极端降雨下植被对黄土沟坡浅层滑坡的促进作用
编号:660
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更新:2024-04-17 15:26:55
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口头报告
摘要
目前黄土高原植被恢复状况较好,显著减小了水力和风力侵蚀,然而自然/人工恢复后的植被坡面遭受强降雨时极易发生大范围的“揭皮式”浅层滑坡,引起严重的水土流失和生态环境破坏,成为当前黄土高原地区水土保持面临的新的突出问题。
针对此问题,进行黄土高原南小河沟流域野外调查发现:植被坡面浅层滑坡具有群发性、规模小、深度浅等特征,且侵蚀深度与植被根深显著相关。植被覆盖的浅层滑坡属于小型滑坡,其长度、宽度和深度分别在0.5~70 m、3~31 m和0.2~4.3 m范围内分布,属于典型浅层滑坡分类范畴。坡度在45°~60°时滑坡的发生最为敏感,坡向为南坡、西南坡和东南坡时最易发生滑坡,且滑动面类型主要以凹面为主(57.1%)。不同植被类型滑坡侵蚀深度差异显著(乔木>灌木>草被)。植被主根的延伸深度决定了滑坡侵蚀深度,与植被主根延伸深度之间可用线性函数表示。植被坡面浅层滑坡的滑动面上层根土复合体(Rs)与下伏土体(Ls)的土壤性质和根系特征差异显著。植被坡面表层土体根系密集,形成典型根土复合体,Rs根重密度量占总根系量的79%。Rs土壤容重相对Ls低13%,Rs土壤总孔隙度比Ls增加16%,Rs饱和导水率比Ls高112%,Rs抗剪强度比Ls低46%。这表明在降雨作用下Rs相对于Ls水分下渗快且持水能力强,滑动面下伏土体成为了根土复合体的相对隔水层,根土复合体逐渐饱和(土壤含水量高达33.9%),进而诱发滑坡发生。
在植被黄土沟坡原位监测小区,进行人工极端降雨模拟滑坡试验,发现:植被恢复改变了极端降雨条件下黄土高原沟坡的主要侵蚀类型,抑制沟蚀的发展,但促进浅层滑坡的发生。极端降雨条件下,植被能增加降雨入渗。降雨可通过根系产生的优先流路径迅速渗透到根-土层界面,并在该界面范围内转化为壤中流。植被恢复使黄土沟坡上的产流模式从超渗产流转变为浅层蓄满产流,而产流模式的转变进一步促使黄土沟坡的主导侵蚀类型从沟蚀等水力侵蚀向浅层滑坡等重力侵蚀转变。特别是极端降雨条件下,植被恢复显著抑制了黄土高原的土壤侵蚀,特别是沟蚀的发育。与裸地相比,70%~80%盖度的草地既能有效防治土壤侵蚀,可减少97.0%的侵蚀量,还几乎完全遏制沟蚀的发育,并且在这一草被盖度范围内,270 mm的极端降雨量依然没有出现诱发浅层滑坡的现象。然而,在更高盖度(>90%)的草地中,128~173 mm的降雨量就能导致浅层滑坡的发生。因此,为了保证黄土高原生态系统的稳定性和可持续性,应根据当地降雨和地形条件,避免植被恢复结构单一,恢复密度/盖度过高,科学搭配植物种类且保持合理的植物密度,以有效降低滑坡发生概率
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