J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering,2012(18):142-148.(in Chinese)

[16]脫登峰,許明祥,鄭世清,等.黃土高原風(fēng)蝕水蝕交錯(cuò)區(qū)侵蝕產(chǎn)沙過程及機(jī)理 [J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2012(12):3281-3287.

Tuo D F,Xu M X,Zheng S Q,et al.Sediment-yielding process and its mechanisms of slope erosion in wind-water erosion crisscross region of Loess Plateau Northwest China [J].Chinese Journal of Applied Ecology,2012(12):3281-3287.(in Chinese)

[17]脫登峰,許明祥,馬昕昕,等.風(fēng)水交錯(cuò)侵蝕條件下侵蝕泥沙顆粒變化特征 [J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2014(2):381-386.

Tuo D F,Xu M X,Ma X X,et al.Impact of wind-water alternate erosion on the characteristics of sediment particles [J].Chinese Journal of Applied Ecology,2014(2):381-386. ( in Chinese)

Runoff and sediment yield process on sand covered slope under simulated rainfall

TANG Shan-shan1,LI Zhan-bin1,2,LI Cong2,ZHAO Bin-hua2

(1KeyLaboratoryofNorthwestWaterResourcesandEnvironmentEcologyofMOE,Xi’anUniversityofTechnology,Xi’an,Shaanxi710048,China;2StateKeyLaboratoryofSoilErosionandDry-landFarmingontheLoessPlateau,InstituteofSoilandWaterConservation,ChineseAcademyofSciencesandMinistryofWaterResources,Yangling,Shaanxi712100,China)

Abstract:【Objective】 The runoff and sediment processes on sand covered slop were studied to provide basis for revealing aeolion-fluvial interaction in wind and water erosion crisscross region.【Method】 Rainfall was simulated indoor with 3 rain intensities (0.5,1.0 and 1.5 mm/min) and 3 topdressing ways (sand slope,half of sand slope and bare slope) to analyze the runoff and sediment characteristics.【Result】 Compared to bare slop,sand slope delayed the initial runoff by 1-30 min.The sand covered slope made the process of runoff and sediment more complex and the phenomenon of multimodal multi-valley appeared.The cumulative runoff and sediment yield were significantly linearly related to rainfall duration with correlation coefficient of above 0.9.The cumulative runoff and cumulative sediment yield also related with correlation coefficient of above 0.90.【Conclusion】 The sieved sand slope aggravate erosion occurs in a certain extent.

Key words:sand covered slope;simulated rainfall;complex erosion of wind and water;erosion and sediment yield

DOI：網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間:2016-04-0709:0010.13207/j.cnki.jnwafu.2016.05.019

[收稿日期]2014-09-19

[基金項(xiàng)目]國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(2011CB403302)；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41071182)；西安理工大學(xué)博士創(chuàng)新基金項(xiàng)目(310-252071505)

[作者簡(jiǎn)介]湯珊珊(1988-)，女，寧夏靈武人，在讀博士，主要從事土壤侵蝕動(dòng)力學(xué)研究。E-mail:military1205@163.com[通信作者]李占斌(1962-)，男，河南南陽人，研究員，博士，博士生導(dǎo)師，主要從事土壤侵蝕與水土保持研究。E-mail:zhanbinli@126.com

[中圖分類號(hào)]S157.1

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

[文章編號(hào)]1671-9387(2016)05-0139-08

網(wǎng)絡(luò)出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20160407.0900.038.html