黄土丘陵区植被与淤地坝调控重力侵蚀的协同作用机制

    项目来源：国家自然科学基金委

　　项目名称：“黄土丘陵区植被与淤地坝调控重力侵蚀的协同作用机制”国家自然科学基金面上项目。

　　主要参与人：于国强、黄玉华、薛强、杨炳超、冀显坤等。

　　项目简介：

　　重力侵蚀是黄土高原土壤流失的重要形式，水土保持措施的合理配置受到学者广泛关注，但综合治理措施对重力侵蚀的协同作用机制尚未认清。本研究采用野外勘察、实时监测、原位试验、物理模型和数学模型等技术手段，分析黄土高原丘陵沟壑区典型小流域生态治理模式、治理程度对重力侵蚀发育规律以及对触发重力侵蚀降雨阈值的影响；解析植被根系与淤地坝淤积的耦合力学机制对重力侵蚀产沙的调控作用以及对降雨阈值的提升效能，量化强降雨条件下水土保持综合措施的减沙效益和调控效率，揭示坡面植被恢复和沟道淤地坝淤积调控重力侵蚀的协同作用机制，提出以高效减缓重力侵蚀为目标的坡沟与流域综合措施优化配置模式，为新形势下黄土高原生态建设措施优化布局和小流域水土流失预测提供理论依据和技术支持。

　　主要特色和创新点：

　　一、本项目的特色之处

　　黄土高原小流域重力侵蚀治理是一项系统防治工程，目前的研究多关注单一水土保持措施对重力侵蚀的减蚀效果，而综合治理措施的协同效应还很少涉及。以重力侵蚀综合治理措施的减沙效益以及对降雨阈值提升效能为核心，采用野外勘察、实时监测、原位试验、物理模型和数学模型等技术方法，开展强降雨条件下水土保持措施对重力侵蚀的影响研究，分析小流域生态治理模式、治理程度对重力侵蚀发育规律以及对触发重力侵蚀降雨阈值的影响；探索综合措施协同作用下的重力侵蚀产沙和临界降雨阈值变化规律，阐明强降雨条件下植被与淤地坝的减沙效益以及调控效率，解析植被根系与淤地坝淤积的耦合力学效应，揭示水土保持措施调控重力侵蚀的协同作用，提升综合防治措施协同效能和系统性治理的认识。

　　二、本项目的创新之处

　　1、揭示坡面沟道治理措施对重力侵蚀产沙、降雨的协同作用

　　基于植被根系与淤地坝淤积的耦合力学机制，研究强降雨条件下植被恢复与淤地坝淤积过程的减沙效益，突破了传统重力侵蚀研究的局限。通过建立不同频率下降雨雨强与降雨历时的函数关系，提出触发重力侵蚀的预警判据；对比单一措施和综合措施对重力侵蚀的调控途径和作用方式差异，阐明强降雨条件下植被根土复合强度以及淤地坝的固沟减蚀作用对重力侵蚀程度的相关性，量化植被根系与淤地坝淤积的耦合力学效应，解析耦合力学机制对重力侵蚀产沙的调控作用以及对降雨阈值的提升效能，揭示水土保持措施对重力侵蚀产沙、降雨的协同作用机制，为提升生态系统协同发展提供理论依据。

　　2、调控重力侵蚀的优化配置模式

　　基于重力侵蚀水土保持措施的减沙效益和对临界降雨阈值的解析，提出高效减缓重力侵蚀、抵御强降雨为目标的水土保持措施优化配置模式；建立流域尺度内植被-淤地坝重力侵蚀动力学模型，制定流域尺度植被管理修复-淤地坝布设的优化配置模式，为生态系统修复治理、措施优化配置提供创新性研究思路。