不同坡面草被格局下的侵蚀产沙量及其连通性指数表征

为探寻植被格局的定量表征参数,并建立其与侵蚀产沙的关系,深入揭示植被格局阻蚀减沙作用机制,该研究采用室内人工模拟降雨试验,以40%盖度的高羊茅草被坡面为研究对象,探讨了不同坡度(5°、15°和25°)和植被分布格局(裸地、带状横坡、带状顺坡、块状镶嵌、点状均匀格局)下的坡面侵蚀产沙过程变化,并分析了不同草被格局下平均汇流路径长度指数(Mean Flow Length Index,MFLI)、连通性指数(Index of Connectivity,IC)变化及其同坡度和土壤侵蚀量的关系。结果表明:带状顺坡、点状均匀、块状镶嵌和带状横坡的草被坡面平均侵蚀量分别较裸地减小42.9%、55.7%、62.4%和78.0%,带状横坡的阻蚀减沙作用最优。不同草被格局坡面间的MFLI和IC总体也与平均侵蚀量的差异关系一致,从小到大依次为:带状横坡、块状镶嵌、点状均匀、带状顺坡、裸地。MFLI和IC可分别与坡度结合用于模拟评价不同草被格局坡面的侵蚀产沙,决定系数(R^(2))达0.84以上。其中,IC与坡度的协同性更佳、依赖性更小,是表征植被格局对坡面侵蚀产沙影响的较佳参数。结果可为快速优选水土保持型植被格局、促进生态脆弱区林草植被格局优化和提质增效提供依据。

BA指数网络结构特性精确计算

度分布和平均路径长度是复杂网络的两个重要结构特性.对于随机增长的网络,其平均路径长度一般主要通过计算机模拟给出数值结果,尚无一个普适的解析计算方法.为此首先利用主方程的方法对BA随机指数网络的度分布进行解析推导,与B arabás i等的结果相比所得度分布与计算机模拟值更接近.然后对BA随机指数网络和BA确定性指数网络的平均路径长度进行解析计算,所得结果与经典的ER随机图相似,即平均路径长度以网络大小的对数形式增长.此外,对BA随机指数网络平均路径长度的模拟值与解析计算结果相吻合.最后,对BA确定性指数网络的度分布与直径进行了解析计算,并对两个网络的结构特性作了比较.比较结果表明,BA随机指数网络和BA确定性指数网络的结构性质虽然存在量上的差异,但从定性角度来说,其拓扑结构是相同的.

坡面植被格局对径流水动力学特性的影响

通过分析不同植被格局下的径流水动力学特性,并建立其与泥沙连通性指数和坡面侵蚀量的定量关系,可揭示植被格局对侵蚀产沙的影响机理,对于生态脆弱区植被优化布局具有重要意义。采用人工模拟降雨试验,设置不同坡度(5°、15°和25°)和植被格局(裸地、带状横坡、带状顺坡、块状镶嵌、点状均匀)坡面,并持续监测坡面径流量、产沙量和断面流速,结果表明:平均径流流速按裸地、带状顺坡、点状均匀、块状镶嵌和带状横坡的顺序递减,平均阻力系数则按带状顺坡、裸地、点状均匀、带状横坡、块状镶嵌的顺序递增,总体上块状镶嵌格局减缓流速作用更强;随汇流路径长度和连通性的增加,径流流速和单位水流功率增大,阻力系数减小;坡面侵蚀量与单位水流功率、径流剪切力间的关系受植被格局的影响,坡面侵蚀量与径流流速间的关系基本不受平均汇流路径长度指数和连通性指数的影响,坡面侵蚀量与阻力系数间的关系基本不受平均汇流路径长度指数的影响,而径流流速由于可作为单一变量模拟不同植被格局坡面的侵蚀产沙,且决定系数(R^(2))高达0.84,因此成为最优的预报评价参数。