沟头高度对黄土高塬沟壑区溯源侵蚀水动力过程影响

　　 摘要:

沟头溯源侵蚀是沟谷侵蚀的主要方式。长期严重的溯源侵蚀不仅破坏地表形态，损毁农田和农业设施，还给人民生命财产安全带来潜在威胁。为研究董志塬沟头溯源侵蚀水动力过程，采取“模拟降雨+放水冲刷”的试验方法，研究不同集水区坡度（3°和7°）条件下沟头高度（0.9 m和1.5 m）对董志塬沟头溯源水动力过程的影响。结果表明：1）沟头高度为1.5 m时的侵蚀量是0.9 m沟头高度侵蚀量的1.84—14.78倍。沟头高度为0.9 m时，侵蚀量在试验初期达最大值，当沟头高度增加到1.5 m时，不同时段的侵蚀量差异性较小。2）一级沟头溯源侵蚀长度随沟头高度的增加而加长，沟头高度0.9 m的溯源长度是1.5 m的32%—54.72%，溯源侵蚀诱发二级和三级沟头的发育，增加地表破损程度。3）沟头高度0.9 m时，集水区流速、雷诺数、弗劳德数、径流剪切力、径流功率和单位径流功率略大于沟床；而当沟头高度增加到1.5 m时，集水区流速和弗劳德数小于沟床。集水区与沟床间水力学参数差值随沟头高度的增加而增加。说明沟头高度是控制溯源侵蚀的关键因子。研究结果可为黄土高塬沟壑区生态治理提供参考。