一、森林对坡面流的影响研究（论文文献综述）
吉静怡[1]（2021）在《生物结皮分布格局对黄土丘陵区坡面产沙的影响及机制》文中提出水土流失是黄土丘陵区最主要的生态问题,生物土壤结皮（简称生物结皮）作为黄土丘陵区退耕地广泛存在的地被物,对水土流失的影响不可忽略。目前有关生物结皮对坡面产流产沙的研究主要集中于生物结皮的盖度和类型,很少涉及生物结皮的分布格局。尽管目前已有少量研究关注了生物结皮的分布特征,但相关研究以定性描述为主,缺乏定量表征,妨碍了人们对生物结皮的水土保持功能的认识。为此,本文以黄土丘陵区野外退耕地和人工填装土槽上自然发育的生物结皮为研究对象,通过野外调查,借用景观生态学原理及方法,实现了生物结皮分布格局的量化表征;在此基础上,通过室内模拟降雨试验,研究了生物结皮分布格局对坡面产沙的影响,揭示了生物结皮分布格局对坡面产沙的影响机制。取得以下主要结论:（1）斑块占景观比例（PLAND）、斑块密度（PD）、景观形状指数（LSI）、斑块连结度（COHESION）和分离度（SPLIT）5个指数可较全面、低冗余地描述生物结皮斑块分布特征。退耕地坡面生物结皮在1.5m×1.5m样方内的适粒度区间为5-10 mm。在此基础上,将13个景观指数分为五类,第一类包括相似近邻比例PLANDJ、聚集度AI、丛生度CLUMPY和斑块连结度COHESION,主要反映斑块的连通度;第二类有边缘密度ED、斑块占景观比例PLAND、最大斑块指数LPI、有效粒度面积MESH,主要反映斑块的盖度和长度;第三类为散布与并列指数IJI,反映斑块的分布状况;第四类有斑块密度PD和景观形状指数LSI,反映斑块的数量和形状;第五类有景观分裂指数DIVISION和分离度SPLIT,反映斑块的破碎度。结合因子分析和聚类分析的结果及指数的生态学意义,筛选出斑块占景观比例（PLAND）、斑块密度（PD）、景观形状指数（LSI）、斑块连结度（COHESION）和分离度（SPLIT）5个指数可在冗余度较低情况下,较全面的描述生物结皮斑块的分布特征。（2）生物结皮盖度变化时,生物结皮分布格局显着影响坡面径流量和坡面流水动力特性。生物结皮的分离度SPLIT是影响坡面径流的主要因子(Y=0.915-0.002SPLIT,R2=0.82**),生物结皮斑块占景观比例PLAND、斑块密度PD、斑块连结度COHESION、分离度SPLIT及坡面的粗糙度是影响坡面流水动力特性的主要因子。与裸土相比,随机格局下不同盖度的生物结皮坡面均降低了坡面径流量,其均值是裸土的75.3%,生物结皮对坡面径流量的影响随盖度增加成上升趋势。不同盖度的生物结皮坡面较裸土径流流速降低了36.6%、雷诺数降低了30.2%、弗劳德数降低了39.7%、径流功率降低了26.0%,阻力系数增大了2.40倍,径流深有增大有降低。21-38%盖度的生物结皮较裸土降低了径流深,分别降低了43.5%和14.5%,54-83%盖度则增加了径流深,分别增加了33.3%、70.0%、71.0%。生物结皮的分离度SPLIT是影响坡面径流的主要因子(Y=0.915-0.002SPLIT,R2=0.82**)各水力学参数和水动力学参数的主要影响因子不同,主要为生物结皮斑块占景观比例PLAND、斑块连结度COHESION、斑块密度PD,分离度SPLIT和坡面粗糙度。（3）生物结皮盖度一定时（60%）,生物结皮分布格局是影响坡面径流量和坡面流水动力特性的关键因素。其中,径流量的主要影响因子是生物结皮的分离度SPLIT(Y=1.116+0.017SPLIT,R2=0.96**),坡面流水动力特性的主要影响因子是生物结皮斑块连结度COHESION和分离度SPLIT。生物结皮破碎度越大,坡面径流流速越大,雷诺数越大,弗劳德数越大,阻力越小,径流功率越大。盖度一定时（60%）,带状、棋盘状和随机格局的生物结皮坡面均较裸土降低了坡面径流量,降低程度与生物结皮的分布格局有关,带状、棋盘状和随机格局较裸土分别降低了1.8%、21.1%、29.5%。随机格局坡面径流率是带状格局的71.7%,棋盘状格局的89.6%。与裸土相比,不同分布格局下生物结皮覆盖下坡面平均径流流速降低了54.6%,径流深增加了86.2%,弗劳德数降低了67.0%,Darcy-weisbach阻力系数提高了10.68倍。在生物结皮盖度一定的前提下,生物结皮分离度SPLIT是影响径流的主要因子(Y=1.116+0.017SPLIT,R2=0.96**)。生物结皮斑块连结度COHESION和分离度SPLIT是影响坡面流水动力特性的主要格局因子。生物结皮斑块连结度COHESION越小,分离度SPLIT越大,破碎度越大。（4）生物结皮盖度（生物结皮斑块占景观比例PLAND）显着影响坡面产沙量,试验条件下,不同盖度生物结皮较裸土降低了88.8%的产沙量,降低幅度随生物结皮盖度增加呈增加趋势。生物结皮斑块占景观比例PLAND是通过影响坡面弗劳德数进而影响坡面产沙量。生物结皮斑块占景观指数PLAND越大,即生物结皮盖度越大,坡面弗劳德数越小,坡面侵蚀量越低。与裸土相比,不同盖度的生物结皮均显着降低坡面产沙量,其均值是裸土的11.2%。降低程度随生物结皮斑块占景观比例PLAND增大（盖度）呈增大趋势(Y=37.289-0.393PLAND,R2=0.80**)。生物结皮盖度变化时,生物结皮斑块占景观比例PLAND是影响坡面产沙的主要因子。同时,弗劳德数是影响土壤侵蚀速率的主要水力学参数,生物结皮斑块占景观指数PLAND是通过影响弗劳德数进而影响坡面产沙量(Y=41.03+7.861XFr,R2=0.65**)。（5）生物结皮盖度一定（60%）,生物结皮分布格局是坡面产沙的影响因素,生物结皮分离度SPLIT是通过影响雷诺数影响坡面侵蚀动力进而影响坡面产沙量。生物结皮分离度SPLIT越大,雷诺数越低,坡面产沙量越多。盖度一定（60%）,带状、棋盘状和随机格局的生物结皮坡面较裸土均降低了坡面产沙量,分别降低了37.7%、74.8%、92.0%。泥沙降低程度与生物结皮分布格局有关,随机格局坡面产沙量是带状格局的12.9%,是棋盘状格局的31.8%。生物结皮盖度一定（60%）时,其分离度SPLIT是影响坡面产沙的主要格局因子,且分离度SPLIT是通过影响坡面雷诺数进而影响产沙量(Y=-90.537+2.791XRe,R2=0.86**)。（6）同一盖度下（60%）生物结皮的破碎度（斑块密度PD）是产沙量主要影响因素。生物结皮破碎度通过影响坡面阻力系数进而影响产沙量。生物结皮破碎度越大,坡面阻力越小,侵蚀越剧烈。与裸土相比,不同破碎度的生物结皮均增加了坡面径流量,降低了坡面产沙量,,其均值分别是裸土的1.19倍和55.3%。不同破碎度间坡面径流率无显着差异,土壤侵蚀速率有显着差异。坡面土壤侵蚀速率与生物结皮破碎度呈对数函数关系(Y=6.9870ln（x）+18.9854,R2:0.84**),随着生物结皮破碎度的增大,坡面产沙量先增大后趋于稳定。在生物结皮盖度一定的前提下,生物结皮破碎度与除径流功率以外的水力学参数和水动力学参数均存在显着相关性。其中,阻力系数是影响坡面产沙的主要侵蚀动力因子,说明生物结皮的破碎度主要是通过影响坡面阻力进而影响坡面产沙量(Y=42.731-0.991Xf,R2=0.45**)。综上,生物结皮盖度差异较大时,坡面产流主要受其破碎度影响,产沙主要受盖度影响。生物结皮盖度一定时,坡面产流、侵蚀动力及产沙均主要与其破碎度有关,随生物结皮破碎度的增加,坡面径流动力增加,径流阻力系数降低,产沙量增加。
张娜娜[2]（2021）在《黄土高原典型草地近地表特征对坡面土壤侵蚀的影响》文中研究指明1999年以来,为防止严重的土壤侵蚀,大规模植被恢复在黄土高原开展,生态环境得到明显改善。植被是控制水土流失的有效措施之一,植被恢复过程中近地表特征诸如冠层、枯落物、生物结皮和根系等发生了显着变化,然而上述变化阻控土壤侵蚀过程的作用机制仍不清楚。基于此,本文选取黄土高原植被演替中后期典型草地（白羊草和铁杆蒿）,通过逐层去除法,设置5种近地表特征处理,每种处理布设2个径流小区重复处理,连续2年观测记录自然降雨（共计58场降雨,其中29场有效降雨）、植被近地表特征和土壤理化属性的动态变化,系统研究了典型草地近地表特征、土壤理化性状以及坡面产流-产沙特征,阐明了土壤侵蚀过程的响应机制,同时量化了冠层、枯落物、生物结皮、植物根系与径流和泥沙的相互关系,计算了草地近地表因子的减流、减沙贡献率,为系统评估黄土高原草地水土保持效益,构建适用于黄土高原的土壤侵蚀预测模型提供了理论和数据支撑。得到的主要结论如下:（1）白羊草和铁杆蒿草地的土壤理化特征在年内均存在一定波动,但无显着变化规律。整体来看,两种草地的容重和孔隙度基本相同。其中,白羊草和铁杆蒿样地的容重均值分别为1.10和1.12 g/cm3,变化范围分别为0.99～1.19 g/cm3和1.05～1.17g/cm3;总孔隙度平均分别为58.35%和57.75%,变化范围分别为54.99%～62.53%和55.89%～60.45%;二者的平均毛管孔隙度分别为45.40%和46.54%,变化范围分别为42.29%～50.78%和43.71%～49.46%。受根系的影响白羊草和铁杆蒿土壤饱和导水率较高,均值分别是0.27 cm/min和0.17 cm/min,变化范围分别是0.18～0.39 cm/min和0.12～0.27 cm/min。此外,由于根系形态及其分布等差异,白羊草样地的土壤粘结力（8.04k Pa）高于铁杆蒿样地（7.93 k Pa）,二者的变化范围分别为5.51～9.96 k Pa和4.97～9.93k Pa。（2）草地近地表特征在年内随季节变化呈不同程度的增长趋势。7、8和9月白羊草群落盖度、高度、地上生物量和根系生物量分别是48.44、67.11、76.55%,19.5、40.8、69.9 cm,265.0、284.0、365.0 g/m2,4.8、4.9和5.3 kg/m3;铁杆蒿群落盖度、高度和生物量分别是14.97、45.22、54.5%,62.6、67.8、70.1 cm,180.3、252.2、272.1 g/m2,2.2、2.7和3.0 kg/m3,均随季节变化呈增长趋势。枯落物累积盖度及其生物量、生物结皮盖度变化范围分别为14.9%～34.3%、69.4～198.6 g/m2、77.1%～94.8%。此外,白羊草与铁杆蒿样地地上生物量分别与其盖度和株高呈线性或幂函数增加关系,枯落物盖度和生物量以及根系和地上生物量之间均存在线性增加关系。由于植物本身属性和土壤微环境等不同,两种草地的近地表特征也存在一定差异。（3）草地近地表特征的交互作用显着提高了坡面的抗侵蚀作用。随着近地表要素的增加,不同近地表处理（T1～T4）径流小区的产流量和产沙量逐渐降低。对于累积产流量而言,白羊草样地T1～T4处理比裸地（T0）分别减少81.3%、87.5%、53.2%和17.9%,铁杆蒿样地减少了49.4%、19.1%、5.7%和0.6%。对于累积产沙量,白羊草样地分别降低了97.2%、91.9%、64.7%和43.9%,铁杆蒿样地降低了58.3%、17.3%、6.1%和2.5%。此外,草地坡面的产流产沙特征在不同程度上受到近地表特征、土壤属性和降雨特征的影响。其中,两种草地不同处理单位面积产沙量和径流深均随最大30分钟雨强(I30)呈幂函数增加（P<0.01）。然而,由于降雨强度不同以及植被和土壤在短期监测内无显着变化,导致坡面产流产沙与植被和土壤整体无显着相关关系。最后,回归分析结果表明,坡面产沙量可用土壤粘结力、降雨强度和坡面径流量的幂函数进行表征(Sed=103.735coh-4.490Q1.076I300.298,R2=0.710,P<0.001,NES=0.846)。（4）两种典型草地不同近地表要素的减流作用不尽相同。其中,白羊草样地的生物结皮减流量为负值（-26.00 L）,即促进产流,而其他要素均表现为抑制产流,白羊草样地的减流量的变化范围为77.74～146.77 L,铁杆蒿样地为7.73～56.69 L。两种草地的近地表要素均可显着抑制产沙,减沙量的变化范围分别为0.09～0.93 kg和0.62～7.19 kg。进一步分析发现,I30是影响草地近地表要素减流减沙量的关键因素。其中,白羊草样冠层、枯落物、根系以及铁杆蒿冠层和枯落物的减流量均随I30呈幂函数增加（P<0.01或P<0.05）,而两种草地所有近地表要素的减沙量均与I30呈幂函数增加关系（P<0.01或P<0.05）。此外,回归分析结果表明,土壤流失比率与植被盖度、结皮盖度、枯落物生物量及根系生物量系数成反比。（5）整体而言,两种典型草地均可有效地抑制土壤侵蚀过程,但不同近地表要素的减流减沙相对贡献存在一定差异。对于减流而言,白羊草样地的总贡献为82.1%,其中,生物结皮促进产流,其贡献率为-5.4%,其余要素的分别为冠层（46.8%）>枯落物（27.6%）>根系（13.2%）。铁杆蒿的总减流贡献为56.1%,各要素的贡献依次为冠层（25.7%）>枯落物（23.8%）>结皮（4.3%）>根系（2.3%）。对于减沙而言,白羊草和铁杆蒿的总贡献分别为99.4%和97.5%。其中,白羊草样地不同要素的减沙贡献由小到大依次为冠层（32.6%）>枯落物（25.8%）>结皮（22.5%）>根系（18.5%）,铁杆蒿样地的表现为结皮（29.1%）>枯落物（26.8%）>冠层（24.3%）>根系（17.3%）。此外,由于植被群落特征差异,白羊草样地整体的减流效益比铁杆蒿样地高了46.3%,减沙效益高了1.9%。
许海超[3]（2020）在《耕作引起的紫色泥岩破碎对坡面水文过程的影响》文中指出四川盆地紫色土区是典型的岩土二元结构,浅薄的土层直接下伏母岩,泥（页）岩是形成该区土壤的主要母质。由于该区紫色母岩（尤其是紫色泥岩）相对松软且易发生崩解,耕作破碎母岩是紫色泥页岩出露区常见维持土壤生产力的耕作措施。耕作破碎母岩过程会引起土壤-岩屑混合体厚度（Tsr）、土壤岩屑含量（W）、岩屑含量垂直梯度（Gv）的变化,进而会对坡面水文过程造成影响。为揭示耕作引起的母岩破碎对坡面水文过程的影响机制,本文采用模拟耕作试验测定耕作引起的母岩破碎运动,探明耕作深度、覆土厚度、母岩含水率、坡度等对母岩破碎运动的影响机制;在此基础上进行室内模拟降雨试验,基本查明不同坡度条件下Tsr、W、Gv对坡面产流产沙过程的影响。最后,建立了耕作引起的母岩破碎与坡面水文过程的关系。取得了以下几点主要结论:1、探明了耕作引起的母岩破碎和岩屑运动机制耕作引起的母岩破碎和岩屑运动受到人为因素（耕作深度）与自然因素（岩石含水率、覆土厚度、坡度等）的共同影响。随着耕作深度的增大,母岩的破碎程度显着减小,岩屑中粗粒径（>20 mm）比例增加,细粒径（<10 mm）比例下降,而粒径10～20 mm的岩屑比例变化不大。岩石含水率越高,耕作引起的母岩破碎运动越剧烈,且对不同含水率的母岩进行耕作时,岩屑平均位移对不同坡度和耕作深度的响应存在差异。含水率高的母岩,岩屑位移与耕作深度显着负相关,与坡度无显着关联;含水率低的母岩,岩屑位移与耕作深度无显着关系,但与坡度呈显着正相关。不同深层位置岩屑的运动差异很大,深度越大岩屑位移越小。覆土厚度是影响坡面岩屑运动的重要因素,增加覆土厚度可以显着减少耕作引起的岩屑顺坡运动,而且覆土层下不同深层的岩屑运动没有显着差异。此外,坡度对耕作引起的母岩破碎特征以及耕作破碎覆土母岩引起的岩屑运动都无显着影响。2、查明了耕作破碎母岩产生的土壤-岩屑混合体特征对坡面水文过程的影响耕作破碎母岩引起的土壤-岩屑混合体厚度（Tsr）、岩屑含量（W）及岩屑垂直分布变化直接影响土壤的水文性质和可蚀性,进而影响坡面水文过程和侵蚀产沙过程。1)随着Tsr的增大,水流入渗路径的直线距离延长,且优先流路径减少,导致坡面入渗下降,60 mm h-1雨强下,Tsr从24 cm增大到44 cm,稳定入渗率减小了 77.88%;相反,厚度越大的土壤-岩屑混合体表现出的可蚀性越高,44 cm 比 24 cm坡面的侵蚀产沙量增加了 59.28%。2)土壤岩屑含量升高可以增加地表糙度和土体内非毛管孔隙数量,从而增加入渗、减少产流,W=20%和W=40%的坡面比W=0%的坡面稳定入渗率分别增加了 32.18%和86.31%。岩屑含量增加有助于降低土壤可蚀性,W=20%和W=40%坡面比W=0%坡面的侵蚀产沙量分别减少了 54.82%和62.05%。3)在Tsr和W一致的情况下,存在岩屑含量垂直梯度（Gv,下层岩屑含量高时为正值）的坡面产流产沙过程主要受到顶层土壤性质的影响。首先,Gv的存在会导致不同深层土壤入渗差异,而且这种差异会随着Gv的增大逐渐增大,上层土壤直接控制着入渗到土体的水分总量,Gv=10%和Gv=20%的坡面比Gv=0%的坡面入渗量分别减少了 19.92%和23.42%。其次,上层土壤的性质直接影响土壤表面性质,进而影响坡面水流的水动力学特性和土壤侵蚀程度,随着Gv的增大,坡面径流量、径流系数、径流含沙率、水流阻力系数和侵蚀产沙量都逐渐增大。另外,Gv=20%与纯土（CK）坡面的土壤表层状况一致,且二者在稳定入渗率、坡面流水动力特性、侵蚀产沙方面都无显着差异。3、阐明了坡度对土壤-岩屑混合体坡面水文过程的影响机制坡度是影响坡面水文过程的重要因素,但是其作用机制在不同降雨强度下存在差异。坡度增大后,坡面承雨量减小,水流入渗路径的直线距离延长,导致坡面入渗减少、产流增加。坡度直接决定了坡面雨滴降落后的能量转换以及坡面水流的受力特征,随着坡度增大,坡面产汇流过程加快,雨水的径流转化率增加。坡面水流的水动力学特性随坡度的变化在不同雨强下呈现不同规律,流速和雷诺数与坡度的关系存在临界雨强,约为60 mm h-1。随坡度的增大,当雨强小于临界值时,流速逐渐减小,雷诺数无明显变化;当雨强接近临界值时,流速无明显变化,雷诺数呈线性减小趋势;当雨强大于临界值时,流速显着增大,雷诺数呈幂函数变化趋势减小。此外,随着坡度的增加,在坡面流侵蚀力增强的同时坡面物质愈加不稳定,表现为坡面侵蚀产沙量随坡度线性增加。4、初步揭示了耕作破碎母岩对坡面产流产沙的作用机制短期内,耕作破碎母岩可以增加土层厚度和土壤岩屑含量,但不同深层位置岩屑的运动差异很大,覆土层可以有效抑制下部岩屑的运动,所以耕作破碎母岩产生的岩屑分布存在垂直差异;从长期视角来看,耕作破碎母岩可以使基岩面下降,使坡面趋于平缓。耕作破碎母岩后,土壤-岩屑混合体厚度增加和岩屑含量垂直梯度的增大会导致坡面入渗减少、产流增多,径流的侵蚀挟沙能力增强,从而加剧坡面水蚀。但是,耕作破碎母岩引起的土壤岩屑含量（均质分布）增加,以及长期耕作破碎母岩引起的地形趋缓,有助于增加入渗、减少坡面产流、降低水流的侵蚀挟沙能力,从而有助于减少坡面侵蚀。因此,建议在耕作破碎裸岩补充土壤时,使用较小深度进行耕作,减小岩屑的平均粒径,从提升岩屑覆盖的保水保土效果;耕作破碎覆土母岩补充土壤时,在坡面上使用略大于覆土层厚度的深度进行耕作,并在耕作完成后把岩屑上翻或与土壤混匀,将有助于减少坡面土壤侵蚀。
常恩浩[4]（2020）在《黄土高原植被群落恢复演替对坡面侵蚀产沙阻控作用研究》文中研究表明黄土高原水土流失一直是人们广泛关注的焦点,研究坡面单元植被群落演替与径流侵蚀的关系是揭示植被抑制侵蚀作用机理的核心内容。在变化的植被群落环境中,解析群落次生演替过程中地上、地下生态结构变化,阐明植被群落演替过程和坡面水文过程之间的耦合与反馈,划分土壤侵蚀形态,解析植被水土保持潜力,建立植被侵蚀阻控作用评价系统,是当前黄土高原水土流失动力机制和植被调节原理的研究热点内容。本研究以黄土高原退耕坡地植被群落为研究对象,通过野外调查、取样和模拟径流试验,系统研究了植被群落生态演替过程中的结构和功能变化,初步探讨了植被群落演替发展对坡面径流的控制作用机理,阐明了植被群落生态因子在控制侵蚀的综合作用及其归因,基于高精度坡面地形信息,划分了在变化背景条件下的土壤侵蚀形态以及解析了植被群落结构对侵蚀形态的影响。研究的主要结果如下:（1）确定了研究区植被群落演替发展序列。演替早期（0-2年）的特征是一、二年生菊科植物入侵,演替发展至中期（8-16年）,多年生禾本科植物逐渐成为主要物种,演替发展后期（22-40年）,豆科灌丛和落叶小乔木同时出现。植被重要值的研究结果证明了该区域主要演替物种为多年生草本植物（249.4）。研究区植被群落演替发展中伴有较大程度的能量汇集与累积,在演替的1-40年间,仍处于迅速恢复期。（2）基于非线性理论,提出了量化根系结构特征的分维数和量化根系生态功能性的生态位指数。研究区植被群落演替发展的1-40年中,根长分形维数由2.99减小至2.67,这一结果较为客观的阐明了群落演替促进了根系结构逐渐完整化和复杂化。根系生态位指数在垂直维度、水平维度和指标纬度的分布由6.18增大至8.91,根系的生态功能性随着植被群落演替发展明显增强。（3）解析了植被群落演替对坡而径流动力学特征的影响作用。植被群落演替发展1-40年中,坡面径流平均流速由0.203-0.266 m/s减小至0.078-0.180 m/s;径流阻力系数平均增大了 12.5倍。坡面径流流态主要受植被群落地下部分和地上部分的影响。植被重要值（0.87）、物种数（0.84）、腐殖质量（0.82）和微团聚体含量（0.79）对于坡面径流的减速（流速）、消能（功率）和增阻（阻力系数）作用存在较高关联度。单位土壤体内拥有细根长度（根长密度）是影响径流剪切力的重要原因,根系结构的复杂程度（分维数）是提高土壤抗剪强度的主要原因。（4）阐明了植被群落演替对坡面水沙的阻控作用。植被群落演替1-40年中,平均产流量和产沙量分别减小1.58和20.97倍。当植被群落每发生一次优势种的更替,径流量和产沙量减小,累积径流和产沙量斜率分别减小0.79 L/min和17.4 g/min。径流含沙量随着植被群落演替发展而逐级减小,大约从10.27 g/L减小至0.58 g/L。植被群落演替发展的减流效应主要受变化的根长密度（0.81）影响,减沙效应主要受土壤结构特征影响,微团聚体（0.88）是侵蚀过程中主要泥沙来源。根系的结构和功能特征是影响径流含沙量的先驱因素,植被重要值（0.81）和物种数（0.80）起到过滤含沙水流的作用,这是降低径流含沙量的客观因素,而含沙水流中的泥沙颗粒的粗细（d50,0.81）是影响径流含沙量的主观因素。（5）建立了坡面核心地形因子评价系统。植被群落演替减小了侵蚀前后地形的变化幅度。在坡面地形与侵蚀量的关系中,识别了轻度破碎、严重破碎、轻度沉积和严重沉积这4类侵蚀形态。构建了泥沙沉积指数,且与根长分维数、根系生态位指数、植被重要值和土壤颗粒中值粒径d50存在较高的关联度,可以用线性公式Y=AX+B表达。找出了影响侵蚀形态的主要植物为菊科和一、二年生草本植物,代表物种有,茵陈蒿、猪毛蒿、苦苣菜、飞廉、铁杆蒿和狗尾草。构建回归模型通过了显着性检验（p<0.01）,每当代表物种的植被重要值增大1倍,侵蚀过程中泥沙沉积程度增加13.1-34.2%。
刘西乐[5]（2020）在《植被格局对坡面流水动力学特性的影响研究》文中研究表明坡面流是黄土高原坡面水力侵蚀外部侵蚀动力之一,其水动力学特性极易受植被特征、地表土壤特性和降雨的影响。因此,深入研究植被格局和盖度交互作用下坡面流阻力机制,对于黄土高原水蚀研究具有重要指导意义。本研究通过室内模拟放水冲刷试验,以水力学以及应用生态学为基础,探究植被景观异质性对坡面径流水动力学特性影响,并分别建立模拟自然条件下、植被格局和盖度共同影响下坡面流阻力经验公式,为植被格局覆盖下坡面流阻力计算提供新思路,以及对水力学在坡面流的延伸和实践应用起到一定的完善和丰富作用。（1）随机斑块状植被覆盖下,在虚拟层流区,综合阻力系数与雷诺数呈负相关,而在过渡流区,二者关系在临界覆盖度处发生转捩,随覆盖度的增加,二者关系逐步由负相关变为正相关;综合阻力系数与覆盖度呈幂指函数相关,而随淹没度变化趋势则受制于覆盖度。低于临界覆盖度时,二者整体上为负相关,高于临界覆盖度时,综合阻力系数随着淹没度增大先减后增。此外,基于水流阻力等效原则,综合考虑水力坡度、覆盖度、雷诺数、淹没度的影响,建立了坡面流阻力计算模型。（2）相同盖度五种格局下坡面植被斑块的壅水缓流效果在小流量时区分不大,流量较大时格局差异逐渐凸显。不同格局下坡面植被水流均归属于在虚拟层流区和过渡流区;植被斑块方向、破碎度和坡度对植被阻力机制影响十分显着。随着流量增大,带状型下植被阻力系数和等效弗汝德数二者关系由负相关逐渐转为正相关,而长条型恰好相反;综合来看,斑块方向相较于破碎度对坡面水土保持影响更大;就于坡面植被带而言,应沿等高线方向（即与水流垂直的方向）进行植被带铺装,并适当地加大镶嵌分布。（3）格局和盖度交互作用下坡面流阻力机制研究表明:裸坡下阻力系数与弗汝德数二者关系为显着正相关。随植被盖度的增加,植被阻力作用凸显,二者间关系由正相关逐渐转为负相关,阈值在Cr=2.51%附近;整体上达西阻力系数与单位水流功率呈幂函数负相关;阻力系数与覆盖度受制于格局和坡度。引入单位水流功率,从能量和流态角度表征涉及植被格局坡面流阻力系数,该模型决定系数为0.746。通过验证得出该模型可以较好的计算不同格局下的水流阻力,且具有一定的普适性。
陈戎欣[6]（2020）在《人工降雨下草被对坡面径流的调控及临界阈值》文中指出黄土丘陵沟壑区降雨集中且多为暴雨,暴雨所形成的坡面径流是造成黄土丘陵严重水土流失的主要原因,而草地植被对坡面径流有良好的抑制作用,草地植被能够通过改变坡面下垫面条件、土壤入渗率来阻延坡面径流的产生,因此揭示草地植被对坡面产流过程的调控作用对于控制该地区的水土流失具有重大意义。本研究以黄土丘陵沟壑区典型草地坡面为研究对象,通过野外人工降雨,探究坡面降雨-产流过程对不同草被覆盖度的响应规律。研究得出的主要结论如下:（1）坡面流达到稳定产流时间随着草地植被覆盖度的增大所需时间更长,稳定产流时间随着降雨强度的增大而减小,产流时间与降雨强度呈负相关,与草地植被覆盖度呈正相关。在60mm/h降雨强度下,80%覆盖度的坡面产流时间为467s,而120mm/h降雨强度下,裸坡坡面产流时间为56s;在60mm/h降雨强度下,各覆盖度坡面产流时间在89s-467s;90mm/h降雨强度下,产流时间在74s-267s;120mm/h降雨强度下,产流时间在56s-183s。（2）坡面土壤入渗率随着试验的进行逐渐减小,最终趋于稳定。在草地植被覆盖度较高、降雨强度较小的条件下,土壤入渗率的变化不显着;裸坡坡面入渗率变化明显,草地植被覆盖度对土壤入渗率影响显着。（3）坡面径流量受到草地植被覆盖度的影响显着,当草地植被覆盖度高于60%,坡面径流量会显着减少,在60mm/h的降雨强度下,80%覆盖度的坡面相较于裸坡能够抑制95.7%的径流,而在90mm/h降雨强度下,该覆盖度的坡面能够抑制72.2%的径流量;而在120mm/h的降雨强度下,这一抑制率只有54.8%。对于较大的降雨强度来说,草地植被覆盖度对径流的抑制作用已经不显着,需要用多种措施以保持水土。（4）坡面流流速受到草地植被覆盖与降雨强度的显着影响,降雨强度越大,坡面流流速越快,这是因为降雨强度会使得坡面承载雨水量增加,雨滴击溅地表能量更多,土壤表层更容易结皮,使得坡面变得更加光滑,有益于增大坡面流流速。而草地植被覆盖能够有效的抑制坡面流的产生,也会对坡面流流速产生消减作用。（5）坡面流的雷诺数和弗劳德数分别为40.07-695.22和0.33-1.56,阻力系数为1.42-43.53,降雨强度越大,草地植被覆盖度对这些参数的影响逐渐减弱。雷诺数达到稳定的时间随着草地植被覆盖度的增大而延长,是因为植被有效的提高了土壤入渗率,更多的植被对雨水进行了截留。弗劳德数在低降雨强度下变化更为明显,在120mm/h降雨强度下,变化幅度较小。而阻力系数的变化呈现前期增长平缓,后期增长比较迅速,这是由于随着试验的进行,下垫面条件以及细沟流的形态发生了变化,使得阻力系数在试验后期能够增长的更为迅速。（6）对于黄土丘陵沟壑区,结合其气候条件,75.31%的草地植被覆盖是该地区的草地植被覆盖度的阈值,在应对不高于60mm/h的降雨强度时,最高能够有效抑制80%的径流量的产生,在降雨强度不大于90mm/h的情况下,能够有效抑制66.68%的径流量,能够较好的控制该地区发生的水土流失现象。
孙佳乾[7]（2020）在《黄土坡耕地地表粗糙度与作物根茎对坡面流侵蚀影响的水动力学研究》文中指出黄土高原是我国坡耕地主要分布区之一,坡耕地上的水土流失不但会导致耕层破坏、土壤养分流失,造成土地生产力下降,也会导致河流含沙量增大、污染物质跨地区传播等严重危害,因此,研究坡耕地上的土壤侵蚀规律以及地表状况对其的影响具有重要意义。坡耕地上的地表状况主要包括地表粗糙度以及作物覆盖,其中地表粗糙度是指由于人为耕作措施、土壤侵蚀等作用下导致地表呈现出高低起伏的微地形,是影响坡面径流的流速、流态和阻力特征的重要因素之一,并对产流产沙具有重要影响。作物是指人为种植在耕地上的农作物,同样是影响坡耕地土壤侵蚀的重要因子。本研究以粘沙床面上的人工模拟粗糙度、坡耕地上不同耕作措施（掏挖、锄耕、等高耕作）形成的地表粗糙度和三种常见作物（谷子、玉米、大豆）的农作物为研究对象,将无任何耕作措施和作物的平整坡面作为对照组,通过室内动床人工放水冲刷试验的研究方法,对人工模拟粗糙坡面和耕作措施坡面的粗糙度特征、作物坡面的根系特征、坡面径流产流时间、径流流速、径流流态、阻力特征以及侵蚀特性等进行了系统的研究。主要结论如下:（1）人工模拟粗糙坡面上的径流流速低于光滑坡面,且径流流速与地表粗糙度呈负相关关系,说明人工模拟均匀粗糙度具有降低流速的作用。坡度和单宽流量均具有增大流速的作用,且单宽流量对径流流速的促进作用比坡度更显着。坡面流基本呈紊流流态,随着粗糙度增大,雷诺数变化规律表明坡面流流态从紊流向层流过渡。然而由于坡面薄层径流的深度与粗糙度趋于接近,粗糙度对薄层径流的边界条件影响增大,导致坡面流具有明显的紊流特性,这表明明渠流雷诺数不能作为判别坡面流流态的唯一标准。地表粗糙度增大还会降低坡面流的弗劳德数,并增大径流的Darcy-Weisbach阻力系数,证实了人工模拟粗糙坡面具有显着的阻流作用。（2）地表粗糙度可以延缓坡面的产流时间,且这种延缓效应在小坡度和小流量条件下更为显着,并随着坡度和单宽流量的增大而逐渐减弱。粗糙坡面的流速低于平整坡面,且呈现出平整坡（0.331 m/s）>掏挖（0.190 m/s）>等高耕作（0.167 m/s）>锄耕（0.137 m/s）的大小关系。由于地表形态在侵蚀过程中产生变化,地表粗糙度也随之降低,且降低幅度呈现出等高耕作>锄耕>掏挖的趋势,这也表征了不同耕作措施易蚀性的大小。耕作措施坡面流态整体为紊流,且相对于平整坡面,耕作措施可以降低坡面流的紊动性。耕作措施坡面径流总体呈缓流流型,而平整坡面则以急流为主。粗糙坡面的平均阻力系数大于平整坡面,且初始地表粗糙度越大的措施坡面,其地表粗糙度和阻力系数在侵蚀过程中下降幅度也越大。通过比较人工模拟粗糙度和耕作措施对坡面流水力特征的影响,结果表明不同类型地表粗糙度对径流水力特性影响的差异主要源于粗糙坡面对径流阻碍作用的方式以及对径流形态的影响不同造成的。（3）耕作措施坡面的地表粗糙度有增大土壤侵蚀率的作用,这是因为相较于平整坡,粗糙的坡面易引起径流集中,进而导致耕作措施被冲刷破坏。不同耕作措施坡面的土壤侵蚀率大小为:等高耕作（6.762 g/m2 s）>锄耕（4.180 g/m2 s）>掏挖（3.334g/m2 s）>平整坡（3.214 g/m2 s）。坡度和单宽流量与土壤剥蚀率均呈正相关关系,且就增大的幅度而言,依次为等高耕作>锄耕>掏挖>平整坡。坡度、单宽流量和地表粗糙度与土壤剥蚀率呈幂函数关系,且坡度、单宽流量对土壤剥蚀率的影响均大于地表粗糙度对土壤剥蚀率的影响。单位剪切力、切应力、单位水流功率、水流功率在各耕作措施条件下均与土壤剥蚀率呈线性正相关关系,且相关性大小依次为:水流功率>单位剪切力>单位水流功率>切应力。（4）不同作物对坡面产流时间的延迟效果存在差异,产流历时依次为谷子（3.99min）>玉米（2.98 min）>大豆坡面（2.36 min）>平整坡面（1.67 min）。作物产流时间的大小主要受到作物地上部分（地径和种植密度）影响,即地径、种植密度越大,作物地上部分对坡面流的阻流效应越强。作物坡面产流时间随坡度呈先增大后减小的趋势,随单宽流量呈现减小趋势,说明作物根系阻流效应在小坡度上不明显,随着坡度增大,该效应逐渐增强,而坡度到达一定程度后,阻流效应又会随坡度增大而减弱,这是根系系统的阻流效应与坡度和单宽流量的促进效应共同作用的结果。作物有助于降低坡面流的紊动性,作物坡面雷诺数与坡度和单宽流量均呈正相关关系,且单宽流量的影响比坡度更显着。作物坡面径流流态既有急流也有缓流,整体而言以缓流为主。作物可以有效降低坡面径流的弗劳德数,说明作物根系通过降低径流流速减少了径流的惯性力。作物根系可以增大径流阻力,且阻力系数大小依次为:谷子>玉米>大豆>平整坡面。（5）作物的平均根径、根重密度、根长密度、根表面积密度和根体积密度均随生长期而增大,且出苗后0-30天增速较缓,30天之后则呈快速增大趋势。不同作物坡面的根径大小为:大豆>玉米>谷子,根重密度、根长密度、根表面积密度大小均为:谷子>大豆>玉米,根体积密度大小为:大豆>谷子>玉米;作物根径与出苗时间呈对数函数关系,根重密度、根长密度、根表面积密度和根体积密度均与出苗时间呈幂函数关系。各作物坡面产沟时间为谷子>大豆>玉米>平整坡,表明作物坡面具有显着的固土作用,然而随着坡度和单宽流量的增大,作物坡面阻碍细沟发育的能力也随之减弱。作物坡面可以明显减缓坡耕地土壤侵蚀量随坡度和单宽流量增大的趋势,在种植密度为谷子>大豆>玉米的作物坡面上,减蚀能力依次为谷子>大豆>玉米,仅考虑单株植被的减蚀能力,则是玉米>大豆>谷子。这说明作物坡面的减蚀作用既取决于作物种类,也与其种植密度密切相关。作物坡面的土壤剥蚀率与坡度和单宽流量呈正相关的幂函数关系,且随着坡度和单宽流量增大,作物坡面上土壤剥蚀率增幅要小于平整坡面。作物平均根径、根重密度、根长密度、根表面积密度和根体积密度均与土壤剥蚀率呈负相关的指数函数关系,且根长密度和根表面积密度与土壤剥蚀率的相关性更显着,其中根径在0-1 mm范围内的根系是根系系统影响土壤剥蚀率的主要因素。（6）通过比较耕作措施处理下的粗糙坡面与作物坡面在侵蚀过程中径流水力特性和侵蚀特性的差异,发现耕作措施和作物坡面均可以有效演化产流时间、降低径流流速,且耕作措施的阻流效果更显着,其内因在于耕作措施坡面径流的阻力系数大于作物坡面,说明耕作措施粗糙地表阻碍径流产流的作用大于作物地径对径流的分离绕流作用,且该过程受到时间的影响。粗糙坡面随时间的这一演化规律可能是造成以往研究中地表粗糙度侵蚀特性研究结果相悖的原因。
李婧[8]（2019）在《坡面水-沙-氮磷迁移过程与调控试验研究》文中指出水土流失是全球关注的重大生态环境问题,它不仅造成土壤肥力降低,土地退化,影响制约作物生产,还会引起土壤养分流失,造成非点源污染,污染江河径流。黄土高原是我国水土流失最为严重的地区,也是黄河泥沙的主要来源区域,同时也是造成水体污染的主要策源地。因此,本文通过模拟降雨试验,分析黄土坡面降雨-产流-产沙过程及其空间变化特征,阐明不同降雨条件下坡面初始产流时间、入渗能力、坡面流速等水力学参数的变化,以及降雨条件改变对产流产沙的影响,揭示黄土坡面的产流产沙规律。在此基础上增加草被覆盖措施,分析不同草被覆盖宽度与草被格局下的坡面产流-产沙-氮磷迁移过程,阐明不同草被覆盖措施布局对坡面产流-产沙-氮磷过程的调控作用,建立草被覆盖坡面产流-产沙-氮磷之间的响应关系,量化草被覆盖措施对产流-产沙-氮磷输出的效应,取得了以下研究成果:（1）定量阐明了坡面产沙随雨强增大的增幅高于坡面产流的增幅,坡面产沙对雨强变化更为敏感。1.0mm/min、1.5mm/min和2.0mm/min雨强下坡面的稳定入渗率分别为0.47mm/min、0.51mm/min和0.53mm/min。雨强与坡面初始产流时间之间呈现出幂函数关系,随着降雨强度的增加,坡面径流的初始产流时间逐渐减小,1.5mm/min和2.0mm/min雨强下的坡面初始产流时间分别是1.0mm/min雨强下的1/2和1/5。降雨强度对坡面产沙量的影响大于其对坡面产流量的影响,2.0mm/min雨强下的坡面产流量分别是1.0mm/min和1.5mm/min雨强的1.68倍和1.27倍,而产沙量分别是17.1倍和5.23倍。（2）阐明了降雨条件下细沟发育过程及坡面流速沿坡面分布特征,细沟流的形成加大了坡面平均流速。坡面流速从坡顶至坡底沿程呈现出逐渐增大的趋势。随着雨强的增加,坡面平均流速呈现出指数上升的趋势。2.0 mm/min雨强坡面平均流速是1.0 mm/min和1.5 mm/min雨强坡面的4.1倍和3.7倍。坡面细沟的流速沿程变化从坡顶至坡底可分为缓慢增加阶段（7～13m）、平稳过渡阶段（3～7m）、快速上升阶段（0～3m）。坡面细沟的流速明显高于坡面平均流速,且主沟内的流速大于支沟的流速。随着雨强的增加,坡面流速分布逐渐分散,主沟内流速逐渐增大。坡面细沟主要分布在坡面下部,降雨强度越大坡面细沟发育越强。随着雨强的增加,坡面侵蚀细沟的数量逐渐增加,分布逐渐分散,连通度逐渐增强。1.0 mm/min雨强下坡面仅发育1条细沟,位于坡面0～1.6m的处;1.5 mm/min雨强下坡面发育有2条细沟,位于坡面0～3m处;2.0 mm/min雨强下坡面发育有5条细沟,分别在坡面中上部区域8～9m的位置和下部区域0～4m的位置。当坡度一定时,随着降雨强度的增大,坡面侵蚀细沟发育的沟头位置逐渐向坡面上部移动。（3）揭示了草被宽度及其空间格局削减坡面产流产沙的作用机制。草被对坡面产沙的调控作用大于对产流的调控作用。在1米、2米和3米覆盖宽度下,草被对坡面产流量的平均削减率分别为29%、38%和49%,削减率增长幅度约10%;草被对坡面产沙量的平均削减率分别为37%、57%和79%,削减率增长幅度约20%。草被坡下格局对坡面产流产沙的调控作用明显大于其在坡上格局。以1米覆盖宽度草被为例,坡下布置L1格局草被对坡面产流产沙量的削减率分别为40%和54%,而坡上布置U1格局草被对坡面产流产沙量的削减率仅分别为15%和8%。（4）揭示了草被宽度及其空间布置通过削减坡面产流产沙量来调控坡面氮磷养分流失的作用机制。随着草被覆盖宽度的增加,径流和泥沙中的氮磷的流失量减少,但其随径流和泥沙迁移的流失浓度差异不显着。在相同草被覆盖宽度条件下,当草被从坡下位置移至坡上位置时,坡面氮磷流失量增大,但随径流泥沙迁移的浓度差异不显着。草被覆盖坡面的累积氮磷流失量与累积产流量、累积产沙量间具有良好的线性关系。且当草被宽度一定时,坡下格局的氮磷流失速率最小,累积流失量最少,坡下布置草被带具有削减径流减少氮磷流失量的作用,随着草被带宽的增加其拦截泥沙能力逐渐增强。试验条件下的土壤氮磷输移主要以随泥沙输出为主。不同覆盖宽度、覆盖格局的草被对坡面径流中氮磷的削减作用大小排序依次为L3>L2>L1>U3>IU2>ML1>IL2>M2>U2>MU1>U1,减少的平均值分别为 62%、58%、49%、45%、44%、43%、43%、38%、32%、30%、25%;不同覆盖宽度、覆盖格局的草被对坡面对随泥沙流失的氮磷削减作用大小排序依次为L3>L2>U3>IL2>L1>IU2>M2>U2>ML1>MU1>U1,减少率的平均值分别为 91%、72%、71%、63%、55%、54%、53%、44%、44%、37%、22%。草被带对随泥沙流失的氮磷削减作用明显优于其对随径流流失的氮磷削减作用,草被在坡下布置更有利于减少径流、泥沙和氮磷养分的流失。
宋明焕[9]（2019）在《人工模拟降雨条件下覆被坡面水沙过程及土壤侵蚀动力学特性分析》文中研究说明土壤侵蚀是当前世界性的环境问题之一。世界各国都存在着不同程度的土壤侵蚀,但中国却是世界上土壤侵蚀最严重的国家之一。永定河上游流域地处半干旱半湿润的蒙古高原与华北平原过渡地带,是我国半干旱半湿润生态系统的典型区域,该区域植被状况较差,大部分地区降水量偏少且时空分布极不均匀,存在着山地植被破坏、水源涵养功能差、河水含沙量大、地表水资源功能性短缺等问题,土壤侵蚀状况较为严重,极大地影响了该区域的生态系统平衡。因此,开展土壤侵蚀--水沙过程及其机制研究对永定河上游生态系统恢复重建和生态环境良性建设十分必要。本研究以永定河上游典型区域--清水河流域为研究区域,采用室内人工模拟降雨的研究方法,系统分析清水河流域不同覆被条件（灌草、纯灌、纯草、裸坡）和不同雨强条件（30mm/h、45mm/h、60mm/h、75mm/h、90mm/h）下的坡面水沙运移过程及其水动力学特征,进而剖析坡面土壤侵蚀的响应机制及其内在机理,以为永定河上游流域的水土流失规律研究提供理论基础,为永定河上游流域生态系统恢复和绿色发展提供理论依据。研究的主要结论如下:（1）分析了不同雨强、不同覆被条件下坡面产流产沙过程。各实验条件下坡面产流率随时间变化均呈现先增加后趋于稳定的趋势,坡面产沙率随时间呈现出先增加后减少的趋势;同一覆被不同雨强条件下,径流率、产沙率均随雨强增大而增加;同一雨强不同覆被条件下,灌草组的径流率、产沙率最低,其次为纯草、纯灌、裸坡;每种覆被条件下坡面流累积产沙量与累积产流量均呈良好的正相关关系。（2）分析了不同雨强、不同覆被条件下坡面流水力学参数变化规律。植被覆盖对坡面流具有良好的减速效益,各覆被条件的减速效益为:纯灌>纯草>灌草;不同覆被下坡面平均径流深大小顺序为:纯草>灌草>纯灌>裸坡;不同覆被条件下坡面流的径流雷诺数范围为2.25-42.65,均为层流;弗劳德数值范围为0.20-0.88,均属于缓流;相关分析结果表明曼宁糙率系数、阻力系数均与产沙量有着良好的负相关关系。（3）分析了不同雨强、不同覆被条件下坡面流侵蚀动力学机理。每种覆被条件下,随着雨强增大,各侵蚀动力学参数均会随之增加。不同覆被条件下坡面平均径流剪切力的大小为:纯灌>纯草>灌草>裸坡;平均径流功率的大小为:灌草>纯草>纯灌>裸坡;平均单位径流功率的大小为:裸坡>灌草>纯草>纯灌;平均断面单位能量大小顺序为:纯灌>纯草>灌草>裸坡。每种覆被条件下的各侵蚀动力学参数均与对应条件下的产沙量呈良好的线性相关。因此,该区域土壤侵蚀受到降雨强度和覆被情况的影响,降雨强度越大侵蚀越剧烈,而植被覆盖能有效地减缓土壤侵蚀。
杨坪坪[10]（2019）在《坡面薄层流水动力学特性研究》文中认为研究坡面薄层流水动力学特性是研究水力侵蚀的基础。然而由于流态的复杂性和观测手段的限制,目前对坡面薄层流流速及结构特征的认识十分有限,对多因素交互影响下薄层流动力特性的变化尚未达成一致认识。本文采用高频粒子图像测速系统（Particle Image Velocimetry,PIV）,探讨了纵垂面坡面薄层流的二维时均流速剖面特征,比较分析其与明渠水流的异同;进一步探究了单株模拟植被上游对称面的薄层流结构特征。通过开展人工模拟降雨试验,系统研究了地表粗糙度、模拟降雨、模拟植被影响下的坡面薄层流水动力学参数的变化规律,并比较了坡面薄层流总阻力与各个阻力分量之间的关系。主要结论如下:1、由雷诺应力分布拟合得到的摩阻流速u*可有效用于坡面薄层流流速剖面及特征参数的估算,据此,流速剖面可划分为受粘性应力影响的内区及受雷诺应力影响的外区,且内外区的界线可变。从床面至水面的流速特征,可划分为4个亚区:粘性底层、缓冲层、对数区及半深度区。根据内外区界限位置y/H,积分常熟C和阻尼系数A的性质,得到本实验条件下薄层流区分于明渠流的水深临界值为1.8 cm;2、提取单株模拟植物上游薄层行近流的时均和瞬时流速特征,通过概率密度函数的曲线特征发现薄层流中的两种流动状态,即回流和下降流,其中下降流由于薄层流动量较小而不能穿过紧贴床面的涡旋,从而直接冲击床面形成,因而本文认为其为存在于薄层流的特殊流动模式。观测并分析时均流场的马蹄涡（Horseshore Vortex,HV）结构特征,阐明其随柱体雷诺数（ReD）变化而呈现3个阶段的运动状态变化,同时验证了地表粗糙度对HV的显着性影响;3、通过开展人工模拟降雨试验发现,坡面薄层流阻力系数与地表粗糙度呈正比关系,与雷诺数Re、雨强呈反比例关系,随着雨强的增加阻力系数减小,降雨具有“减阻”的效果。当坡面有植被时,坡面流阻力系数与Re之间呈正相关,而对于裸坡两者呈负相关。通过配对t检验表明颗粒阻力与降雨阻力,颗粒阻力与植被阻力线性叠加结果显着小于总阻力,证明线性叠加原理不适用于坡面流阻力的计算中;4、分析了植被的盖度与空间格局对坡面薄层流的影响,盖度对坡面薄层流的影响大于植被空间格局对坡面薄层流的影响,随着坡度的增加植被空间格局的作用逐渐减小。当盖度一定时,空间均匀分布（角尺度为0）格局对坡面薄层流产生的阻力最大。以上研究成果可为土壤侵蚀机理奠定理论基础,同时,为森林经理提供一定的技术支持。
二、森林对坡面流的影响研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、森林对坡面流的影响研究（论文提纲范文）
（1）生物结皮分布格局对黄土丘陵区坡面产沙的影响及机制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 生物结皮的形成、发育与空间分布特征研究进展 |
| 1.2.1 生物结皮的形成与发育 |
| 1.2.2 生物结皮的分布及影响因素 |
| 1.3 生物结皮对坡面产流及产沙的影响研究进展 |
| 1.3.1 生物结皮对坡面产流的影响 |
| 1.3.2 生物结皮对坡面流水动力特性的影响 |
| 1.3.3 生物结皮对坡面产沙的影响 |
| 1.4 景观生态学中景观指数研究进展 |
| 1.5 黄土高原生物结皮分布格局的研究进展 |
| 第二章 研究目标、内容与方法 |
| 2.1 研究目标 |
| 2.2 研究内容 |
| 2.3 材料与方法 |
| 2.3.1 黄土丘陵区生物结皮分布特征 |
| 2.3.2 生物结皮分布格局对坡面产沙的影响 |
| 2.3.3 观测指标及方法 |
| 2.3.4 数据处理 |
| 第三章 生物结皮分布格局的量化表征 |
| 3.1 空间粒度变化对生物结皮分布格局特征的影响 |
| 3.2 景观指数筛选 |
| 3.2.1 景观指数描述性统计分析 |
| 3.2.2 景观指数的相关性分析 |
| 3.2.3 景观指数的因子分析和聚类分析 |
| 3.3 不同盖度的生物结皮分布特征 |
| 3.4 不同分布格局的生物结皮分布特征 |
| 3.4.1 生物结皮分布特征 |
| 3.4.2 藻、藓结皮分布特征 |
| 3.5 讨论 |
| 3.5.1 空间粒度变化对生物结皮分布格局特征的影响 |
| 3.5.2 生物结皮分布格局的景观指数筛选 |
| 3.5.3 不同盖度的生物结皮分布特征 |
| 3.5.4 不同分布格局的生物结皮分布特征 |
| 3.6 小结 |
| 第四章 生物结皮分布格局对坡面产流和坡面水动力学特性的影响 |
| 4.1 不同盖度下生物结皮分布格局对坡面产流的影响 |
| 4.1.1 不同盖度生物结皮对坡面初始产流时间的影响 |
| 4.1.2 不同盖度生物结皮对坡面径流流速的影响 |
| 4.1.3 不同盖度生物结皮对坡面累积产流量的影响 |
| 4.1.4 不同盖度生物结皮对坡面径流率的影响 |
| 4.1.5 不同盖度下生物结皮景观指数与坡面径流率的量化关系 |
| 4.1.6 不同盖度下生物结皮坡面流水动力特性 |
| 4.2 同一盖度下生物结皮分布格局(带状、棋盘、随机)对坡面产流的影响 |
| 4.2.1 同一盖度下生物结皮分布格局对坡面初始产流时间的影响 |
| 4.2.2 同一盖度下生物结皮分布格局对坡面径流流速的影响 |
| 4.2.3 同一盖度下生物结皮分布格局对坡面累积产流量的影响 |
| 4.2.4 同一盖度下生物结皮分布格局对坡面径流率的影响 |
| 4.2.5 同一盖度下生物结皮景观指数与坡面径流率的关系 |
| 4.2.6 不同分布格局的生物结皮坡面流水动力特性 |
| 4.3 生物结皮破碎度对坡面产流的影响 |
| 4.3.1 生物结皮破碎度对坡面初始产流时间的影响 |
| 4.3.2 生物结皮破碎度对径流流速的影响 |
| 4.3.3 生物结皮破碎度对坡面累积产流量的影响 |
| 4.3.4 生物结皮破碎度对坡面径流率的影响 |
| 4.3.5 生物结皮破碎度与坡面径流率的量化关系 |
| 4.3.6 不同破碎度的生物结皮坡面流水动力特性 |
| 4.4 讨论 |
| 4.4.1 不同盖度的生物结皮分布格局对坡面产流及其坡面流水动力特性的影响 |
| 4.4.2 同一盖度的生物结皮分布格局对坡面产流及其坡面流水动力特性的影响 |
| 4.4.3 生物结皮破碎度对坡面产流及其坡面流水动力特性的影响 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 生物结皮分布格局对坡面产沙的影响及机制 |
| 5.1 不同盖度下生物结皮分布格局对坡面产沙的影响及机制 |
| 5.1.1 不同盖度下生物结皮分布格局对坡面累积产沙量的影响 |
| 5.1.2 不同盖度下生物结皮分布格局对坡面土壤侵蚀速率的影响 |
| 5.1.3 不同盖度下生物结皮景观指数、坡面流水动力特性、土壤侵蚀速率的相互关系 |
| 5.2 同一盖度下生物结皮分布格局(带状、棋盘、随机)对坡面产沙的影响及机制 |
| 5.2.1 同一盖度下生物结皮分布格局对坡面累积产沙量的影响 |
| 5.2.2 同一盖度下生物结皮分布格局对坡面土壤侵蚀速率的影响 |
| 5.2.3 同一盖度下生物结皮分布格局与坡面流水动力特性、土壤侵蚀速率的相互关系 |
| 5.3 生物结皮破碎度对坡面产沙的影响及机制 |
| 5.3.1 生物结皮破碎度对坡面累积产沙量的影响 |
| 5.3.2 生物结皮破碎度对坡面土壤侵蚀速率的影响 |
| 5.3.3 生物结皮破碎度与坡面流水动力特性、土壤侵蚀速率的相互关系 |
| 5.4 讨论 |
| 5.4.1 不同盖度下的生物结皮分布格局对坡面产沙的影响及机制 |
| 5.4.2 同一盖度下的生物结皮分布格局对坡面产沙的影响及机制 |
| 5.4.3 生物结皮破碎度对坡面产沙的影响及机制 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（2）黄土高原典型草地近地表特征对坡面土壤侵蚀的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题目的及意义 |
| 1.2 选题依据 |
| 1.3 国内外研究概况 |
| 1.3.1 植被近地表因子对土壤侵蚀的影响 |
| 1.3.2 土壤性状对坡面土壤侵蚀的影响 |
| 1.3.3 植被恢复对土壤侵蚀过程的影响 |
| 1.4 小结 |
| 第二章 研究内容与方法 |
| 2.1 研究内容 |
| 2.2 .试验设计与方法 |
| 2.2.1 试验区概况 |
| 2.2.2 实验处理及径流小区布设 |
| 2.2.3 近地表特征监测 |
| 2.2.4 降雨特征监测及径流泥沙收集 |
| 2.2.5 数据处理 |
| 2.3 植被近地表因子减流减沙贡献率计算 |
| 2.4 技术路线 |
| 第三章 典型草地土壤理化性状季节变化 |
| 3.1 土壤结构指标 |
| 3.1.1 容重 |
| 3.1.2 孔隙度 |
| 3.2 土壤抗侵蚀能力指标 |
| 3.2.1 饱和导水率 |
| 3.2.2 粘结力 |
| 3.3 小结 |
| 第四章 草地群落近地表特征季节变化 |
| 4.1 群落地上特征季节变化 |
| 4.1.1 群落盖度、高度和生物量季节变化 |
| 4.1.2 枯落物季节变化 |
| 4.1.3 生物结皮盖度季节变化 |
| 4.2 群落地下特征季节变化 |
| 4.2.1 根系生物量季节变化 |
| 4.2.2 根冠比及其相互关系 |
| 4.3 小结 |
| 第五章 典型草地产流产沙特征 |
| 5.1 产流特征 |
| 5.1.1 各处理产流特征 |
| 5.1.2 植被特征对产流的影响 |
| 5.1.3 土壤理化性状对产流的影响 |
| 5.2 产沙特征 |
| 5.2.1 各处理产沙特征 |
| 5.2.2 植被特征对产沙量的影响 |
| 5.2.3 土壤理化性状对产沙的影响 |
| 5.3 产流产沙相互关系 |
| 5.3.1 白羊草各处理产流产沙相互关系 |
| 5.3.2 铁杆蒿各处理产流产沙相互关系 |
| 5.3.3 产流产沙拟合 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 典型草地近地表特征减流减沙贡献 |
| 6.1 近地表特征减流量 |
| 6.1.1 近地表特征减流量 |
| 6.1.2 雨强对近地表特征减流量的影响 |
| 6.2 近地表特征减沙量 |
| 6.2.1 近地表特征减沙量 |
| 6.2.2 雨强对近地表特征减沙量的影响 |
| 6.2.3 基于C因子的土壤流失比率 |
| 6.3 近地表特征减流贡献 |
| 6.4 近地表特征减沙贡献 |
| 6.5 小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简介 |
（3）耕作引起的紫色泥岩破碎对坡面水文过程的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题的背景及意义 |
| 1.1.1 选题背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 耕作侵蚀研究进展 |
| 1.2.2 耕作破碎母岩及其引起的岩屑运动研究进展 |
| 1.2.3 土壤碎石(岩屑)对坡面水文过程的影响研究进展 |
| 1.2.4 目前研究存在的不足与问题 |
| 1.3 研究内容与预期目标 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 预期目标 |
| 1.3.3 拟解决的关键科学问题 |
| 1.3.4 技术路线 |
| 第2章 研究方法与试验方案 |
| 2.1 研究区概况 |
| 2.2 研究方法 |
| 2.2.1 模拟耕作试验 |
| 2.2.2 人工模拟降雨试验 |
| 第3章 耕作引起的母岩破碎和岩屑运动特征 |
| 3.1 砾石示踪法测定母岩破碎运动的可靠性验证 |
| 3.1.1 砾石示踪法测定结果 |
| 3.1.2 基岩染色示踪法测定结果 |
| 3.1.3 两种示踪方法的结果对比 |
| 3.2 耕作引起的母岩破碎特征 |
| 3.2.1 不同坡度上耕作引起的母岩破碎特征 |
| 3.2.2 不同耕作深度引起的母岩破碎特征 |
| 3.3 耕作破碎母岩引起的岩屑运动特征 |
| 3.3.1 耕作破碎裸岩产生的岩屑平均位移 |
| 3.3.2 耕作破碎裸岩引起的不同深层岩屑的运动特征 |
| 3.3.3 耕作破碎覆土母岩引起的岩屑和土壤运动特征 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 耕作引起的土壤-岩屑混合体厚度变化对坡面水文过程的影响 |
| 4.1 土壤-岩屑混合体厚度对坡面入渗的影响 |
| 4.1.1 入渗过程 |
| 4.1.2 入渗参数 |
| 4.2 土壤-岩屑混合体厚度对坡面产流的影响 |
| 4.2.1 初始产流时间 |
| 4.2.2 径流率和径流含沙率 |
| 4.2.3 径流量和径流系数 |
| 4.3 土壤-岩屑混合体厚度对坡面流水动力特性的影响 |
| 4.3.1 流速 |
| 4.3.2 水动力参数 |
| 4.4 土壤-岩屑混合体厚度对坡面产沙的影响 |
| 4.4.1 产沙过程 |
| 4.4.2 产沙量 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 耕作引起的岩屑含量变化对坡面水文过程的影响 |
| 5.1 岩屑含量对坡面入渗的影响 |
| 5.1.1 入渗过程 |
| 5.1.2 入渗参数 |
| 5.2 岩屑含量对坡面产流的影响 |
| 5.2.1 初始产流时间 |
| 5.2.2 径流率和径流含沙率 |
| 5.2.3 径流量和径流系数 |
| 5.3 岩屑含量对坡面流水动力特性的影响 |
| 5.3.1 流速 |
| 5.3.2 水动力参数 |
| 5.4 岩屑含量对坡面产沙的影响 |
| 5.4.1 产沙过程 |
| 5.4.2 产沙量 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 耕作引起的岩屑垂直分布对坡面水文过程的影响 |
| 6.1 岩屑垂直分布对坡面入渗的影响 |
| 6.1.1 入渗过程 |
| 6.1.2 入渗参数 |
| 6.2 岩屑垂直分布对坡面产流的影响 |
| 6.2.1 初始产流时间 |
| 6.2.2 径流率和径流含沙率 |
| 6.2.3 径流量和径流系数 |
| 6.3 岩屑垂直分布对坡面流水动力特性的影响 |
| 6.3.1 流速 |
| 6.3.2 水动力参数 |
| 6.4 岩屑垂直分布对坡面产沙的影响 |
| 6.4.1 产沙过程 |
| 6.4.2 产沙量 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 坡度对土壤-岩屑混合体坡面水文过程的影响 |
| 7.1 坡度对坡面入渗的影响 |
| 7.1.1 入渗过程 |
| 7.1.2 入渗参数 |
| 7.2 坡度对坡面产流的影响 |
| 7.2.1 初始产流时间 |
| 7.2.2 径流率和径流含沙率 |
| 7.2.3 径流量和径流系数 |
| 7.3 坡度对坡面流水动力特性的影响 |
| 7.3.1 流速 |
| 7.3.2 水动力参数 |
| 7.4 坡度对坡面产沙的影响 |
| 7.4.1 产沙过程 |
| 7.4.2 产沙量 |
| 7.5 本章小结 |
| 第8章 耕作破碎母岩对坡面产流产沙的影响机制 |
| 8.1 耕作破碎裸露母岩对坡面产流产沙的影响机制 |
| 8.2 耕作破碎覆土母岩对坡面产流产沙的影响机制 |
| 8.3 本章小结 |
| 第9章 结论与展望 |
| 9.1 主要结论 |
| 9.2 创新点 |
| 9.3 研究不足与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（4）黄土高原植被群落恢复演替对坡面侵蚀产沙阻控作用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 黄土高原植被群落生态恢复 |
| 1.2.2 植被对降雨、径流和泥沙的调控作用 |
| 1.2.3 坡面水蚀过程微地貌发育与泥沙沉积 |
| 1.3 研究目的 |
| 1.4 研究内容 |
| 1.4.1 植被群落生态演替序列及生态因子结构特征研究 |
| 1.4.2 坡面植被恢复演替对径流水动力的影响研究 |
| 1.4.3 植被群落演替对坡面产流产沙的阻控作用研究 |
| 1.4.4 植被群落演替对侵蚀地形变化的调控作用以及侵蚀形态识别 |
| 1.5 主要创新点 |
| 1.6 技术路线 |
| 2 研究区概况与方法 |
| 2.1 研究区概况 |
| 2.2 研究区暴雨频率概述 |
| 2.3 实验小区装置及布设 |
| 2.4 植被调查与土壤样品采集 |
| 2.5 室内样品测试分析 |
| 3 植被群落演替序列及其地上、地下生态结构发展 |
| 3.1 植被群落演替序列与植被重要值 |
| 3.1.1 植被群落演替序列 |
| 3.1.2 植被重要值 |
| 3.2 植被群落演替生态特征 |
| 3.2.1 植被生态指标累积曲线 |
| 3.2.2 多样性、均匀度、丰富度和优势度指标 |
| 3.2.3 土壤结构特征随植被群落演替的变化特征 |
| 3.3 不同演替阶段群落根系生态特征 |
| 3.3.1 根生物量、根长、根直径和根数量 |
| 3.3.2 不同演替阶段群落根系级配组成 |
| 3.3.3 基于非线性理论的根系结构和功能特征 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 坡面径流动力学特性试验研究 |
| 4.1 植被群落演替对坡面径流流态的影响 |
| 4.1.1 径流雷诺数的变化特征 |
| 4.1.2 径流弗劳德数的变化特征 |
| 4.2 植被群落演替对坡面径流流速的影响 |
| 4.3 植被群落演替对坡面径流阻力的影响 |
| 4.4 植被群落演替对坡面径流剪切力的影响 |
| 4.5 植被群落演替对坡面径流功率的影响 |
| 4.6 基于灰色关联理论的坡面径流水动力学的影响程度分析 |
| 4.6.1 径流雷诺数 |
| 4.6.2 径流弗劳德数 |
| 4.6.3 径流流速 |
| 4.6.4 径流阻力 |
| 4.6.5 径流剪切力 |
| 4.6.6 径流功率 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 不同植被群落恢复演替阶段坡面侵蚀产沙过程 |
| 5.1 不同放水流量下的植被群落坡面径流特征分析 |
| 5.1.1 放水流量4L/min |
| 5.1.2 放水流量8L/min |
| 5.1.3 放水流量16L/min |
| 5.2 不同放水流量下的植被群落坡面侵蚀产沙特征分析 |
| 5.2.1 放水流量4L/min |
| 5.2.2 放水流量8L/min |
| 5.2.3 放水流量16L/min |
| 5.3 坡面径流能耗与土壤剥蚀作用的关系 |
| 5.3.1 坡面径流能耗分析 |
| 5.3.2 土壤剥蚀率分析 |
| 5.3.3 累积径流能耗与累积剥蚀量相关分析 |
| 5.4 植被群落坡面水沙关系分析 |
| 5.4.1 径流含沙量的变化特征 |
| 5.4.2 径流含沙量与侵蚀产沙量相关关系分析 |
| 5.5 基于灰色关联理论的植被群落演替对坡面侵蚀产沙影响分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 植被恢复演替条件下坡面侵蚀形态变化及植被调控作用研究 |
| 6.1 坡面土壤侵蚀地形特征 |
| 6.1.1 地形特征点云获取及DEM(Digital Elevation Model)的生成 |
| 6.1.2 侵蚀地形因子简介与计算方法 |
| 6.1.3 侵蚀地形核心因子筛选 |
| 6.2 坡面侵蚀形态特征及其分类 |
| 6.2.1 侵蚀过程中核心地形因子变化特征 |
| 6.2.2 坡面侵蚀形态分类识别 |
| 6.3 植被群落特征与坡面侵蚀形态的响应 |
| 6.3.1 基于坡面核心地形因子的泥沙沉积指数灰色关联分析 |
| 6.3.2 高关联度生态因子与泥沙沉积指数相关分析 |
| 6.3.3 植被群落科属结构和植被类型对侵蚀形态的影响 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论与建议 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 建议 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间主要研究成果 |
（5）植被格局对坡面流水动力学特性的影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 坡面流特性及问题 |
| 1.2.2 植被特征对坡面流水动力学特性的影响 |
| 1.2.3 植被空间格局对坡面流水动力学特性的影响 |
| 1.2.4 植被条件下单位水流功率 |
| 第二章 研究内容与方法 |
| 2.1 研究目标与内容 |
| 2.1.1 研究目标 |
| 2.1.2 研究内容 |
| 2.2 技术路线 |
| 2.3 研究方案 |
| 2.3.1 试验设计方案 |
| 2.3.2 试验装置 |
| 2.3.3 试验参数计算 |
| 2.3.4 试验步骤 |
| 第三章 随机斑块状植被覆盖下的坡面流阻力特性研究 |
| 3.1 理论分析 |
| 3.2 植被斑块覆盖下坡面水流机理分析 |
| 3.3 随机斑块状植被覆盖下坡面流阻力机制 |
| 3.3.1 流量和覆盖度对颗粒阻力占比的影响 |
| 3.3.2 颗粒阻力占比与水深的关系 |
| 3.3.3 阻力系数与雷诺数的关系 |
| 3.3.4 淹没度对阻力系数的影响 |
| 3.3.5 覆盖度对阻力系数的影响 |
| 3.4 随机斑块状分布下阻力计算公式 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 植被景观异质性对坡面流水动力学特性影响研究 |
| 4.1 “水跃”和横向径流现象分析 |
| 4.2 格局缓流效果分析 |
| 4.3 格局作用下坡面流流区归属 |
| 4.4 格局对植被阻力规律影响分析 |
| 4.4.1 水力参数计算 |
| 4.4.2 植被阻力系数与等效水力半径的关系 |
| 4.4.3 植被阻力系数与等效雷诺数的对数关系 |
| 4.4.4 植被阻力系数与等效弗汝德数的对数关系 |
| 4.5 斑块方向和破碎程度对阻力特征影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 格局和盖度交互作用下坡面流阻力机制研究 |
| 5.1 水力要素关系 |
| 5.1.1 平均流速 |
| 5.1.2 平均水深 |
| 5.1.3 单位水流功率 |
| 5.2 格局和覆盖度交互作用下坡面流阻力机制 |
| 5.2.1 不同盖度下格局对阻力系数和弗汝德数关系的影响 |
| 5.2.2 不同盖度下单位水流功率和阻力系数关系分析 |
| 5.2.3 坡度、盖度和格局对阻力系数的影响 |
| 5.3 格局和覆盖度交互作用下坡面流阻力统一计算模型 |
| 5.4 模型验证 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 研究结论 |
| 6.1.1 随机斑块状植被覆盖下的坡面流阻力特性研究 |
| 6.1.2 植被景观异质性对坡面流水动力学特性的影响 |
| 6.1.3 基于单位水流功率指标的坡面流阻力统一计算模型 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（6）人工降雨下草被对坡面径流的调控及临界阈值（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究目的与意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 草地植被对产流特征调控的影响 |
| 1.2.2 草地植被对坡面径流水力学特性的影响 |
| 1.2.3 草地植被覆盖度调控径流的临界阈值 |
| 1.2.4 降雨强度对坡面产流的影响 |
| 1.2.5 坡度对坡面产流的影响 |
| 1.2.6 存在的主要问题与发展趋势 |
| 2 研究区概况与试验设计 |
| 2.1 研究区概况 |
| 2.1.1 地理概况 |
| 2.1.2 气候特征 |
| 2.1.3 土壤与植被特征 |
| 2.2 研究内容 |
| 2.3 研究方法 |
| 2.3.1 试验装置与设计 |
| 2.3.2 人工降雨试验研究方法 |
| 2.3.3 坡面流水力学参数测定 |
| 2.3.4 坡面流水力参数的计算方法 |
| 2.4 技术路线 |
| 3 坡面径流过程中草地植被的调控作用 |
| 3.1 不同草地植被覆盖度对坡面产流起始时间的影响 |
| 3.2 不同盖度下坡面入渗速率的变化 |
| 3.3 径流量变化规律 |
| 3.3.1 相同降雨强度不同覆盖度下径流量变化 |
| 3.3.2 不同草地植被覆盖度相同降雨强度下径流量变化 |
| 3.3.3 径流量总量的变化 |
| 3.4 小结 |
| 4 不同草地植被覆盖度下坡面流水力学参数研究 |
| 4.1 水力学参数 |
| 4.2 流速与流深变化 |
| 4.2.1 草地植被覆盖度对坡面流流速的影响 |
| 4.2.2 草地植被覆盖度对水流流深的影响 |
| 4.3 不同条件下雷诺数随时间的变化 |
| 4.4 不同条件下弗劳德数的变化 |
| 4.5 不同条件下阻力系数与曼宁糙率系数的变化 |
| 4.6 小结 |
| 5 草地植被覆盖度阈值分析 |
| 5.1 径流量-草地植被覆盖度的分析 |
| 5.2 水力学参数-草地植被覆盖度的分析 |
| 5.2.1 流速与草地植被覆盖度的分析 |
| 5.2.2 雷诺数与草地植被覆盖度的分析 |
| 5.2.3 弗劳德数与草地植被覆盖度的分析 |
| 5.2.4 阻力系数与草地植被覆盖度的分析 |
| 5.3 小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 研究展望 |
| 攻读学位期间参加的科研项目及发表的学术论文 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（7）黄土坡耕地地表粗糙度与作物根茎对坡面流侵蚀影响的水动力学研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 引言 |
| 1.1 研究目的与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 坡面流研究概述 |
| 1.2.2 地表粗糙度 |
| 1.2.3 作物 |
| 1.3 存在问题与解决方法 |
| 第二章 研究内容与方法 |
| 2.1 研究区概况 |
| 2.2 研究内容 |
| 2.2.1 地表粗糙度对坡面径流水动力学特性的影响 |
| 2.2.2 地表粗糙度对坡面径流侵蚀特性的影响 |
| 2.2.3 作物根茎对坡面径流水动力学特性的影响 |
| 2.2.4 作物根系特征以及对坡面径流侵蚀特性的影响 |
| 2.2.5 地表粗糙度和作物根茎影响坡面产流产沙的差异分析 |
| 2.3 研究方法 |
| 2.3.1 试验装置 |
| 2.3.2 试验方案 |
| 2.4 数据处理 |
| 2.5 技术路线 |
| 第三章 人工模拟地表粗糙度对坡面流水力特性的影响 |
| 3.1 人工模拟粗糙度对坡面流流速的影响 |
| 3.2 人工模拟粗糙度对坡面流流态和流型的影响 |
| 3.2.1 人工模拟粗糙度对雷诺数的影响 |
| 3.2.2 人工模拟粗糙度对弗劳德数的影响 |
| 3.3 人工模拟粗糙度对坡面流阻力系数的影响 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 耕作措施对坡面流水力特性的影响 |
| 4.1 耕作措施对产流时间的影响 |
| 4.2 耕作措施对径流流速的影响 |
| 4.3 地表粗糙度对径流量的影响 |
| 4.4 耕作措施对径流流态和流型的影响 |
| 4.4.1 耕作措施对雷诺数的影响 |
| 4.4.2 耕作措施对弗劳德数的影响 |
| 4.5 耕作措施对阻力系数的影响 |
| 4.6 人工模拟粗糙度和耕作措施粗糙度坡面水力特征的差异 |
| 4.7 小结 |
| 第五章 耕作措施对坡面流侵蚀特性的影响 |
| 5.1 不同耕作措施条件下的土壤剥蚀率 |
| 5.1.1 粗糙坡面的产沟时间 |
| 5.1.2 坡度和单宽流量对土壤剥蚀率的影响 |
| 5.1.3 耕作措施对土壤剥蚀率的影响 |
| 5.2 复杂水力因子土壤剥蚀率预测模型 |
| 5.3 小结 |
| 第六章 作物根茎对坡面流水力特性的影响 |
| 6.1 .不同作物坡面的产流时间 |
| 6.2 不同作物坡面的径流流速 |
| 6.3 不同作物坡面的径流流态和流型 |
| 6.3.1 作物坡面的雷诺数 |
| 6.3.2 作物坡面的弗劳德数 |
| 6.4 不同作物坡面的阻力系数 |
| 6.5 小结 |
| 第七章 作物根茎对坡面流侵蚀特性的影响 |
| 7.1 作物坡面的根系特征参数 |
| 7.2 作物坡面的土壤剥蚀率 |
| 7.2.1 作物坡面的产沟时间 |
| 7.2.2 作物坡面土壤剥蚀率随坡度和单宽流量的变化 |
| 7.2.3 不同作物坡面土壤剥蚀率的差异 |
| 7.3 作物坡面不同生长期的土壤剥蚀率 |
| 7.4 小结 |
| 第八章 地表粗糙度和作物根茎影响坡面侵蚀的差异分析 |
| 8.1 地表粗糙度和作物根茎对径流的影响 |
| 8.1.1 地表粗糙度和作物根茎对产流时间的影响 |
| 8.1.2 地表粗糙度和作物根茎对径流流速的影响 |
| 8.1.3 地表粗糙度和作物根茎对阻力系数的影响 |
| 8.2 地表粗糙度和作物根茎对侵蚀特性的影响 |
| 8.3 小结 |
| 第九章 结论 |
| 9.1 主要结论 |
| 9.1.1 人工模拟地表粗糙度对坡面径流水力特性的影响 |
| 9.1.2 耕作措施对坡面径流水力特性的影响 |
| 9.1.3 耕作措施对坡面径流侵蚀特性的影响 |
| 9.1.4 作物根茎对坡面径流水力特性的影响 |
| 9.1.5 作物根茎对坡面径流侵蚀特性的影响 |
| 9.1.6 地表粗糙度和作物根茎影响坡面侵蚀的差异分析 |
| 9.2 创新点 |
| 9.3 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（8）坡面水-沙-氮磷迁移过程与调控试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 坡面水文过程研究 |
| 1.2.2 降雨入渗产流研究 |
| 1.2.3 坡面土壤侵蚀研究 |
| 1.2.4 坡面养分迁移研究 |
| 1.2.5 坡面植被覆盖相关研究 |
| 1.2.6 降雨产流过程的试验研究 |
| 1.3 研究目的 |
| 1.4 研究内容 |
| 1.5 主要创新点 |
| 1.6 技术路线 |
| 2 试验材料及方法 |
| 2.1 黄土坡面试验 |
| 2.1.1 试验装置 |
| 2.1.2 试验用土 |
| 2.1.3 试验坡面 |
| 2.1.4 试验设计 |
| 2.2 草被覆盖坡面试验 |
| 2.2.1 试验装置 |
| 2.2.2 试验设计与方法 |
| 2.2.3 试验样品测定方法 |
| 3 模拟降雨条件下黄土坡面产流产沙特征 |
| 3.1 坡面产流时间变化 |
| 3.2 坡面入渗特征分析 |
| 3.2.1 入渗量计算 |
| 3.2.2 入渗过程分析 |
| 3.2.3 降雨强度对坡面入渗的影响 |
| 3.3 坡面产流产沙特征分析 |
| 3.3.1 坡面产流过程 |
| 3.3.2 坡面产沙过程 |
| 3.4 坡面累积产流产沙特征分析 |
| 3.4.1 累积产流产沙过程 |
| 3.4.2 累积产流产沙量对比分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 模拟降雨条件下坡面水动力学特征研究 |
| 4.1 数学模型介绍 |
| 4.2 模型构建 |
| 4.2.1 地形资料获取 |
| 4.2.2 计算坡面概化 |
| 4.2.3 网格划分 |
| 4.2.4 模拟计算工况 |
| 4.2.5 边界条件及参数选取 |
| 4.3 不同雨强下坡面平均流速变化过程 |
| 4.3.1 1.0mm/min降雨条件下坡面平均流速变化过程 |
| 4.3.2 1.5mm/min降雨条件下坡面平均流速变化过程 |
| 4.3.3 2.0mm/min降雨条件下坡面平均流速变化过程 |
| 4.3.4 降雨强度及产流量对坡面流速的影响 |
| 4.4 不同雨强下坡面流速空间分布 |
| 4.4.1 1.0mm/min降雨条件下流速空间变化 |
| 4.4.2 1.5mm/min降雨条件下流速空间变化 |
| 4.4.3 2.0mm/min降雨条件下流速空间变化 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 草被覆盖坡面产流-产沙过程与调控 |
| 5.1 坡面产流过程 |
| 5.2 坡面产沙过程 |
| 5.3 坡面入渗过程 |
| 5.4 坡面产流-产沙过程的差异性 |
| 5.5 草被覆盖对坡面产流-产沙-入渗的调控作用 |
| 5.5.1 草被覆盖对坡面产流的调控作用 |
| 5.5.2 草被覆盖对坡面产沙的调控作用 |
| 5.5.3 草被覆盖对坡面入渗的调控作用 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 草被覆盖坡面氮磷流失过程与调控 |
| 6.1 坡面氮流失过程 |
| 6.1.1 径流中氮的流失特征分析 |
| 6.1.2 泥沙中氮流失特征分析 |
| 6.2 坡面磷流失过程 |
| 6.2.1 径流中TP的流失特征分析 |
| 6.2.2 泥沙中AP的流失特征分析 |
| 6.3 坡面氮磷流失过程的差异性分析 |
| 6.3.1 径流中氮磷流失过程的差异性 |
| 6.3.2 泥沙中氮磷流失过程的差异性 |
| 6.4 草被覆盖对坡面氮磷流失的调控作用 |
| 6.4.1 草被覆盖对径流氮磷调控作用 |
| 6.4.2 草被覆盖对泥沙氮磷调控作用 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 草被覆盖坡面产流-产沙-氮磷流失过程的响应关系 |
| 7.1 累积产流量-累积产沙量-累积氮磷流失量关系 |
| 7.1.1 累积产流量与累积产沙量关系 |
| 7.1.2 坡面累积产流量与累积径流氮磷流失量关系 |
| 7.1.3 累积产沙量与累积泥沙氮磷流失量关系 |
| 7.2 产流-产沙-氮磷流失的Pearson相关性 |
| 7.3 草被覆盖的水土保持环境效应识别 |
| 7.3.1 草被覆盖坡面产流-产沙-氮磷流失时间效应 |
| 7.3.2 草被覆盖对产流-产沙-氮磷输出的调控效益 |
| 7.3.3 坡面氮磷流失非点源污染效应 |
| 7.4 本章小结 |
| 8 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（9）人工模拟降雨条件下覆被坡面水沙过程及土壤侵蚀动力学特性分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1. 引言 |
| 1.1 研究背景及目的意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 不同因子对坡面土壤侵蚀过程的影响 |
| 1.2.2 坡面流水力学特性研究 |
| 1.2.3 坡面流侵蚀动力学机理研究进展 |
| 1.3 研究目标与内容 |
| 1.3.1 研究目标 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 2. 研究区概况与研究方法 |
| 2.1 研究区概况 |
| 2.2 研究方法 |
| 2.2.1 试验装置 |
| 2.2.2 实验设计 |
| 2.2.3 实验前期准备 |
| 2.2.4 实验过程 |
| 2.2.5 数据分析处理方法 |
| 2.3 技术路线 |
| 3. 人工模拟降雨条件下坡面水沙过程分析 |
| 3.1 坡面产流过程分析 |
| 3.1.1 不同降雨强度下坡面产流特征 |
| 3.1.2 不同覆被情况下坡面产流特征 |
| 3.1.3 坡面累积产流过程分析 |
| 3.2 坡面产沙过程分析 |
| 3.2.1 不同降雨强度下坡面产沙特征 |
| 3.2.2 不同覆被条件下坡面产沙特征 |
| 3.2.3 坡面累积产沙过程分析 |
| 3.3 不同覆被条件下累积产流量与累积产沙量的关系预测 |
| 3.4 小结 |
| 4. 坡面流水力学特性变化规律 |
| 4.1 不同雨强条件下的坡面流速特征 |
| 4.2 不同覆被条件下坡面流流速特征 |
| 4.3 不同条件下坡面径流深特征 |
| 4.4 不同条件下坡面径流雷诺数特征 |
| 4.5 不同条件下坡面流弗劳德数特征 |
| 4.6 不同条件下坡面糙率系数特征 |
| 4.7 不同条件下坡面阻力系数特征 |
| 4.8 坡面流流态判别 |
| 4.8.1 基于流态指数的判别法 |
| 4.8.2 基于流区流型的坡面流判别法 |
| 4.9 小结 |
| 5. 坡面流动力学特性变化规律 |
| 5.1 不同条件下径流剪切力对坡面流侵蚀的影响 |
| 5.2 不同条件下径流功率对坡面流侵蚀的影响 |
| 5.3 不同条件下单位径流功率对坡面流侵蚀的影响 |
| 5.4 不同条件下断面单位能量对坡面流侵蚀的影响 |
| 5.5 小结 |
| 6. 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 个人简介 |
| 导师简介 |
| 致谢 |
（10）坡面薄层流水动力学特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景、目的及意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究目的与意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 坡面薄层流水动力学特性 |
| 1.2.2 坡面薄层流的影响因素 |
| 1.2.3 明渠水流流速及柱体绕流特征 |
| 1.2.4 粒子图像测速技术 |
| 1.3 存在问题及不足 |
| 1.4 研究内容及研究路线 |
| 2 坡面薄层流流速特征 |
| 2.1 材料与方法 |
| 2.1.1 试验装置 |
| 2.1.2 水流条件 |
| 2.1.3 理论分析 |
| 2.2 摩阻流速及雷诺应力分布 |
| 2.3 流速轮廓线 |
| 2.4 流速修正系数 |
| 2.5 讨论 |
| 2.5.1 准确性验证 |
| 2.5.2 与明渠流流速的异同 |
| 2.6 小结 |
| 3 模拟单株植物对坡面薄层流的影响 |
| 3.1 上游水流特征 |
| 3.1.1 材料与方法 |
| 3.1.2 时均涡量特征 |
| 3.1.3 时均和瞬时流速特征 |
| 3.1.4 基于线性随机估计的条件平均流场 |
| 3.1.5 不同流动模式下的空间剪切力特征 |
| 3.2 上游马蹄涡特征 |
| 3.2.1 材料与方法 |
| 3.2.2 流动分离点 |
| 3.2.3 马蹄涡特征 |
| 3.2.4 马蹄涡变化过程 |
| 3.3 粗糙度对马蹄涡影响 |
| 3.3.1 材料与方法 |
| 3.3.2 时均流速 |
| 3.3.3 流动分离点 |
| 3.3.4 马蹄涡特征 |
| 3.4 小结 |
| 4 降雨及地表粗糙度对坡面薄层流的影响 |
| 4.1 材料与方法 |
| 4.1.1 试验装置 |
| 4.1.2 水动力学参数计算 |
| 4.1.3 阻力贡献率计算及线性叠加性检验方法 |
| 4.2 流速 |
| 4.3 阻力特征 |
| 4.4 分项阻力与总阻力关系 |
| 4.5 阻力计算 |
| 4.6 小结 |
| 5 地表粗糙度及植被盖度对坡面薄层流的影响 |
| 5.1 材料与方法 |
| 5.2 流速 |
| 5.3 阻力特征 |
| 5.4 分项阻力和总阻力关系 |
| 5.5 阻力计算 |
| 5.6 小结 |
| 6 植被盖度及空间格局对坡面流的影响 |
| 6.1 材料与方法 |
| 6.2 流速 |
| 6.3 流态 |
| 6.4 阻力特征 |
| 6.5 小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 个人简介 |
| 导师简介 |
| 成果目录清单 |
| 致谢 |
四、森林对坡面流的影响研究（论文参考文献）
- [1]生物结皮分布格局对黄土丘陵区坡面产沙的影响及机制[D]. 吉静怡. 西北农林科技大学, 2021
- [2]黄土高原典型草地近地表特征对坡面土壤侵蚀的影响[D]. 张娜娜. 西北农林科技大学, 2021
- [3]耕作引起的紫色泥岩破碎对坡面水文过程的影响[D]. 许海超. 中国科学院大学(中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所), 2020(01)
- [4]黄土高原植被群落恢复演替对坡面侵蚀产沙阻控作用研究[D]. 常恩浩. 西安理工大学, 2020
- [5]植被格局对坡面流水动力学特性的影响研究[D]. 刘西乐. 西北农林科技大学, 2020(02)
- [6]人工降雨下草被对坡面径流的调控及临界阈值[D]. 陈戎欣. 华北水利水电大学, 2020
- [7]黄土坡耕地地表粗糙度与作物根茎对坡面流侵蚀影响的水动力学研究[D]. 孙佳乾. 西北农林科技大学, 2020
- [8]坡面水-沙-氮磷迁移过程与调控试验研究[D]. 李婧. 西安理工大学, 2019(01)
- [9]人工模拟降雨条件下覆被坡面水沙过程及土壤侵蚀动力学特性分析[D]. 宋明焕. 北京林业大学, 2019(04)
- [10]坡面薄层流水动力学特性研究[D]. 杨坪坪. 北京林业大学, 2019