砒砂岩地区坡面径流水动力学特性研究

【目的】研究砒砂岩地区坡面径流的侵蚀规律,为该地区坡面水蚀预报模型的建立提供理论依据。【方法】在内蒙古鄂尔多斯市准格尔旗的西召沟内,选取典型的砒砂岩沟坡,采用野外实地放水冲刷试验,对不同冲刷流量(100,150,200,250,300 L/h)和坡度(5°,15°,25°,35°)下砒砂岩坡面径流的水动力学特性进行研究。【结果】在试验的冲刷流量和坡度范围内,砒砂岩地区坡面径流流速均随冲刷流量和坡度的增加而增大,它们之间呈幂函数关系。坡面径流雷诺数(Re)为58.55~442.85,且Re随冲刷时间的延长有增大的趋势。坡面径流弗罗德数(Fr)为0.738~2.281,且Fr随着冲刷流量和坡度的增加而增大。当冲刷流量和坡度较小时,径流流态为层流和缓流;当流量和坡度较大时,径流流态为层流和急流。坡面径流Darcy-Weisbach阻力系数(f)与冲刷流量和产沙量呈反比关系。【结论】相对于其他地区,砒砂岩地区坡面径流水动力学特性有其独特的特征,研究结果可以进一步揭示该地区坡面侵蚀产流产沙机理及侵蚀动力学机制。     

草地坡面径流侵蚀产沙过程模拟试验研究

[目的]研究草地坡面径流侵蚀产沙过程模拟试验。[方法]通过放水冲刷模拟试验对内蒙古自治区达茂旗草原土壤侵蚀特性进行系列分析,研究土壤侵蚀产沙过程和机理。[结果]变坡径流平均流速随径流量和坡度的增大呈波动趋势增加;坡面径流平均输沙率和平均剪切力均随流量的增加波动增加,随坡度的增加而呈抛物线形式变化,临界坡度值出现在25°左右,流量对输沙率的影响大于坡度因素的作用;坡面径流平均输沙率与平均剪切力之间有良好的线性关系。[结论]该研究为建立我国草原区土壤侵蚀预报提供理论依据。     

烧荒坡面表层土壤机械组成降雨前后的变化特征

[目的]为了揭示不同坡型坡面不同空间部位表层土壤发生侵蚀、搬运、堆积作用的差异。[方法]对六苟小流域烧荒林地不同坡型的坡面表层土壤进行降雨前后机械组成分布及变化特征研究。[结果]烧荒林地坡面表层土壤机械组成各粒径组分含量在坡面不同空间部位分布不一致。降雨前后坡面表层土壤机械组成的变化特征,可以指示降雨作用下,不同坡型坡面表层土壤在坡面不同空间部位的侵蚀——堆积作用。[结论]对于不同坡型条件下的坡面表层土壤侵蚀,还需要做深入研究。     

径流功率理论在黄土坡面侵蚀产沙计算中的应用

介绍了径流侵蚀产沙功率理论的基本原理,并应用这一理论对放水冲刷试验中不同坡度和流量条件下的侵蚀产沙特征进行了分析和比较。结果表明,当坡度为3~°27°时,单位径流的侵蚀功率随坡度的增加而增大;当坡度增加到27°时,单位径流功率达到最大值,而后随着坡度的继续增加,单位径流功率有所减少。实测数据和据单位径流侵蚀功率理论计算的坡面单宽径流侵蚀产沙量表现出了相似的变化规律,两者都随坡度的增加呈抛物线变化,坡面单宽径流侵蚀产沙量的最大值都出现在21°左右,且二者之间具有良好的线性关系。说明径流功率理论可以较好地应用于坡面单宽径流侵蚀产沙量的计算。     

地表坡度对坡面溶质随薄层水流迁移特征的影响

通过上方来水模拟薄层水流冲刷试验,研究了地表坡度对红壤坡面产流、产沙及非吸附性离子(Br-)迁移过程的影响.结果表明:起始产流时间随地表坡度增大呈递减趋势;坡度对产流规律和产流总量影响并不显著.坡面径流泥沙含量随产流时间呈半正弦波衰减趋势;坡度越大,周期越短,波幅越大;泥沙流失总量与坡度呈幂函数递增关系.薄层水流冲刷作用下坡度对土壤溴迁移特性影响显著;随着坡度增大,径流澳浓度随之增大,澳的流失方式由淋溶损失为主逐步转变为径流流失为主.     

元谋干热河谷坡面径流蓄积过程中的面源污染物变化

在元谋干热河谷选择严重干扰退化草地、采取"封禁"和"封禁+等高反坡阶"植被自然恢复草地,布设集水系统对3种草地的径流进行拦截和蓄积,并对2008年雨季和之后的地表径流总氮、总磷和化学需氧量浓度进行测定,结果表明:自然恢复植被能大量减少坡面径流和泥沙产生量,进而大幅度减少面源污染物的输出。坡面径流收集过程对径流拦截和沉砂过程中面源污染物的浓度有较大的削减作用,径流从沉砂池进入蓄水设备,使总氮和总磷浓度分别削减46.63%和38.08%,地表径流在蓄水设备中贮存会使径流中的面源污染物浓度得到进一步削减,证明水土流失防治措施在削减面源污染物输出中有显著作用。     

坝缘山地陡坡地不同水保措施土壤流失量对比——以张家口市沽源县红旗滩小流域为例

在沽源县红旗滩小流域陡坡地,选取地貌、土壤、植被等自然条件具有较强代表性的红泥滩村北山坡为研究地,设置未治理坡面径流小区、水平沟治理坡面径流小区、鱼鳞坑治理坡面径流小区3个观测小区。于2007～2009年的雨季连续监测、对比各径流小区的土壤流失量。结果表明：在坡度、坡向、植被盖度和降水特征等要素基本一致的条件下,水土保持措施效果由好到差依次是水平沟治理坡面径流小区、鱼鳞坑治理坡面径流小区、未治理坡面径流小区。坝缘山地陡坡地水土流失治理应提倡使用水平沟治理方式。     

伊犁河流域坡面径流侵蚀试验研究

通过野外径流小区实地放水冲刷试验,研究伊犁河流域大豆坡地与裸地在不同放水条件下土壤水分变化及大豆减流减沙效应,并运用水力学理论分析坡面径流水力学参数特征。结果表明:大豆与裸地土壤入渗率随放水流量的增加呈现递增的趋势,与裸地相比,大豆坡面入渗率增加20%,产沙时间晚于裸地8 min左右;大豆坡面较裸地具有显著的减流减沙效应,输沙率减少93.6%,径流系数减少63.5%左右,其削减径流作用明显弱于减沙效应;随着放水流量的增加,大豆与裸地输沙率均呈递增趋势;坡面径流平均流速、径流深、雷诺数、Darcy-Weisbach阻力系数逐渐增大,弗劳德数逐渐减小,流速与流量呈幂函数关系,水流为层流、急流状态。     

金沙江干热河谷不同处理坡面的产流产沙规律研究

以金沙江干热河谷元谋区段不同处理坡面为研究对象,采用径流小区观测法,对水平阶、人工封禁和自然坡面的产流产沙规律进行研究.结果表明:水平阶和人工封禁坡面的产流产沙量比自然坡面明显减少,三者的径流量均与降雨量和3个时段最大雨强呈幂函数关系,自然坡面产沙量与降雨量和3个时段最大雨强也呈幂函数关系,但水平阶和人工封禁坡面产沙量只与降雨量和两个时段最大雨强呈幂函数关系,水平阶是三者中最好的一种减流减沙坡面整地方式.     

晋西黄土区不同空间尺度径流影响因子的辨析

【目的】研究不同空间尺度下晋西黄土区径流的主要影响因子,为当地生态建设和水土流失治理提供参考。【方法】通过对晋西黄土区坡面和小流域2个不同空间尺度下生态水文过程进行长期定位和半定位监测,应用SPSS统计分析软件和灰度关联方法分析了2个空间尺度下径流的主要影响因子。【结果】在坡面尺度,对径流影响最大的是降雨强度和郁闭度,权重分别为21.84%和21.81%;其次为雨前土壤含水量和降雨量;对坡面径流影响最小的因子为坡度,权重为16.39%。在小流域尺度,对径流影响最大的是降雨量和流域面积,权重均为18.11%;其次为形状系数、降雨强度和森林覆被率;沟道比降对径流的影响最小,其权重为14.05%。【结论】在本研究尺度范围内,随着研究空间尺度的增大,降雨量对径流的影响作用加大,降雨强度和植被对径流的影响作用变小,坡度和沟道比降对径流的影响均较小。     

三峡库区花岗岩山地林木对坡面稳定性影响的研究

根据土力学原理，采用实验和野外调查相结合的方法，对长江三峡库区花岗岩山地林木固持土壤、稳定坡面作用进行了研究．认为内摩擦角是决定坡面稳定的重要因素，经实验得出内摩擦角与土层深度显著相关，林地土体的内摩擦角大于农耕地的内摩擦角；土体抗剪强度与土层深度呈正相关关系，土层越深其抗剪强度越大，林地土体的抗剪强度大于农耕地的抗剪强度．由典型坡面实地测量，得到坡面平均坡度值为：农耕地２８．７°，林地３８．７°．林地比农耕地高１０°，反映出林木在保持水土、稳定坡面中的重要作用．     

人工植被坡面产流问题研究进展

随着山坡水文学的发展，人工植被坡面产流问题的研究在水文学领域中具有十分重要的意义，且受到越来越广泛的重视．分析了人工植被坡面径流的研究现状，并简要论述了坡面产流研究的若干成果及未来展望。     

晋西黄土残塬沟壑区水土保持林坡面径流规律研究

该文以坡面径流泥沙观测场为基本观测手段，对晋西黄土残塬沟壑区不同地类的坡面进行了为期３年的现场观测．结果表明：在黄土地区降雨量与径流量的关系不明显，径流的发生决定于雨强和土壤性质；现有的人工林和天然灌木林具有良好的拦蓄径流、固持土壤的防护功能．     

长江中上游花岗岩山地坡面相对平衡坡度研究

根据水动力学及土力学理论,采用室内和野外实验相结合的方法,对长江中上游花岗岩山地坡面进行了研究．认为坡度是决定坡面稳定的重要因素,提出了花岗岩山地坡面相对平衡坡度这一概念,并建立了山地坡面相对平衡坡度方程．实验得到坡面相对平衡坡度值为２６．３°,根据土力学原理实验得到坡面相对平衡坡度值为２４．９９°,结果十分相近．据此提出该地区花岗岩山地坡面相对平衡坡度值,为当地的坡地开发利用、水土保持、坡面工程设计及合理发展农林业生产提供科学依据     

不同配置植被过滤带坡面氮磷流失过程的人工降雨试验研究

植被过滤带是治理水土流失问题的有效工程措施之一。采用径流槽人工降雨试验,在不同坡度（5°、20°、35°）、降雨强度（30、60、90 mm/h）和植被过滤带设置方式（整块布设、两块布设）组合下,对侵蚀坡面径流和沉积物中的总氮、总磷含量在降雨历程中随时间的变化进行对比分析。结果表明,不同配置组合条件下的植被过滤带坡面总氮、总磷含量变化趋势并不完全一致,但个别组合之间变化趋势相同;降雨强度、坡度和植被带设置方式3种参数组合对植被过滤带氮磷去除作用的效果产生综合影响,与各单一因素的影响存在差异;在实际应用植被过滤带防治坡面水土流失时应与当地气候及地形条件相结合。该结果可为北方小流域侵蚀坡面水土保持治理及植被过滤带的选择和设计提供参考。     

浅沟坡面红壤水分季节变化特征及其影响因子

在2007年5月到2008年1月期间,供试土壤为红壤及坡面坡度为15°条件下,利用定位观测数据,探讨了天然降雨条件下浅沟侵蚀小区土壤水分季节变化特征,分析了降雨、土壤质地、等高绿篱、浅沟地形等四个因素对土壤水分动态变化的影响。结果表明,小区坡面0-45 cm土层平均土壤水分含量季节变化规律基本与降水变化一致,降水是影响浅沟坡面土壤水分变化的主要原因;绿篱对浅沟坡面土壤水分的影响因存在季节性的差异,雨季等高绿篱措施对提高浅沟坡面0-45 cm土层含水量作用显著,旱季则相反;土壤质地和浅沟微地形也是影响土壤水分变化的重要因素,但其影响都不如降雨和绿篱的影响显著,种植绿篱有利于保持坡面水分。     

多层连续坡面拱治理渠道滑坡技术在信阳市的应用

渠道滑坡主要是由于渠道边坡自身因外力造成失稳或水浸害而造成的,因此,传统上一般采用减载、阻滑、排水导渗等治理方法。而多层连续坡面拱集抗滑和排渗功能于一体,与传统治理方法比较,具有工程量小,造价低廉;施工方便,工期短;结构合理,稳定可靠等优点。信阳市多处灌区渠道滑坡采用多层连续坡面拱治理获得成功并取得较好的工程效益。     

基于GIS的栅格化坡面径流路径模拟与LS值计算

该研究旨在研制建立适合我国黄土区以小流域为单元、基于GIS栅格化的坡面径流路径及土壤侵蚀强度空间分异分析模拟模型 .以ViewGIS为平台 ,将流域图经栅格化处理和建立基于栅格化处理的关系型数据库 ,利用D8方法和DEMON方法 ,分析模拟径流路径 ;开发出了适于分析模拟黄土区小流域土壤侵蚀强度空间分布的模块 ,以小流域为单元对坡面径流路径进行了模拟 ,并模拟计算了通用水土流失方程的地形因子LS值在该流域坡面的分布 ,最后将计算结果存放于关系型数据库中 .该研究深入ViewGIS内核 ,在开发DEM径流分析、土壤侵蚀等功能的基础上 ,实现了对整个流域径流路径及土壤侵蚀地形地貌分异规律的计算机分析模拟与成图 ,为研制开发防护林体系高效空间配置智能化规划设计系统打下了良好的基础     

草被覆盖下坡面流土壤侵蚀水动力学特征

坡面侵蚀为水流和土壤互作过程,描述坡面流基本水力学特征,阐明土壤分离情况与坡面流侵蚀水动力学间关系,对了解坡面流侵蚀过程及治理坡面水土流失具有重要意义。以北京市山区野外径流小区不同植被密度、植物布设方式坡面为研究对象,以5°坡为例,在不同流量(1.0、2.0和3.0 m~3·h~(-1))下作放水冲刷试验,描述各坡面水力学及侵蚀水动力学特征,分析坡面土体土壤分离速率与水动力学参数关系。结果表明,径流雷诺数随径流冲刷流量增加而增加,植被密度对坡面流流态作用明显,植株布设方式对雷诺数影响较小;弗劳德数对其过程表征作用不显著;各坡面土壤分离速率为流量增函数(R~20.916),总体随冲刷时间延长波动性先增后减,土壤分离速率动态变化随植株布设密度增加而增加,行排列坡面抗蚀性差;径流剪切力和水流功率可与坡面土壤分离速率线性拟合,均呈线性正相关。研究结果为探究坡面流土壤侵蚀机理及治理方法提供依据。     

不同造林抚育措施对桉树人工林坡面径流特征的影响

[目的]探讨桉树人工林坡面径流特征及其影响因素,促进桉树人工林科学经营.[方法]建立10个坡面径流小区,以采伐迹地灌草坡作对照(CK),研究萌芽更新、人工割灌割草清理林地和除草、施基肥和追肥,火烧清理林地、植苗更新、化学除草、施基肥和追肥,人工割灌割草清理林地和除草、植苗更新、只施基肥不追肥,桉树萌芽更新1代3年生林地4种不同造林抚育措施干扰下桉树林地的坡面产流量和泥沙流失量,探讨桉树人工林的科学栽培和可持续经营途径.[结果]火烧清理林地、植苗更新、化学除草、施基肥和追肥的林地坡面产流总量和泥沙流失总量分别为117.54 mm和1366.76 kg/ha,比人工割灌割草清理林地和除草、植苗更新、只施基肥不追肥的林地分别高15.61%和84.65%,比萌芽更新、人工割灌割草清理林地和除草、施基肥和追肥的林地高12.46%和68.13%;桉树萌芽更新3年生林分林地的坡面产流总量和泥沙流失总量分别为81.22 mm和263.50 kg/ha,比萌芽更新造林当年的分别低22.30%和67.60%,比对照低23.80%和62.60%;不同造林抚育措施的坡面产流量和泥沙流失量与降水量间均呈极显著线性正相关(R=0.743~0.953).[结论]火烧清理林地、植苗更新、化学除草、施基肥和追肥等耕作活动(造林抚育措施)及大量级降水是桉树人工林产生较高坡面径流量和泥沙流失量的主要原因.