草帶布設位置對坡溝系統(tǒng)水文連通性的影響

馬勇勇，李占斌,2，任宗萍※，李 鵬，魯克新，李 聰，湯珊珊，王 添

（1. 西安理工大學，省部共建西北旱區(qū)生態(tài)水利國家重點實驗室，西安 710048；2. 中國科學院水利部水土保持研究所，黃土高原土壤侵蝕與旱地農業(yè)國家重點實驗室，楊凌 712100；3. 河南黃河水文勘測設計院，鄭州 450004）

0 引 言

連通性的概念起源于景觀生態(tài)學，目前在水文學中越來越受到重視[1-2]。水文連通性表征空間異質性對系統(tǒng)全局水文行為的影響，例如地形阻塞或區(qū)域入滲率較高引起的截流或斷流[3-4]。基于景觀連通性的定義，水文連通性相應地被分為結構連通性和功能連通性 2個方面。結構連通性表征空間中狀態(tài)變量的連續(xù)性質（例如地表高度或土壤表面性質），而功能連通性反映了系統(tǒng)邊界刺激對水和相關顆粒或分子移動能力或輸移速率的影響[5]。目前國內外學者在水文連通性研究方面取得了一些成果。Antoine等[5]在對比分析了不同的水文連通性度量指標的基礎上，提出了包含簡化水文曲線和相對地表連接函數(shù)在內的功能性水文連通指標；Appels等[6]分析了平坦地區(qū)小流域尺度地形和徑流形成過程與水文連通性的關系；夏軍等[7]、李宗禮等[8-9]對河湖水系連通進行了概念研究和框架探討；夏敏等[10]利用水系連通度、水文連通度和水系格局連接度對巢湖環(huán)湖區(qū)水系連通進行了評價；趙進勇等[11]基于圖論邊連通度對膠東地區(qū)水網連通進行了分析；高常軍等[12]綜述了水文連通性已有研究成果，并指出應重點關注跨時空尺度的綜合連通性和連通工程前、中、后需遵循的理論原理。王盛萍等[13]基于模擬降雨試驗探討了坡度和雨強對坡面水文連通性的影響；曹梓豪等[14]基于植被格局情景模擬和匯流路徑長度指數(shù)分析了河岸緩沖帶坡面水文連通性。為此，本文基于室內模擬降雨試驗，以坡溝系統(tǒng)為研究對象，選用結構連通性指標（地形收斂指數(shù)和地形濕度指數(shù)）、功能連通性指標（簡化水文曲線和相對地表連接函數(shù)）分析了模擬降雨條件下草帶布設位置對坡溝系統(tǒng)水文連通性的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

黃土高原丘陵區(qū)典型地貌特征可粗略劃分為梁峁坡面（分水嶺至峁邊線的梁坡）和溝坡（峁邊線至坡腳線）[15]。根據(jù)黃土高原典型小流域坡溝地貌橫剖面的調查結果，梁峁坡面一般較平緩，坡度約為 10°～35°；溝谷地形復雜且坡面破碎，既有大于60°的懸崖，又有40°～60°的荒坡和少量25°～35°的耕地[16-17]。依據(jù)黃土高原小流域坡溝實際情況、室內試驗設計原則和西安理工大學雨洪侵蝕大廳的設施情況，本文設計的黃土高原坡溝系統(tǒng)概化模型如圖1所示。該模型為鋼質土槽，寬1.0 m、深0.6 m，其中梁峁坡面坡度為12°、坡長8 m，而溝坡坡度為25°、坡長5 m；模型水平投影面積為12.36 m2，梁峁坡面和溝坡的水平投影面積比例為1.73∶1.0。

圖1 模擬降雨試驗裝置圖Fig.1 Experiment device of simulated rainfall

黃土高原水資源匱乏，Jia等[18]對黃土高原植被恢復后土壤含水量的研究結果表明：人工林不同程度地消耗了更深土層的土壤水分，導致土壤干層的形成。因此，在植被恢復時應“量水而行”、以較少的植物措施達到保持水土的目的顯得尤為重要。韓鵬等[19]研究結果表明，綜合考慮經濟投入及當?shù)丨h(huán)境限制，黃河流域植被覆蓋度約為 25%時的水土保持效益最佳。因此，本試驗設定植被覆蓋度為 25%，選用馬尼拉草(Zoysia matrella)分別在坡中上部、坡中部、坡中下部、坡下部布設2 m×1 m的草帶，該草帶覆蓋效果較好，并具有方便移植、可重復利用等特點。以草帶在坡面上的空間位置對 4個植被布設位置進行命名，詳見圖2。為避免試驗的偶然現(xiàn)象，每種植被覆蓋格局均進行2次重復降雨試驗。

圖2 草帶格局示意圖Fig.2 Sketch map of different grass strip patterns

1.2 試驗方法

本試驗用土為西安近郊黃土，屬于黃綿土土類下的黃墡土，可代表以黃綿土為主的黃土高原地區(qū)土壤。采用英國馬爾文公司生產的Mastersizer 2000激光粒度分析儀測得試驗用土的土壤顆粒組成如表1所示。

表1 試驗用土粒徑構成Table 1 Size compose of experiment soil

在試驗裝土前，首先在鋼槽底鋪設厚度為5 cm的天然細沙，然后每5 cm裝填一層試驗用土，層間打毛以防止分層，填土總厚度為20 cm；覆草部分預留10 cm將草帶填充并壓實以防止降雨時滑動。為保證試驗用土物理性質的一致性，控制干土容重為1.3 g/cm3、初始土壤重量含水量為 20%。根據(jù)黃土高原地區(qū)暴雨研究成果并參考其他學者的室內模擬降雨試驗取值[20-23]，本試驗設定試驗雨強為1.5 mm/min，并在試驗開始前進行雨強率定并確保降雨空間均勻度至80%以上。

模擬降雨開始后，立刻計時，并用集流桶收集每分鐘在坡溝系統(tǒng)出口處的全部渾水樣；坡溝系統(tǒng)出口處產生徑流30 min后停止降雨，模擬降雨試驗結束。在試驗開始前、結束后，采用三維激光掃描儀(Trimble FX，美國天寶)掃描坡溝系統(tǒng)的坡面地形，以便后期地形地貌數(shù)據(jù)處理。

1.3 水文連通性度量

本文采用地形收斂指數(shù)和地形濕度指數(shù)度量結構連通性。地形收斂指數(shù)[24]是根據(jù)流向來區(qū)分地貌形態(tài)指標，指數(shù)>0表示凹陷地形(如洼地，圖3a)，指數(shù)<0表示凸起地形(如山脊，圖3b)，指數(shù)=0表示平坦地形(圖3c)。

圖3 地形示意圖Fig.3 Diagram of topographic

地形濕度指數(shù)(Topographic wetness index，TWI)[25]是用于刻劃地形變化及其對土壤徑流的影響的指標。地形濕度指數(shù)愈大，意味著該區(qū)域要么具有更大的坡面匯流面積，要么就是具有較低的水力坡降，則該區(qū)具有更大潛力的飽和帶發(fā)展，土壤愈容易達到飽和而產流。地形濕度指數(shù)的計算公式如下

式中α表示流經地表i點的單位等高線長度上的匯流面積(m2/m)，即上坡面積；β為該點處坡度(°)。

本文采用Antoine等[5]提出的簡化水文曲線和相對地表連接函數(shù)表征功能連通性。Antoine等[5]在假設降雨是時空均勻的、徑流的流速無限大（即忽略徑流的轉移時間）同時不考慮水分入滲的前提下，將降雨過程簡化為徑流填洼過程。累積入流量為輸入研究區(qū)域的累積水量，即累積降雨量；累積蓄積量為儲蓄在研究系統(tǒng)的累積水量，即累積降雨量與累積產流量之差。當采用徑流系數(shù)C（瞬時流出量/瞬時入流量）作為累積入流量的函數(shù)時，水文曲線就可以被縮放為簡化水文曲線。由于徑流系數(shù)C的取值范圍為 0

圖4 簡化水文曲線和相對地表連接函數(shù)圖Fig.4 Simplified hydrograph and derived relative surface connection function

2 結果與分析

2.1 不同草帶布設位置下的坡溝系統(tǒng)產流特征

在恒定雨強條件下，不同草帶布設位置下的坡溝系統(tǒng)初始產流時間不同（見表 2）。從降雨開始到坡面出口有徑流形成，格局D用時20.48 min；格局A、格局B和格局C分別用時3.00、12.05、13.65 min，與格局D用時相比分別減少了85.35%、41.16%、33.35%。因此，草帶布設位置越靠近溝坡，則坡面初始產流時間就越長，即有更多的雨水儲蓄在坡溝系統(tǒng)中。本文經分析認為，在試驗過程中布設的草帶對坡溝系統(tǒng)徑流匯集有阻斷作用，即植被越靠近溝坡，則匯流路徑長度越短且坡面上方來水越少，進而坡面徑流連通過程變緩，即初始產流時間增大。

表2 不同草帶布設位置下坡溝系統(tǒng)初始產流時間統(tǒng)計Table 2 Runoff initial time and total runoff under different positions of grass strip

利用試驗過程中在坡溝系統(tǒng)出口處收集的每分鐘徑流渾水樣，可以計算得到每分鐘的坡溝系統(tǒng)產流量，進而在直角坐標系統(tǒng)中繪制不同草帶格局下的坡溝系統(tǒng)產流過程曲線，如圖5所示。從圖5可以看出，在產流初期，由于匯水面積小，時段徑流量增長較快；隨著降雨的持續(xù)進行，時段徑流量逐漸趨于一個相對穩(wěn)定的數(shù)值。經分析認為，圖 5中不同草帶格局下的坡溝系統(tǒng)相對穩(wěn)定的時段徑流量出現(xiàn)波動的主要原因在于：一是侵蝕過程中坡面出現(xiàn)的跌水導致的，二是模擬降雨裝置的系統(tǒng)誤差造成的[26]。從圖5還可以看出，格局C和格局D的坡溝系統(tǒng)產流過程較早達到產流穩(wěn)定期；在產流穩(wěn)定期相同產流時段內，格局A和格局B的時段徑流量均大于格局C和格局D，且波動較強烈；格局C的坡溝系統(tǒng)總產流量最少，分別為格局A、格局B、格局D的81.01%、65.67%、92.09%。

圖5 不同草帶格局下坡溝系統(tǒng)徑流量變化Fig.5 Variation of interval runoff amounts under different grass strip patterns on slope-gully system

2.2 結構連通性變化特征

根據(jù)試驗數(shù)據(jù)分析結果，模擬降雨試驗前、后不同草帶格局下的坡溝系統(tǒng)地形收斂指數(shù)分布類似于正態(tài)分布，因此本文選用偏度系數(shù)和峰度系數(shù)對其定量描述。從表 3可以看出，不同草帶格局下的坡溝系統(tǒng)地形收斂指數(shù)的偏度系數(shù)均小于零，即分布為負偏斜，因此凹陷地形相對凸起地形而言所占的比例更大，微地形更有利于徑流匯流。與模擬降雨試驗前相比，格局A的地形收斂指數(shù)的偏度系數(shù)在模擬降雨試驗后減小，分布函數(shù)向右偏斜，表明在坡溝系統(tǒng)中有更多的凹陷地形分布。格局B、格局C和格局D的偏度系數(shù)在試驗后增大，比試驗前更趨近于零，即其分布向正態(tài)分布靠近，分布函數(shù)與降雨試驗前相比更加對稱。與模擬降雨試驗前相比，格局A的地形收斂指數(shù)峰度系數(shù)在降雨試驗后減小，說明降雨試驗后的地形收斂指數(shù)的頻率分布越分散，即降雨后的地形與降雨前相比有更多凹凸地形。與模擬降雨試驗前相比，格局D、格局C和格局B的地形收斂指數(shù)峰度系數(shù)在降雨試驗后增加，說明降雨后地形收斂指數(shù)的分布越集中，即降雨后的地形與試驗前相比趨于平坦。格局B的峰度系數(shù)變化最大，且試驗后數(shù)值為試驗前的1.31倍，說明地形收斂指數(shù)的分布變化更加劇烈。

根據(jù)試驗數(shù)據(jù)分析結果，模擬降雨試驗前、后不同草帶格局下的坡溝系統(tǒng)地形濕度指數(shù)分布均服從正偏態(tài)分布，即峰值向左偏移、長尾向右側延伸，而與偏度系數(shù)(見表3)都大于零相一致。從表3可以看出，與模擬降雨試驗前相比，不同草帶格局下的坡溝系統(tǒng)地形濕度指數(shù)平均值在降雨試驗后均減小，說明在僅考慮地形因素條件下降雨前的地形與降雨后相比更容易使土壤達到飽和而產流。格局A降雨后的地形濕度指數(shù)比降雨前減少了10.59%。格局B降雨后的偏度系數(shù)與降雨前相比僅減小了0.11%，而格局A、格局C和格局D降雨后的偏度系數(shù)與降雨前相比分別增加了 8.91%、0.42%、4.60%，即地形濕度指數(shù)的分布更加不對稱。不同草帶格局下的坡溝系統(tǒng)降雨后的地形濕度指數(shù)的峰度系數(shù)與降雨前相比均增大，說明降雨后的地形濕度指數(shù)分布越集中，其中格局B降雨后的峰度系數(shù)是降雨前的1.228倍。

表3 結構連通性統(tǒng)計Table 3 Statistical table of structural connectivity

2.3 功能連通性變化特征

如前所述，簡化水文曲線反映了模擬降雨開始后坡面水文連通性的動態(tài)變化過程。圖 6是基于模擬降雨試驗實測徑流數(shù)據(jù)反推得到的不同草帶格局下的坡溝系統(tǒng)簡化水文曲線。降雨初期，由于土壤下滲能力大于降雨強度，降雨全部通過地表滲入土壤中，用于土壤含水量增加，因此坡面無地表徑流產生；隨著降雨的持續(xù)進行，土壤含水量逐漸增大而下滲能力逐漸降低，當下滲能力小于降雨強度時，坡面開始產生地表徑流且時段徑流量隨著下滲能力的減少而逐漸增大；當土壤含水量達到飽和含水量后，下滲率趨于穩(wěn)定，此后時段徑流量也趨于穩(wěn)定[27]。土壤侵蝕過程通常伴隨有地形地貌動態(tài)變化過程[28]，由此造成的地表填洼量的動態(tài)變化致使徑流系數(shù)在后續(xù)降雨中呈波動性變化。

圖6中的簡化水文曲線越靠近Y軸，則說明在其他條件相同情況下到達坡溝系統(tǒng)出口處的水量就越多，即連通性越好。不同草帶格局下坡溝系統(tǒng)水文連通性大小順序依次為：格局A >格局B >格局C >格局D。在產流穩(wěn)定期，格局C和格局D的徑流系數(shù)為0.4～0.6，而格局A、格局B的徑流系數(shù)分別為0.6～0.7和0.8～0.9，因此在降雨后期格局B的坡溝系統(tǒng)有更多的降雨形成徑流，而坡面入滲水量和地表填洼水量較少。

圖6 不同草帶格局下坡溝系統(tǒng)簡化水文曲線Fig.6 Simplified hydrograph of slope-gully system under different grass strip patterns

如前所述，相對地表連接函數(shù)表征了徑流系數(shù)隨累積蓄積量的變化情況。圖 7是基于模擬降雨試驗實測徑流數(shù)據(jù)反推得到的不同草帶格局下坡溝系統(tǒng)相對地表連接函數(shù)變化過程線。從圖 7中可以看出，不同草帶格局下坡溝系統(tǒng)相對地表連接函數(shù)變化過程線的形狀和趨勢與圖 6中的簡化水文曲線相似，即在降雨開始階段，大部分的降雨用于地表蓄積；隨著降雨的持續(xù)進行，用于地表蓄積的水量逐漸減少，而時段徑流系數(shù)相應地逐漸增大并時段徑流系數(shù)和時段地表蓄積量分別趨于一個相對穩(wěn)定的數(shù)值。

圖7 不同草帶格局相對地表連接函數(shù)圖Fig.7 Variation of derived relative surface connection functions under different grass strip patterns

根據(jù)試驗數(shù)據(jù)分析結果，降雨結束時格局A、格局B、格局C和格局D的坡溝系統(tǒng)累積地表蓄積量分別占累積入流量的50.18%、46.13%、70.01%、71.57%；同時，格局C和格局D對于降雨的地表蓄積作用強于格局A和格局B，即格局A和格局B的坡溝系統(tǒng)水文功能連通性要好于格局C和格局D。分析其原因在于：分別位于坡面的中下部、下部的格局C和格局D對上方徑流的減速、消能作用比較明顯，導致上方徑流在坡面上的入滲量總體增大；分別位于坡面的中上部、中部的格局A和格局B對上方徑流的阻擋作用明顯低于格局C和格局D。

3 討 論

目前，國內外學者開展了許多有關植被格局對坡溝系統(tǒng)產流產沙過程及徑流能量的影響研究，并取得了豐碩的研究成果[15,23,26,29-31]，而有關植被布設位置對坡溝系統(tǒng)水文連通性的影響研究較為少見。本文采用室內模擬降雨試驗對比研究了坡中上、坡中、坡中下、坡下 4種植被布設位置對坡溝系統(tǒng)水文連通性的影響，研究結果表明：在 4種植被布設位置中，坡下布設植被的坡面產流時間最長、功能連通性最差，對坡溝系統(tǒng)水文連通性的影響最大，即與其他布置位置相比，坡下布設植被使得坡溝系統(tǒng)徑流匯集連通過程受阻最嚴重，地表蓄積的水量最多，保水效益最好，該成果與程圣東等[23]進行的植被格局對坡溝系統(tǒng)蓄水效益試驗結論相同。簡化水文曲線是累積入流量與徑流系數(shù)的函數(shù)關系圖，與時間-徑流量圖相比增加了產流前的系統(tǒng)入流量，更直觀地展現(xiàn)了整個降雨過程中徑流變化過程以及水量分配；相對地表連接函數(shù)是累積蓄積量與徑流系數(shù)關系圖，是體現(xiàn)水文連通過程的指標，在產流穩(wěn)定期點密度也反映出徑流量大小?；谑覂饶M降雨試驗，本研究經過結構和功能連通性計算度量出的結果，與游珍等[32]和夏軍等[33]采用產流產沙觀測法在野外小區(qū)進行不同植被布設模擬降雨試驗結果一致。

徑流形成過程是一種受到降水、地形地貌、土壤性質、植被狀況等多因素綜合影響的物理過程[27,29-35]，涉及地表徑流與土壤入滲的分配，與前期土壤含水量、土壤飽和導水率等關系密切。降雨過程中土壤含水量不同，水分入滲條件也會發(fā)生顯著變化，進而對降雨量分配結果產生影響，坡面徑流、壤中流的匯集連通等也會隨之改變。受試驗觀測手段和精度等限制，本研究只利用坡面出口實測徑流過程分析了不同植被布設位置對坡溝系統(tǒng)水文連通性的影響。在以后的研究中，應通過增加土壤含水量和坡面沿程徑流觀測，開展模擬降雨條件下坡面徑流形成過程和徑流三維連通特性的研究。

4 結 論

本文采用降雨強度為1.5 mm/min的室內模擬降雨試驗對比研究了坡中上、坡中、坡中下、坡下四種植被布設位置對坡溝系統(tǒng)水文連通性的影響，主要結論如下：

1）不同植被布設位置對坡溝系統(tǒng)水文連通過程的影響存在較大差異。在相同降雨條件下，植被布設位置越靠近溝坡，則坡溝系統(tǒng)的初始產流時間就越長；與中坡位和中上坡位相比，植被布設在中下坡位和下坡位時，坡溝系統(tǒng)的總徑流量較小，對坡面徑流匯集連通的影響程度較大。

2）比其他植被布設位置相比，中上坡位布設植被的坡溝系統(tǒng)有較好的水文結構連通性，且降雨后的地形更利于坡面徑流的水文匯集連通,同時降雨后的坡溝系統(tǒng)地形濕度指數(shù)均值比降雨前減少了10.59%，減少幅度最大，也更利于產流；不同草帶布設位置下坡溝系統(tǒng)地形收斂指數(shù)分布類似于正態(tài)分布而地形濕度指數(shù)分布符合正偏態(tài)分布。

3）在相同降雨條件下，植被布設位置越靠近坡頂，則坡溝系統(tǒng)的水文功能連通性越好，但對降水的地面蓄積能力越差；在本模擬降雨試驗中，中下坡位和下坡位布設植被的坡溝系統(tǒng)地表蓄積量約占總降雨量的 70%，而中上坡位和中坡位布設植被僅約占50%。

[參 考 文 獻]

[1] Ali G A, Roy A G. Revisiting hydrologic sampling strategies for an accurate assessment of hydrologic connectivity in humid temperate systems[J]. Geography Compass，2009, 3(1):350－374.

[2] Bracken L J, Croke J. The concept of hydrological connectivity and its contribution to understanding runoff-dominated geomorphic systems[J]. Hydrological Processes, 2007, 21(13): 1749－1763.

[3] Fryirs K A, Brierley G J, Preston N J, et al. Buffers, barriers and blankets: the (dis)connectivity of catchment-scale sediment cascades[J]. Catena, 2007, 70: 49－67.

[4] Meerkerk A L, Wesemael B van, Bellin N. Application of connectivity theory to model the impact of terrace failure on runoff in semi-arid catchments[J]. Hydrological Processes,2009, 23: 2792－2803.

[5] Antoine M, Javaux M, Bielders C. What indicators can capture runoff-relevant connectivity properties of the micro-topography at the plot scale?[J]. Advances in Water Resources, 2009, 32(8): 1297－1310.

[6] Appels W M, Bogaart P W, Sjoerd E A T M van der Zee.Surface runoff in flat terrain: How field topography and runoff generating processes control hydrological connectivity[J]. Journal of Hydrology, 2016, 534: 493－504.

[7] 夏軍，高揚，左其亭， 等. 河湖水系連通特征及其利弊[J].地理科學進展，2012，31(1)：26－31.Xia Jun, Gao Yang, Zuo Qiting, et al. Characteristics of interconnected rivers system and its ecological effects on water environment[J]. Progress in Geography, 2012, 31(1):26－31. (in Chinese with English abstract)

[8] 李宗禮， 李原園，王中根，等. 河湖水系連通研究：概念框架[J]. 自然資源學報，2011，26(3)：513－522.Li Zongli, Li Yuanyuan, Wang Zhonggen, et al. Research on interconnected river system network: conceptual framework[J]. Journal of Natural Resources, 2011, 26(3): 513－522. (in Chinese with English abstract)

[9] 李宗禮，郝秀平，王中根，等. 河湖水系連通分類體系探討[J]. 自然資源學報，2011，26(11)：1975-1982.Li Zongli, Hao Xiuping, Wang Zhonggen, et al. Exploration on classification of interconnected river system network[J].Journal of Natural Resources, 2011, 26(11): 1975－1982. (in Chinese with English abstract)

[10] 夏敏，周震，趙海霞. 基于多指標綜合的巢湖環(huán)湖區(qū)水系連通性評價[J]. 地理與地理信息科學，2017，33(1): 73－77.Xia Min, Zhou Zhen, Zhao Haixia. Evaluation of water system connectivity of the district around Chaohu lake based on comprehensive index[J]. Geography and Geo-Information Science, 2017, 33(1): 73－77. (in Chinese with English abstract)

[11] 趙進勇，董哲仁，楊曉敏，等. 基于圖論邊連通度的平原水網區(qū)水系連通性定量評價[J]. 水生態(tài)學雜志，2017，38(5)：1－6.Zhao Jinyong, Dong Zheren, Yang Xiaomin, et al.Connectivity evaluation technology for plain river network regions based on edge connectivity from graph theory[J].Journal of Hydroecology. 2017, 38(5): 1－6. (in Chinese with English abstract)

[12] 高常軍，高曉翠，賈朋. 水文連通性研究進展[J]. 應用與環(huán)境生物學報，2017，23(3)：586－594.Gao Changjun, Gao Xiaocui, Jia Peng. Summary comments on hydrologic connectivity[J]. Chin J Appl Environ Biol,2017, 23(3): 586－594. (in Chinese with English abstract)

[13] 王盛萍，姚安坤，趙小嬋. 基于人工降雨模擬試驗的坡面水文連通性[J]. 水科學進展，2014. 25(4)：526－533.Wang Shengping, Yao Ankun, Zhao Xiaochan. Analyzing hydrological connectivity for a slope-surface on the basis of rainfall simulation experiment[J]. Advances in Water Science,2014, 25(4): 526－533. (in Chinese with English abstract)

[14] 曹梓豪，趙清賀，左憲禹，等. 基于坡面水文連通性的黃河下游河岸緩沖帶植被格局優(yōu)化[J]. 應用生態(tài)學報. 2018,29(3). https: //doi. org/10. 13287/j. 1001-9332. 201803. 014.Cao Zihao, Zhao Qinghe, Zuo Xianyu, et al. Optimizing vegetation pattern for the riparian buffer zone along the lower Yellow River based on slope hydrological connectivity[J].Chinese Journal of Applied Ecology, 2018, 29(3). https: //doi.org/10. 13287/j. 1001-9332. 201803. 014. (in Chinese with English abstract)

[15] 肖培青，鄭粉莉，姚文藝. 坡溝系統(tǒng)坡面徑流流態(tài)及水力學參數(shù)特征研究[J]. 水科學進展，2009，20(2)：236－240.Xiao Peiqing, Zheng Fenli, Yao Wenyi. Flow pattern and hydraulic parameter characteristics in hillslope-gullyslope system[J]. Advances in Water Science, 2009, 20(2): 236－240. (in Chinese with English abstract)

[16] 高建恩，楊世偉，吳普特，等. 水力侵蝕調控物理模擬試驗相似律的初步確定[J]. 農業(yè)工程學報，2006，22(1)：27－31.Gao Jian'en, Yang Shiwei, Wu Pute, et al. Preliminary study on similitude law in simulative experiment for controlling hydraulic erosion[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 22(1):27－31. (in Chinese with English abstract)

[17] 魏霞，李占斌，李勛貴. 黃土高原坡溝系統(tǒng)土壤侵蝕研究進展[J]. 中國水土保持科學，2012，10(1)：108－113.Wei Xia, Li Zhanbin, Li Xungui. Research progress on soil erosion of slope-gully systems in the Loess Plateau[J].Science of Soil and Water Conservation, 2012, 10(1)：108－113. (in Chinese with English abstract)

[18] Jia Xiaoxu, Shao Mingan, Zhu Yuanjun, et al. Soil moisture decline due to afforestation across the Loess Plateau,China[J]. Journal of Hydrology, 2017, 546: 113－122.

[19] 韓鵬, 李秀霞. 黃河流域土壤侵蝕及植被水保效益研究[J].應用基礎與工程科學學報, 2008, 16(2): 181－190.Han Peng, Li Xiuxia. Study on soil erosion and vegetation effect on soil conservation in the Yellow River Basin[J].Journal of Basic Science and Engineering, 2008, 16(2): 181－190. (in Chinese with English abstract)

[20] 張漢雄. 黃土高原的暴雨特性及其分布規(guī)律[J]. 地理學報,1983, 38(4): 416－425.Zhang Hanxiong. The characteristic of hard rain and its distribution over the Losses Plateau[J]. Acta Geographica Sinica, 1983, 38(4): 416－425. (in Chinese with English abstract)

[21] 周佩華，王占禮. 黃土高原土壤侵蝕暴雨的研究[J]. 水土保持學報，1992，6(3) ：1－5.Zhou Peihua, Wang Zhanli. A study on rainstorm causing soil erosioninthe loess plateau[J]. Journal of Soil Erosion and Soil and Water Conservation, 1992, 6(3): 1－5. (in Chinese with English abstract)

[22] 唐輝，李占斌，李鵬，等. 模擬降雨下坡面微地形量化及其與產流產沙的關系[J]. 農業(yè)工程學報，2015，31(24)：127－133.Tang Hui, Li Zhanbin, Li Peng, et al. Surface micro topography quantification and its relationship with runoff and sediment under simulated rainfall[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2015, 31(24): 127－133. (in Chinese with English abstract)

[23] 程圣東，李鵬，李聰，等. 降雨-植被格局耦合作用對坡溝系統(tǒng)水沙特征影響[J]. 應用基礎與工程科學學報，2016，24(2)：230－241.Cheng Shengdong, Li Peng, Li Cong, et al. Coupling effect of rainfall-vegetation pattern on runoff and sediment characteristics in slope-gully system[J]. Journal of Basic Science and Engineering, 2016, 24(2): 230－241. (in Chinese with English abstract)

[24] Kiss Richard. Determination of drainage network in digital elevation models, utilities and limitations[J]. Journal of Hungarian Geomathematics, 2004, 2: 16－29

[25] 張彩霞，楊勤科，李銳. 基于 DEM 的地形濕度指數(shù)及其應用研究進展[J]. 地理科學進展，2005，24(6)：116－123.Zhang Caixia, Yang Qinke, Li Rui. Advancement in topographic wetness index and its application[J]. Progress in Geography, 2005, 24(6): 116－123. (in Chinese with English abstract)

[26] 屈麗琴，雷廷武，趙軍，等. 室內小流域降雨產流過程試驗[J]. 農業(yè)工程學報，2008，24(12)：25－30.Qu Liqin, Lei Tingwu, Zhao Jun, et al. Laboratory experiments of runoff processes in small watershed under simulated rainfall [J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2008,24(12)：25－30. (in Chinese with English abstract)

[27] 宋孝玉，馬細霞. 工程水文學[M]. 鄭州：黃河水利出版社，2009.

[28] 吳淑芳，劉政鴻，霍云云，等. 黃土坡面細溝侵蝕發(fā)育過程與模擬[J]. 土壤學報，2015，52(1)：48－56.Wu Shufang, Liu Zhenghong, Huo Yunyun, et al.Development of rill erosion on loess slope and its simulation[J]. Acta Pedologica Sinica, 2015, 52(1): 48－56.(in Chinese with English abstract)

[29] 魏霞, 李勛貴, 李占斌, 等. 黃土高原坡溝系統(tǒng)徑流水動力學特性試驗[J]. 農業(yè)工程學報, 2009, 25(10): 19－24.Wei Xia, Li Xungui, Li Zhanbin, et al. Experiments on hydraulic characteristics of runoff in slope-gully systems in Loess Plateau[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2009,25(10)：19－24. (in Chinese with English abstract)

[30] 丁文峰，李勉. 不同坡面植被空間布局對坡溝系統(tǒng)產流產沙影響的實驗[J]. 地理研究，2010，29(10)：1870－1878.Ding Wenfeng, Li Mian. Experimental study on the effect of slope vegetation distribution variation on runoff and sediment yield in slope-gully system[J]. Geographical Research, 2010,29(10): 1870－1878. (in Chinese with English abstract)

[31] 王玲玲，姚文藝，王文龍，等. 黃丘區(qū)坡溝系統(tǒng)不同時間尺度下的侵蝕產沙特征[J]. 水利學報，2013，44(11)：1347－1351.Wang Lingling, Yao Wenyi, Wang Wenlong, et al.Characteristics of soil erosion and sediment yield of hilly-gully system at different temporal scale in the loess region[J]. Journal of Hydraulic Engineering, 2013, 44(11):1347－1351. (in Chinese with English abstract)

[32] 游珍，李占斌，蔣慶豐. 坡面植被分布對降雨侵蝕的影響研究[J]. 泥沙研究，2005(6)：40－43.You Zhen, Li Zhanbin, Jiang Qingfeng. Study on the effect of vegetation patterns on the slope on the rainfall erosion[J].Journal of Sediment Research, 2005(6): 40－43. (in Chinese with English abstract)

[33] 夏軍，喬云峰，宋獻方，等. 岔巴溝流域不同下墊面對降雨徑流關系影響規(guī)律分析[J]. 資源科學，2007，29(1)：70－76.Xia Jun, Qiao Yunfeng, Song Xianfang, et al. Analysis about effect rules of underlying surface change to the relationship between rainfall and runoff in the Chabagou catchment[J].Resources Science, 2007, 29(1): 70－76. (in Chinese with English abstract)

[34] 葛金金，楊加智，詹美禮，等. 坡度與降雨強度對坡面侵蝕產沙過程影響的試驗研究[J]. 水電能源科學，2015，33(2)：101－104.Ge Jinjin, Yang Jiazhi, Zhan Meili, et al. Experimental study on influence of slope and rainfall intensity on surface erosion and sediment yield[J]. Water Resources and Power, 2015,33(2): 101－104. (in Chinese with English abstract)

[35] 肖培青，姚文藝，申震洲. 等. 植被影響下坡面侵蝕臨界水流能量試驗研究[J]. 水科學進展，2011，22(2)：229－234.Xiao Peiqing, Yao Wenyi, Shen Zhenzhou, et al.Experimental study of critical flow energy for slope erosion under the influence of vegetation cover[J]. Advances in Water Science, 2011, 22(2): 229－234. (in Chinese with English abstract)