刚性植被空间配置对坡面流水动力学的显著影响研究

本文主要探讨了刚性植被空间配置模式对坡面流水动力学特性的影响。由杨坪坪、张会兰、王玉杰和王云琦四位作者合作完成，这项研究获得了高等学校博士学科点专项科研基金的支持。他们在中国科技论文在线上发表的首发论文中，针对我国土壤侵蚀问题，特别是水力侵蚀这一关键问题进行了深入研究。 实验通过室内人工模拟不可入渗光滑下垫面的径流冲刷，共选择了五种刚性植被空间配置模式进行试验，包括行状配置、品字状配置、上部密集型、下部密集型以及裸坡作为对照。研究涉及10组不同的流量（0.2至1.1升每秒），发现植被配置对坡面流水动力学参数有显著影响。品字状配置能有效降低流速，平均值为0.689米/秒，而下部密集型配置效果最差，平均流速为0.568米/秒。品字状配置下的坡面流阻力最大，表现出显著的阻力效应。 在流动特性方面，所有配置类型的坡面流均呈现过渡流-紊流态，表明植被配置对雷诺数的影响相较于流量的影响要小得多。流量与水深之间存在强烈正相关，其相关系数达到0.99以上，流量与流速的变化趋势为对数增长，相关系数超过0.9；雷诺数随流量的增加线性上升，相关系数超过0.98；而傅汝德数则表现出对流量增加的对数减少趋势，相关系数超过0.88。 总结来说，这项研究提供了关于刚性植被空间配置如何改变坡面流水动力学行为的重要见解，对于理解和预测土壤侵蚀、水资源管理以及坡面生态保护具有实际意义。通过这些数据和发现，可以为未来的植被恢复和土壤保持策略提供科学依据。