湘中低山丘陵区侵蚀性降雨及其对径流输沙的影响特征

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湘中低山丘陵区地处湖南省腹地,区域内易受侵蚀土壤的比重较大,是湖南省水土流失最为严重的地区之一。然而,目前对该区域土壤侵蚀的相关研究相对较少,尤其是湘中低山丘陵区侵蚀性降雨标准的确定以及多因子影响下的径流输沙特征鲜有研究。降雨是水蚀区土壤流失的主要外营力,在湘中低山丘陵区探究侵蚀性降雨及其对径流输沙规律的影响特征对区域水土保持工作开展具有重要的指导作用。本研究以湘中低山丘陵区降雨和径流泥沙数据为基础,分析了区域侵蚀性降雨的特征,确定了侵蚀性降雨标准,并分别在小区和小流域尺度上探究了侵蚀性降雨对径流输沙规律的影响,结果表明:(1)湘中低山丘陵区侵蚀性降雨的主要雨量等级为10~50mm。在湘中低山丘陵区应选取雨量标准作为侵蚀性降雨标准,在该标准条件下,80%的侵蚀降雨事件均造成其坡面累积95%以上的土壤流失量,其效果优于平均雨强标准。由于选取的各10°荒地小区在土壤及植被等因素的差异,导致根据80%经验频率法得到的雨量标准差异较大,其数值在7.86mm~19.94mm之间。低雨量、中等雨强、短历时的一类降雨和雨量、雨强和降雨历时都适中的一类降雨为湘中低山丘陵区发生频率最高的两种侵蚀性降雨类型。(2)在小区尺度下,土壤类型对产流产沙具有重要影响,林草措施能有效减少泥沙流失。在年降雨量和水保措施相近的条件下,红壤径流小区的年径流深和年侵蚀量显著高于紫色土和黄壤小区。与撂荒小区相比,林草措施的年侵蚀减沙率可达到37.99%~87.89%。低雨量、大雨强、短历时的降雨是各小区发生频率最高的雨型,而高雨量、中雨强、长历时的降雨是引起各小区单次降雨径流泥沙流失量最大的雨型。(3)在小流域尺度下,次降雨过程中径流输沙对侵蚀性降雨的响应明显:次降雨过程中,小流域最大洪峰流量较低,65%以上的次降雨事件中最大洪峰流量低于0.100m~3/s。相对应地,雨量较低、雨强较小、历时偏短的一类降雨是小流域出现频率最高的降雨类型。引起两个小流域次降雨径流泥沙流失最大的雨型不同,但其均为雨量较大的降雨类型,说明雨量对小流域径流输沙的影响较大。综上所述,建议因地制宜确定湘中低山丘陵区内不同下垫面条件下的侵蚀性降雨标准,有利于水蚀区土壤侵蚀预报精度的提高。此外,在区域水土流失防治工作中,应重点关注次降雨量对径流泥沙的影响,且应继续推进林草措施的应用。
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