基于全球定位系统的等高犁沟控制坡耕地径流研究

等高耕作具有拦截坡面径流、增加土壤入渗,降低水土流失等多种作用。基于数字高程模型和全球定位系统在坡耕地中实施等高耕作,研究等高耕作拦截坡面径流的效果;检测数字高程模型中等高线的分辨率和准确性,并提取坡面等高线的常规信息。     

华南垦区胶园梯田化与水土保持

华南垦区橡胶栽培上应用梯田工程,是在解放以后党和政府积极开发热带和亚热带资源,大规模发展橡胶的初期已经开始了。30多年来,不论梯田的形式或规格都有所改进,梯田的效益显著提高。当1952—1953年大面积开荒植胶时,在丘陵和山区首先是采取等高带状或平台开垦,实际这已经是梯田化的初级形式。为了进一步达到保持水土的目的,后来又在水平环山带的基础上加设土埂,称之为小梯田。1958年以后,掀起了一个声势浩大的梯田化运动,在一个不太长的时间内,原有的胶园基本上实现梯田化,不少橡胶林段筑成了规格化的大梯田或中梯田。     

山地梯田埂坎设计探讨

通过对土坡直滑动面的剖析,将其应用于梯田田坎的稳定分析,并通过回归分析给出了梯田埂坎少占地的目标函数的数学模型,从而使得梯田埂坎优化设计及实践应用成为可能。     

石坎梯田的优化设计

通过对石坎梯田断面要素和工程量的分析,以田坎高度和田坎侧坡坡率作为设计变量,以每公顷梯田的造价为目标函数,提出了石坎梯田的通用优化设计数学模型,并进行了实际优化计算。优化设计结果和常用的石坎梯田规格相比,优化设计的石坎梯田要比常用规格安全经济得多。     

深圳市大沙河上游段河岸生态治理实践

随着经济发展和人们对生活环境质量要求的不断提高,河道治理工程不仅要满足行洪排涝等基本功能,还要具有景观、休闲、娱乐等功能。深圳市在大沙河上游段河岸综合治理中的生态治河理念是:摒弃以往的浆砌石或混凝土固岸、裁弯取直、疏挖河道等措施,采用了生态石笼护岸,这种护岸形式不仅贴近自然、结构稳定,而且工艺简单、造价较低;在两岸景观设计中兼顾河流的形态、空间和沿线人文历史等因素,分区、分段设计景观,选用绿化植物,布设景观小品。     

基于高分辨率卫星影像的梯田监测方法研究

以高分辨率Qu ickB ird卫星数据为主要信息源,依托“3S”技术,对黄土高原沟壑区南小河沟典型小流域内的梯田进行监测,结果表明:利用高分辨率Qu ickB ird卫星数据进行区域或流域梯田监测,能够解决梯田传统监测费劳、费时以及精度低等问题,是获得梯田等水土保持措施动态的一种有效手段。     

基于GIS的元阳梯田空间分布及其自然要素分异研究

为保护哈尼梯田人工湿地、维护区域生态安全、传承梯田农耕文明,以元阳县梯田为研究对象,通过野外地质调察、查阅区域地质调查报告和区域岩石性质以及土壤性质,利用GIS空间技术分析了梯田空间分布及自然影响因素,旨在进一步明晰梯田空间分布与各自然影响要素对其影响机理,为梯田的管理保护与研究提供参考。结果表明:(1)地形决定了梯田的形态和面积规模。在海拔800～1 500 m、坡度0°～15°的亚热带平缓山区沿等高线分布了梯田总面积的73.23%,75.35%。(2)岩性通过影响岩石保水蓄水的水理性质进而影响到梯田的完整性;研究区中部的片麻岩类岩石基岩裂隙不甚发育储水性能良好,片麻岩类占岩石面积的51.49%,分布了梯田的58.99%;其他区域主要为(石)灰岩及砂页岩类,空隙大,下渗严重。(3)土壤的矿物成分、理化性状不尽相同,制约着水稻的生长发育,其粘性、保水性以及可塑性影响着梯田的景观格局;中部梯田区的红壤(麻黄红土)和赤红壤(麻黄赤红土)多为黏壤土,土体厚质地轻且养分含量较高,在长期人为熟化下土质粘重易保水保肥;其他地区的土壤大多土体厚薄不一、层次分异明显,蓄水蓄肥能力较差、耕性不良。研究结果为梯田的开发利用和保护提供科学依据。     

鲁南山区水土流失加剧、演变及防治

近些年来,山东省鲁南山区针对当地的自然资源和严重的水土流失情况,从治理水土流失入手,与发挥山区优势相结合,按照不同地形部位,科学地配置了经济林草;兴建了“三合一”梯田;在未修梯田的坡耕地上推广了横坡耕作、等高带状间作、沟垄耕作、水平沟及作物轮作、密植等耕作技术。根据各地的资源优势,建设了各具特色的商品生产基地和一批果品、食品加工厂。把经济效益与生态效益紧密结合起来,取得了显著的治理、开发成效。     

高麦草种植带形成梯田的试验研究

<正>1 试验雏型在坡地上修梯田控制侵蚀,需要大量设备和费用。有一种可以替代的方法,即现在研究的一种按适当的间隔在等高线上种植植物带来替代人工修建梯田的方法。在潮湿和较潮湿的大平原地区,树木是惯用的区域防风屏障,谷物、亚麻等短生屏樟也已经用于风蚀控制和积雪的保持。然而,在降雨量较低的半干旱大平原,植物屏障的选择受到严重的限制。     

隔坡梯田优化设计试验研究

试验采用二次正交旋转回归组合试验设计方法,通过野外试验,着重研究了影响隔坡梯田优化设计中的三个主要因素──平坡比、地面坡度和坡面种植方式对隔坡梯田水平田面部分粮食产量,水分增量,拦沙量等方面的影响,得到定量描述这些因素与目标函数之间的多维反应面回归方程,以及隔坡梯田设计有关参数。     

灌水器内流道流场Micro-PIV试验分析

采用Micro-PIV测量技术,在雷诺数Re=200情况下分别对方形截面平角和圆角齿形结构微尺度通道内流流体运动进行测量并加以比较,寻找灌水器内流流动规律和流道堵塞机理。试验使用10倍显微物镜、14位灰阶PCO.1600相机、3 mm荧光示踪粒子和仅允许610 nm红光透过的滤光镜相配合获取清晰的粒子图像,通过图像处理技术得到高分辨率的流场速度矢量分布图和流线图。试验发现各类微通道齿间内流充分发展后是一种重复性流动,平角微通道顶角和转角内侧存在低速涡旋区,圆角微通道只在转角内侧出现回流,颗粒在低速涡旋区易发生沉积,是造成堵塞的主要原因。若缩小断面尺寸则低速回流区范围有所扩大,顶角转向处出现回流趋势,对防堵不利。     

工程设计视角下山区梯田撂荒影响因素分析

为分析山区梯田撂荒的影响因素,科学指导山区梯田的建设,该研究以位于山区的林州市、沂水县、寻甸县、华池县为研究区,在每个县选取若干采样区,以遥感解译结合实地调研的方式识别出山区撂荒梯田,并从山区梯田工程设计的角度对其撂荒的影响因素进行分析。研究结果表明:1)4个研究区内梯田均呈现出不同程度的撂荒现象,其中华池县、寻甸县、林州市和沂水县的采样区平均撂荒率分别为4.11%、7.68%、24.03%、9.46%;2)梯田的田面宽度是影响山区梯田撂荒的主要因素;3)在以沂水县和林州市为代表的石质山区,地面坡度与土层厚度是制约梯田宽度的主要因素,梯田的宽度随着地面坡度增加而变窄,随着土层厚度的变薄而变窄;在以华池县和寻甸县为代表的土质山区,地面坡度是梯田宽度的主要限制因素。该研究可为山区梯田的优化提出科学理论指导,并为国家相关部门制定政策提供理论依据。     

黄丘一区水平梯田田坎侧坡的稳定性研究

水平梯田是黄土丘陵沟壑区主要的坡面治理工程,也是主要的基本农田。水平梯田的田坎侧坡是水平梯田的重要组成部分,它不仅影响水平梯田的稳定,而且影响田坎占地的多少。采用现场调查与定位观测相结合的方法搜集典型流域田坎高与田坎侧坡资料,通过稳定统计分析,得出黄土丘陵沟壑区第一副区水平梯田(单式埂)田坎侧坡与田坎高的稳定性关系回归于二次多项式函数或指数函数,回归方程为二次多项式函数或指数函数的结论。     

苕溪流域茶园不同种植模式下地表径流氮磷流失特征

为探讨苕溪流域不同种植模式下茶园地表径流氮磷养分流失特征,于2010年5-10月对等高种植和顺坡种植2种种植模式下茶园地表径流水样进行取样测定,分析径流水样中的氮磷元素各指标的含量、形态特征及其随时间的变化规律。结果表明:无论是顺坡种植还是等高种植,茶园径流中氮素各指标含量的峰值均出现在6月底或7月初,茶园径流中磷素各指标含量的峰值出现在6月底、7月初或9月初。在整个监测时期内,等高种植茶园径流中总氮、硝氮、铵氮含量分别比顺坡种植茶园低8.54%～43.01%,4.05%～46.70%,5.92%～33.19%,但2种种植模式间不存在显著差异;等高种植茶园径流水中总磷、可溶态总磷、颗粒态磷的含量分别比顺坡种植低8.51%～31.07%,0.39%～17.91%,8.45%～36.86%,2种种植模式之间径流水中总磷、颗粒态磷含量存在极显著差异,可溶态磷含量不存在显著差异。无论是顺坡种植还是等高种植,硝态氮均为茶园氮素地表径流流失的主要形态,颗粒态磷则是茶园磷素地表径流流失的主要形态。总的来说,等高种植模式能有效地截留茶园氮磷营养元素,防止其随地表径流流失。     

Rill morphology and deposition characteristics on row sideslopes under seepage conditions

Concentrated flow can induce rill and ephemeral gully erosion in contour ridging systems. To better understand the morphological features of rills, deposition characteristics in contour ridging systems and their influencing factors, rainfall simulation experiments were conducted considering four factors: field slope, row grade, ridge height and seepage discharge. The results showed that a simplified power equation that considered the maximum rill depth and length predicts the erosion volume better than an equation that only accounts for rill length, with prediction accuracies of R² = 0.96 and R² = 0.61, respectively. The ridge height could promote seepage and extend the maximum rill width and depth. The relationships between seepage and rill width, and seepage and soil loss could be fitted with quadratic equations. Seepage exerted a positive effect when the rill width and total soil loss were <14.3 cm and 0.7 kg, respectively, and presented a negative effect when the rill width and total soil loss were greater. Seepage had a positive effect on the maximum rill depth. Sediment deposition was divided into two types: (i) deposition downstream of the rill and (ii) no deposition on the row sideslope. Greater row grades could result in deposition up to the ridge. The simple rill volume prediction equation could help predicting the soil loss induced by rill erosion in contour ridging systems. The effect of field slope, row grade, ridge height and seepage discharge on soil loss could provide guidance for choosing appropriate ridge morphology on slopeland to reduce rill erosion.     

淤地坝坝体体积的计算

对于已确定的淤地坝坝址,坝体的纵断面（即沟道横断面）是一定的。根据实测的沟造横断面,以沟底最低点为坐标原点,沟道一侧的岸壁曲线可用幂函数形式表示之。利用这种幂函数关系,对于坝坡均一的坝体．在设定坝顶宽、坝高和上下游边坡之后,作者推导出沟道一侧坝体体积的计算公式;沟道两侧的坝体体积即为坝体总体积。对于非均一坝坡、设有马道的坝和坝体加高的体积,可将坝体横断面分割为由几个均一坝坡组成的坝体断面,分别计算其体积。这种计算方法的精度,取决于坝址横断面岸壁曲线回归方程与实际岸壁的符合程度。     

育肥猪舍用混凝土微缝地板的截面优化

为解决现有混凝土微缝地板因截面设计不尽合理产生的承载力富余过大,导致实际生产中板体自重大、生产和运输成本高等问题。该文通过计算假定、截面和荷载转化的方法,对混凝土微缝地板的结构进行了理论剖析,对其制造材料、板体尺寸、配筋等进行了优化和力学性能计算。在截面面积减少3600mm2、纵向钢筋面积减少213mm2、混凝土的标号由C30调至C25的情况下,单块地板的正截面抗弯值为3.14kN.m,斜截面抗剪值为3.56kN,裂缝宽度值为0.167mm,跨中截面挠度值为3.70mm,均可满足育肥猪安全使用要求。优化后,单块地板混凝土使用量可节省0.01m3,每平米地面铺设成本降低18%。     

侧渠底高对分水口水力特性影响数值模拟研究

目前对灌区分水口水力性能的研究多集中在主渠和侧渠底部高程相等的情况下,对于普遍存在的侧渠底部高程高于主渠时的分流特性缺乏系统研究。该文在试验基础上,利用FLOW-3D软件对侧渠不同底高、主渠来流量的矩形渠道分水口进行了数值模拟研究,将主渠各断面水深、流速的模拟值与实测值进行对比,发现流速变化与实测值变化规律基本一致,相对误差均小于10%,利用FLOW-3D对分水口进行数值计算具有合理可信性。结果表明：分水口处的水面波动受主渠来流的影响,流量越大,波动越大;高于侧渠底高的水流会对低于侧渠底高的下层水流产生影响,使下层水流具有向上的流速分量,参与分水口分流;同一主渠来流量下,随侧渠底高的增加,侧渠进口断面最大流速和水深逐渐减小;侧渠进口断面靠近上游端的区域湍动较大,而在下游端靠近底部湍动能值较小。研究为灌区配水及水量控制提供了参考依据。     

用PIV和LBM法检验灌水器设计中连续介质假设的适用性

灌水器由于其流道特征尺寸微小,因而在其流道内的流动特性分析中,基于连续性介质假设的Navier-Stokes(NS)方程是否适用一直存在争议。该文从微观角度采用格子Boltzmann方法(1attice Boltzmann method,LBM)研究灌水器的流动特性。首先进行LBM的网格无关性分析,其次将LBM的数值计算结果、传统的基于连续性介质假设下的有限体积法的计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)计算结果以及粒子图像测速(particle image velocimetry,PIV)试验结果进行对比,分析LBM计算结果与基于CFD结果偏离PIV试验值的相对偏差的算术平均值。结果表明,CFD偏离PIV试验结果的相对偏差的算术平均值为0.139%,而LBM偏离PIV试验的相对偏差的算术平均值为0.115%,两者偏离PIV试验结果的相对偏差的算术平均值比较接近。因此,针对流道特征尺寸为1 mm的灌水器,采用基于连续性介质假设下的流体动力学计算方法来研究是适用的。     

Effects of land use on soil erosion and nutrient loss in the Three Gorges Reservoir Area, China

Abstract. By comparing field measurements from 1989, 1997, and 1998, the differences between farmland (sloping farmland, sloping farmland with contour cultivation, terraced farmland) and orchard (terraced orchard, unterraced orchard), in the Three Gorges Reservoir Area, were significant for runoff ( P <0.01), erosion ( P <0.05) and nutrient loss ( P <0.05). Taking into account economic costs and environmental influences, reasonable and sustainable land use on slopes of 25° in the Three Gorges Reservoir Area should be unterraced orchard.