植被覆蓋對(duì)降雨和坡面徑流能量的影響

1、植被覆蓋對(duì)降雨和坡面徑流能量的影響 目錄o 一、降雨和徑流能量描述o 二、植被對(duì)降雨能量的作用o 三、植被對(duì)徑流能量的作用一、降雨和徑流能量描述o 雨滴直徑的大小，決定了降落雨滴的質(zhì)量和速度的大小，從而決定了雨滴所具有動(dòng)能的大小。只要測(cè)得降雨的雨滴大小及其組成分布，就可以得出降雨雨譜特性參數(shù)。o 當(dāng)前常見(jiàn)的測(cè)定雨滴大小的方法有雷達(dá)觀測(cè)法、攝影法、浸入法、面粉團(tuán)法和濾紙色斑法。降雨能量描述降雨能量描述一、降雨能量描述o 雨滴落速研究姚文藝，湯利群對(duì)各家公式的精度及其結(jié)構(gòu)進(jìn)行總結(jié)證明，推薦使用如下單個(gè)雨滴終速公式一、降雨能量描述o 降雨能量計(jì)算 雨滴大小及單個(gè)雨滴速度用上述方法測(cè)定或計(jì)算。假設(shè)以勻

2、速v 運(yùn)動(dòng)的物體所具有的動(dòng)能為e，則單個(gè)雨滴e 的計(jì)算公式為: e = mv2 /2 式中: m 為物體的質(zhì)量(g)。對(duì)于直徑為d( cm) 、密度為 ( g /cm3 ) 的一顆雨滴，其動(dòng)能為 e = ( d3v2 ) /12 上式是單個(gè)雨滴動(dòng)能計(jì)算，對(duì)一場(chǎng)降雨，可以通過(guò)取樣并對(duì)樣方內(nèi)各雨滴動(dòng)能求和，最終推算出次降雨降雨能量。一、降雨和徑流能量描述徑流能量描述徑流能量描述 Ej =(g/4)L *sin2*ph式中:Ej 為徑流能量， J /m2 ；為水的密度， kg /m3 ；g 為重力加速度， m /s2；L 為坡長(zhǎng)， m；為坡度， ()；ph 為徑流深， mm。二、植被對(duì)降雨能量的作用

3、 植被的水土保持功能， 體現(xiàn)在植被的截留作用、減小雨滴速率、增強(qiáng)入滲、減少地表徑流和改良土壤結(jié)構(gòu)、提高土壤的抗沖和抗蝕性等方面。從能量角度來(lái)看，土壤侵蝕既是一個(gè)做功的過(guò)程，又是一個(gè)能量耗散的過(guò)程。植被一方面阻截部分降雨動(dòng)能，使土壤表面免于被雨滴直接擊濺，另一方面又能增加地表糙度和促進(jìn)雨小的下滲，減小徑流能量，削弱徑流對(duì)土壤的沖刷作用。植被在阻截降雨動(dòng)能、削弱徑流能量方面的作用，與植被被覆度、植被類型等因素有關(guān)。二、植被對(duì)降雨能量的作用 余新曉在對(duì)不同類型的森林植被標(biāo)準(zhǔn)地進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并測(cè)定降雨、林下降雨、干流量、林分及環(huán)境因子，運(yùn)用動(dòng)能理論分析得出不同類型森林植被減弱降雨動(dòng)能的作用，并發(fā)現(xiàn)灌木林在

4、減弱降雨動(dòng)能作用中具有特殊重要的意義。二、植被對(duì)降雨能量的作用二、植被對(duì)降雨能量的作用o 通過(guò)對(duì)森林植被減弱降雨勢(shì)能的理論分析， 認(rèn)為森林植被減弱的降雨勢(shì)能由兩個(gè)部分組成: 一是林冠截留作用減弱的降雨勢(shì)能； 二是林冠緩沖作用減弱的降雨勢(shì)能。不同類型的森林植被這兩部分所占的比例是不同的。林分平均高度、林分平均冠心高度、林分平均枝下高度和郁閉度，是影響森林植被減弱降雨勢(shì)能的重要因素。二、植被對(duì)降雨能量的作用二、植被對(duì)降雨能量的作用二、植被對(duì)降雨能量的作用二、植被對(duì)降雨能量的作用 楊文利、樊后保通過(guò)氣象觀測(cè)站與標(biāo)準(zhǔn)徑流小區(qū)的試驗(yàn)觀測(cè)，系統(tǒng)地分析了贛西北大坑小流域森林植被冠層對(duì)降雨侵蝕力的影響。對(duì)修水

5、大坑小流域杉木林、馬尾松林和檵木林的林冠截留量、截留率以及林內(nèi)降雨和林外降雨的關(guān)系的研究，發(fā)現(xiàn)林內(nèi)降雨量和林外降雨量呈顯著的線性相關(guān)關(guān)系。這間接反映了植被對(duì)降雨能量的的截留和緩沖作用。二、植被對(duì)降雨能量的作用二、植被對(duì)降雨能量的作用二、植被對(duì)降雨能量的作用三、植被對(duì)徑流能量的作用 王健，吳發(fā)啟等在整理分析了黃土高原西峰、綏德、天水、淳化4個(gè)水土保持試驗(yàn)站降雨、徑流及泥沙資料的基礎(chǔ)上， 探討了作物覆蓋與徑流能量的關(guān)系。作物蓋度對(duì)徑流能量的消減作用用徑流能量消減率表示，計(jì)算式為式中:Ej削為徑流能量削減率， %；E j裸為裸地小區(qū)的徑流能量，J /m2；E j農(nóng)為作物覆蓋小區(qū)的徑流能量, J /m

6、2。對(duì)后兩者采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法進(jìn)行分析，并引入公式 Ej =(g/4)L *sin2*ph式中:Ej 為徑流能量， J /m2 ；為水的密度， kg /m3 ；g 為重力加速度， m /s2；L 為坡長(zhǎng)， m；為坡度， ()；ph 為徑流深， mm。三、植被對(duì)徑流能量的作用植被對(duì)徑流能量的削減作用植被對(duì)徑流能量的削減作用各站徑流能量消減率計(jì)算結(jié)果從表可以看出，作物覆蓋可有效削減徑流能量，其削減程度變化，直接取決于降雨和作物覆蓋程度。三、植被對(duì)徑流能量的作用不同覆蓋度的徑流能量削減率隨覆蓋率的增加，徑流能量削減率增加，覆蓋對(duì)徑流能量削減率的影響呈現(xiàn)直線變化。三、植被對(duì)徑流能量的作用作物覆蓋、降雨

7、動(dòng)能對(duì)徑流能量削減的綜合作用三、植被對(duì)徑流能量的作用 徑流能量的削減率隨著降雨動(dòng)能的增大而減少，且減少幅度逐漸變小。說(shuō)明即使在具有極高降雨能量的大暴雨時(shí)，有一定作物覆蓋的坡地仍然具有削減徑流能量、減緩?fù)寥狼治g的作用。 徑流能量削減率隨著作物覆蓋度的增大而增大，且增幅程度逐漸變??；隨著降雨動(dòng)能的增加，不同植被蓋度對(duì)徑流能量的削減率都有減少趨勢(shì)；植被蓋度越低，其減幅越大。當(dāng)植被蓋度40%時(shí)，徑流能量削減率隨著降雨動(dòng)能值的增大，減少的幅度逐漸變小。參考文獻(xiàn)1.李勉, 姚文藝等.草被覆蓋下坡溝系統(tǒng)坡面流能量變化特征試驗(yàn)研究J.水土保持學(xué)報(bào)，2005, 19(5):13-17.2.朱冰冰,李占斌等.草本植被覆蓋對(duì)坡面降雨徑流侵蝕影響的試驗(yàn)研究J.土壤學(xué)報(bào),2010,47(3):401-407.3.田鳳霞,劉剛等.草本植物對(duì)土質(zhì)路面徑流水動(dòng)力學(xué)特征及水沙過(guò)程的影響J.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2009,25(10):25-30.4.蔡麗君,王國(guó)棟.風(fēng)矢量對(duì)坡面降雨動(dòng)能分布的影響J.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 2003, 8( 6) : 15-17.5.舒若杰.降雨能量對(duì)水土流失的影響研究進(jìn)展J.水資源與水工程學(xué)報(bào)，2013,24(2):196-200.6.李光錄,吳發(fā)啟.泥沙輸移與坡面降雨和徑流能量的關(guān)系J.水科學(xué)進(jìn)展，2008,19（6）：868-874.7.余新曉.森林植被減弱降雨侵蝕能量的數(shù)理分析