植被组合方式对坡面流水动力特性的影响

[目的]明晰坡面流水动力特性响应不同植被组合方式的趋势特征以及不同植被组合覆盖坡面的阻力构成,以期探究植被组合对坡面流的调控机制,为合理布设坡面蓄水保土工程提供参考依据。[方法]通过室内水槽试验,在不同植被组合方式(单一灌木、单一草被、灌草单行交替、灌草块状交替),3个坡度(1°,5°,9°),5种流量(20,30,40,60,80 L/min)条件下分析坡面流水动力参数对植被组合的响应规律、水流阻力变化规律和阻力构成。[结果]不同植被组合对坡面水深、平均流速、流型和阻力系数均有显著影响(p<0.05)。植被存在时水深壅高了1.07~4.17倍,缓流效率为2.35%~64.7%。各试验条件下水流集中分布在过渡流区,不同植被组合覆盖坡面紊动强度表现为灌草组合>单一植被>裸坡。植被覆盖下的坡面阻力系数明显增加,约为裸坡的1.25~25.45倍,阻水缓流能力表现为单一灌木组>灌草交错组>单一草被组>裸坡。坡面阻力受植被组合方式和茎秆影响(p<0.05),单一植被覆盖坡面阻力主要由颗粒阻力和植被阻力构成;灌草交错覆盖坡面阻力不是各阻力简单线性叠加的结果,坡面上各粗糙元间互相干扰会产生附加阻力,且附加阻力随坡度增加出现削弱水流阻力现象,但相同坡度条件下随流量增大呈增强水流阻力趋势。[结论]单一灌木组的阻水缓流效果最好,灌草交错组的效果相似。