草地小流域治理水平沟适宜间距初探

结合草地小流域特殊的地理位置及水土流失特点等实际情况,根据降雨、径流、产沙模数以及常用打草搂草机械幅宽等资料,初步对不同坡度条件下水平沟适宜间距进行优化设计,得出在20°、15°、10°、5°坡度时,水平沟适宜间距分别为19 m、25 m、31 m、55 m.     

梯田规划设计中田块规格标准分析

甘肃省截止 2 0 0 0年底已修梯田 15 4 6 5万hm2 。但存在梯田设计不科学的现象 ,缺乏统筹规划 ,合理设计。分析梯田田面宽度、长度、埂坎边坡等设计因素与需功量、农机具、灌溉及农作物产量等经济生产因素的关系 ,提出田面宽决定单位面积土方量 ;需功量与田面宽平方成正比 ;机械工效与田宽成反比。系统分析认为 :当地面坡度为 5°～ 10°时 ,适宜田宽为 2 0～ 30m ;坡度为 10°～ 2 5°时 ,适宜田宽为 10～ 2 0m ,这样不仅利于机械作业 ,发展农田水利 ,而且渠系建筑投资较小 ,水量损失较少。地埂边坡选用 1∶0 5～ 1∶0 7为宜 ,不仅满足边坡稳定 ,且利于地埂利用。     

模拟降雨条件下含砾石土壤的坡面产流和入渗特征

模拟降雨条件下研究了含砾石土壤的入渗过程,分析了砾石含量和坡度对土壤坡面产流时间和入渗的影响。研究结果表明:含砾石土壤的坡面产流时间与砾石含量和坡度密切相关,当坡度>5°时,产流时间与砾石含量呈线性负相关。当坡度<5°时,不同砾石含量的土壤入渗能力表现出明显差异;砾石含量为20%~30%时,土壤入渗相对增加;当坡度>10°时,砾石含量对入渗能力的影响不明显。利用Kostiakov入渗经验模型可以很好地模拟含砾石土壤的降雨入渗过程,模型中的经验系数K能够反映出降雨开始1 min内坡度和砾石含量对入渗的影响。     

1999-2016年天山西部植被覆盖的时空变化

[目的]调查天山西部生态环境植被覆盖状况,为科学保护区域生态环境和管理提供科学依据。[方法]以天山西部林区—霍城林场为研究对象,基于1999,2007和2016年3个时期的Landsat TM遥感影像和DEM数据,运用归一化植被指数分析研究区植被覆盖情况和空时变化特征。[结果]时间变化上,1999—2016年期间霍城林场植被覆盖以Ⅱ和Ⅲ级为主,所占比重达到55%以上,总体上是呈现上升趋势;空间分布上,霍城林场因海拔、坡度和坡向等地形因子的不同而出现不同的分布和变化特征,当海拔在1 500~2 000 m和2 000~2 500 m或者坡度30°~45°的区域时,植被覆盖度相对较高;当海拔 < 1 500 m以及 > 2 500 m或坡度 < 30°的区域时,植被覆盖度相对较低;植被覆盖度随着坡向的变化而变化着,呈现出阴坡 > 半阴坡 > 半阳坡 > 阳坡的分布特征;当海拔 < 1 500m和坡度 < 30°的区域时,植被覆盖度变化较为明显,而当海拔 > 2 500 m和坡度 > 45°的区域时,因受人为社会活动影响小,植被覆盖变化不明显。[结论]1999—2016年期间,霍城林场植被覆盖在时间变化上总体呈现上升趋势,在空间分布上因海拔、坡度和坡向等地形因子的不同呈现不同的分布和变化特征。     

数字高程模型精度与地表拟合方法对坡度计算的影响

 以数字地图为基础,以日本早池峰山地域为研究对象,研究不同地表拟合方法及DEM精度对坡度计算的影响:1)最小曲面法、逆距离法和剖面法3种不同的地表拟合方法对基于DEM计算的坡度影响很小。2)DEM精度对基于其计算的坡度有相当大的影响,随着DEM精度的降低,计算出的平均坡度变小。3)DEM精度对不同坡度级别有着不同的影响。这种影响按坡度大致可以分为3种类型:当坡度为0°～10°时,采用低精度的DEM将低估测面坡度,使这一坡度级面积增加;当坡度为10°～35°时,采用低精度的DEM将过高地估侧地面坡度,使这一坡度级面积减少;当坡度大于35°时,DEM精度对坡度的影响很小,坡度的频率分布随着DEM精度变化基本维持不变。     

模拟降雨条件下碱性坡地土壤侵蚀试验

 采用室内人工降丨射模拟试验,研究降雨强度为50 mm/h时不问坡度（5°、15°、25°)和不同土壤（土壤的可交换钠比例ESP值分别为2.4和25)对土壤人渗率和侵蚀缺的影响。结果表明：1)不问坡度和不同土壤的径流模数随降雨历时急剧增加,后于平稳,人渗率和侵蚀产沙量随降雨历时急剧减小,趋于某一稳定值;2) 土壤ESP值水平一定时,入渗率和累计人渗量都随着坡度的增大而增加,侵蚀产沙坩随笤坡度的增大先增加后减小,在15° -25°之间存在着侵蚀的临界坡度;3)坡度一定时,径流模数随着 ESP值的增加而增加,稳定人渗率和累计人渗量随卷ESP值的增加而减小;4) 土壤的ESP值水平对侵蚀产沙量的影响随坡度不同而不同,坡度为5°和15°时,同一坡度的侵蚀产沙量随ESP值的加大而减小,当坡度为25°时,核蚀产沙量随ESP值的加大而增大,说明坡度较大时,土壤ESP值的增大更容易引起土壤侵蚀。     

极端暴雨下典型小流域重力侵蚀的分布及影响因素

为探究极端暴雨下重力侵蚀分布规律及其环境条件,以2019年"利奇马"台风引发的特大暴雨事件为对象,采用无人机航拍、室内解译等方法,研究了位于暴雨中心的山东省临朐县曾家沟小流域内不同类型重力侵蚀的数量、空间分布特征及其影响因素。结果表明:(1)小流域内发生的重力侵蚀共70处,主要类型为滑坡(49处),其次为泥石流(14处)和崩塌(7处)。(2)重力侵蚀面积、侵蚀量分别与坡度变率、坡度、坡位、高程、坡向和坡向变率呈正相关,与距梯田距离、距道路距离和土地利用类型呈负相关。(3)坡度是影响重力侵蚀的最重要因素,侵蚀易发生在坡度为30°~50°的斜坡。(4)人类活动对重力侵蚀的影响较大,特大暴雨下的严重重力侵蚀多发生在梯田田坎、道路边坡等位置,需将重力侵蚀防治的重心放在加强道路两侧边坡、梯田田坎和坡度>30°的陡坡边坡防护上。研究结果可为应对和预防重力侵蚀灾害提供科学依据。     

基于DEM模型计算北京西部山区太阳直接辐射的空间分布

基于DEM模型,探讨了在受到自身地形遮挡和周围地形遮挡综合影响下北京西部山区太阳实际直接辐射分布的计算问题,并对研究区的太阳直接辐射分布进行了分析。分析结果认为,复杂地形条件下山区太阳直接辐射分布受多种地形因素共同影响。随着坡向由阴坡转为阳坡、坡度由小变大,太阳直接辐射量最大值逐渐增大,但在15°～20°坡度处,太阳直接辐射量开始下降。在1275～1475 m海拔间太阳直接辐射的平均值最小,之后随海拔的升高和降低,其平均值向两边均逐渐增大,海拔在1075 m以下,平均值差异不明显。研究区直接辐射量的最大值出现在坡度为10°～15°、坡向为-67.5°～67.5°的坡面上,低值区出现在坡度为35°～40°、坡向为112.5°～247.5°的坡面上。该试验采用的方法通用性较好,原则上适用于一切复杂地形太阳直接辐射计算。     

基于水动力学的紫色土区植物篱控制面源污染的临界带间距确定

为了分析确定紫色土区植物篱控制面源污染合适的带间距,该研究基于坡面水流动力学,利用四川省遂宁市水土保持试验站多年观测资料,分析了紫色土区新银合欢植物篱带间距对10°、15°农耕地面源污染的控制机理。结果表明：紫色土区在天然降雨条件下,为保证植物篱带间距能有效地控制篱带间的土壤流失,坡面发生细沟侵蚀时的径流流速应不大于颗粒粒径<0.02 mm土粒的起动流速。通过对坡面细沟发育过程推导表明,紫色土区坡度为10°、15°的坡面布设植物篱时带间距最大分别应为13.73、9.00 m。当坡面开始产生细沟侵蚀时的径流流速与颗粒粒径<0.02 mm土粒的起动流速刚好处于临界状态时,10°、15°坡面产生细沟侵蚀的最小径流流速分别为0.183、0.190 m/s。坡面表土养分流失主要是通过土壤颗粒流失的,植物篱控制坡面土壤颗粒的流失对控制农业面源污染具有重要意义。     

土壤剥蚀率与水流功率关系室内模拟实验

为了验证土壤剥蚀率模拟公式，系统地研究土壤剥蚀率与坡度和流量、水流功率之间的关系，该文在较大坡度范围(3°～30°)和流量(2.5～6.5 L/min)进行了径流冲刷实验，实验结果表明：土壤剥蚀率是坡度和流量的幂函数，随着坡度和流量的增大而增大；坡度和流量与土壤剥蚀率之间呈显著相关关系，流量对土壤剥蚀率的影响明显大于坡度；土壤剥蚀率随着水流功率的增加呈线性增加(R²=0.945，9°≤S≤24 °)，当水流功率大于土壤剥蚀临界水流功率0.344 N/(m·s)时，土壤发生剥蚀；利用水流功率可以更准确地预测土壤剥蚀率。     

黄绵土细沟水流输沙能力对地表冲刷流量的响应

为明确黄绵土在径流冲刷下的细沟侵蚀特征和产流产沙规律,通过细沟模拟,设计3个流量(2,4,8 L/min)和4个坡度(5°,10°,15°,20°),在变坡土槽中进行室内冲刷试验,实测不同坡度和流量下黄绵土在坡面细沟发育过程中产生的最大径流含沙量,并得到其相应的输沙能力(A)。结果表明,当坡度一定时,输沙能力随流量增大呈线性增大,且坡度越大增幅越明显;当流量较小时,输沙能力随坡度增加而缓慢增加,当流量达到8 L/min时,输沙能力随坡度增加的幅度更为明显,但坡度上升到15°以后几乎不再变化,说明流量对输沙能力的影响更为显著。含沙量(c)随沟长(x)的变化规律符合数学模型c=A(1-e-Bx),控制所有流量坡度组合在不同沟长(1,2 m)条件下进行冲刷试验,将冲刷测量得到的径流含沙量与各组合下的输沙能力(A)代入关系式,利用待定系数法计算出不同试验条件下含沙量随沟长变化的衰减系数(B)。研究结果可为黄绵土水土保持研究与实践提供理论基础与科学依据。     

坡度对坡面侵蚀产沙响应的研究

坡度是影响坡面土壤侵蚀的重要因素,在一定条件下,坡面土壤侵蚀随着坡度的增大而增加,但存在一个临界坡度,当超过这个坡度后,坡面土壤侵蚀量反而随着坡度的增大而减少。国内多数学者认为这个临界坡度介于25°~29°之间,这对我国25°以下坡耕地水土保持措施的配置以及超过25°坡耕地退耕还林还草计划的实施具有一定的理论指导意义。在坡面上不同坡度范围内配置合适的水土保持措施可以削弱坡度对坡面土壤侵蚀强度的影响,即在缓坡上实施保护性耕作措施,在25°以下坡耕地合理布设水平梯田及植物篱,25°以上的坡耕地实行退耕还林还草,可以有效地控制坡面土壤侵蚀的发生,促进坡耕地的可持续利用和改良。     

紫色砂泥岩区梯地土坎稳定性及利用效益研究

采用大面积调查，典型小区观测试验，室内土质测定和系统分析的方法，对紫色砂泥岩区梯地士坎的高度、坡度、施工、利用与土坎稳定和效益的关系进行了研究。为使土坎稳定，土坎高度一般确定在１．０ｍ左右，控制在１．５ｍ以内为宜，土坎边坡除沙土外，以６５°～７８°，不超过８０°为限，同时，在地坎密植护埂经济灌木和草，在暴雨季节要求覆盖度超过８０％，对土坎稳定有良好作用。每公顷土坎合理利用年收入可达１６２０元。     

梯田优化测设仪的研制及推广应用

<正> 坡耕地修梯田是水土保持的一项重要工程措施,也是山区基本农田的主要组成部分。我国黄土高原,有近千万公顷坡耕地需改造成梯田。要搞好这一群众性强、分布面广、工程浩繁的建设任务,就需要规范化、优化的坡改梯工程规划设计和施工。在坡改梯工作中,田块的规格尺寸(诸如田宽、田长、坎高、坎坡等)的设计,要取得原地面坡度、坡长、田面高程、田坎坡角等数据,需利用经纬仪进行垂直角测量,水准仪进行高程测量、测坡器或边坡角尺进行田坎坡角测量,     

轮式拖拉机在典型路况下轮胎受力仿真分析

为了研究轮式拖拉机在典型路况下轮胎的受力情况,该文采用多体动力学软件RecurDyn进行轮式拖拉机建模,建立了包含4个车轮、前轴、后轴以及车架的简化模型,并给前轴和后轴施加合理的质量。利用RecurDyn的Fiala轮胎模块建立了轮胎与地面的相互作用模型,分别对轮式拖拉机在上20°坡、上44°极限坡、下20°坡和下34°极限坡等情况下的轮胎位移和受力进行了仿真分析,同时比较了拖拉机在两种不同车速情况下的轮胎受力。结果表明,在不同的坡度下行驶时,轮式拖拉机前轮受到的冲击力差别明显,上44°坡时受到的最大冲击力比上20°坡时增加了67.73%,下34°坡时受到的最大冲击力比下20°坡时减少了8%;在相同的路面条件下,当拖拉机以0.678 m/s过圆柱形障碍物时,前轮受到的最大作用力比在车速1.356 m/s时减小了16.13%。仿真分析结果可为轮式拖拉机轮胎受力研究提供参考。     

河床泥沙堆积发生泥石流时的形态

为研究泥石流发生、流动和堆积结构机理,常规采用水文模型试验。而研究泥石流发生时河床堆积泥沙的形状与时间和空间变化关系的相对甚少。2009年日本学者池田晓彦等进行了模拟自然河流的缓慢河道坡度,发生泥石流的试验,结果表明:当坡度为30°~27,°明显在前峰形成流动层,相对流动速度大。在24°~21°流动层停止时形成沙堆。在18°~12°区流动速度慢。相对于陡坡区间形成流动层是表面流或渗透流,在河床堆积的泥沙为饱和状态流动;相对于缓坡区间形成沙堆的表面流与渗透流,河床堆积泥沙是饱和状态。表面流具有越过沙堆肩胛流动的趋势。在坡度变化点等泥沙有大量堆积的现象。有关泥石流发生条件有待于深入研究。     

耕地坡度对川中丘区玉米产量及氮肥利用率的影响

明确川中丘陵区坡耕地坡度对玉米产量及氮肥利用率的影响,以期为川中丘陵坡耕地玉米合理施用氮肥提供科学依据。选取2005—2012年四川省丘陵区353组玉米“3414”测土配方施肥试验中不施氮(N0P2K2)和推荐施氮(N2P2K2)两个处理的数据,将坡耕地坡度分为0°～2°、2°～5°、5°～8°、8°～15°和15°～25°共5种类型。通过分析不同坡度下玉米产量、氮肥偏生产力、土壤肥力等指标,明确不同坡度玉米的土壤养分供应特征、氮肥产量效应和推荐施用量。结果表明,N0P2K2处理玉米产量随坡度增加逐渐降低,5种坡度下的平均产量为4260.7～4941.9 kg/hm²;施用氮肥后(N2P2K2)玉米产量显著增加,坡度由低到高的氮肥偏生产力依次为35.3、30.3、33.1、31.5和28.7 kg/kg;在相同的目标产量下,氮肥推荐用量依次为217.4、230.3、228.09、227.7和233.4 kg/hm²。坡耕地土壤有机质、全氮和碱解氮含量随坡度增加而不断降低,而土壤氮对玉米产量的贡献率也不断下降。整体上土壤氮对玉米产量的贡献率为67.9%,而氮肥贡献率为32.1%。耕地坡度显著影响土壤养分供应、玉米产量和氮肥利用,坡耕地基础地力对产量的贡献率大于施用氮肥贡献率,因此生产中应根据不同坡度地力变化及施氮反应特征合理施用氮肥,通过培肥地力,降低氮肥用量,提高产量水平和氮肥     

PAM对土壤抗风蚀能力的影响

利用室内风洞试验装置模拟了不同地面坡度、不同地表风速、不同PAM处理的土样在净风和挟沙风作用下的风蚀情况。研究发现,PAM施用量为0.2 g/m2和6 g/m2时可分别抵御18 m/s的净风和挟沙风而使土壤不发生风蚀,施用量为0.1 g/m2时可使净风风蚀率降低90%~98%,施用量为4 g/m2且地面坡度不超过10°时可以抑制18 m/s的挟沙风而使土壤不发生风蚀,施用量为2 g/m2时可使挟沙风风蚀率降低23%~99%。     

豫西南土坎水平梯田田坎稳定性分析

坡改梯对提高耕地的经济效益和环境生态效益具有重要的作用,梯田断面设计是保证梯田功能实现和运行的关键,梯田断面稳定性与土壤的抗剪强度有关,土壤抗剪强度与土壤类型有着直接的联系,针对豫西南坡改梯的重大需求,选取豫西南坡耕地分布区5种主要土壤类型并进行基本的物理性试验和固结不排水三轴剪切试验,得到了5种土壤类型日常工况和暴雨工况下的抗剪强度指标,采用暴雨工况下不同土壤的抗剪强度指标,分别设计4种梯田田坎高度和田坎坡度样式,利用理正软件进行土坎梯田田坎稳定性分析。结果表明:在相同工况下,立黄土梯田在设定的4种田坎高度和边坡样式条件下,都满足稳定性要求,黄刚土在田坎高度为2.5m时,梯田最大边坡不宜超过60°时,当边坡超过60°时,土坎梯田稳定性不满足安全要求。棕壤、褐土和黄棕土壤土土坎梯田设计高度不宜超过2m,边坡不宜超过65°。这说明在相条件下,立黄土土坎梯田边坡稳定性最好,其次是黄刚土,棕壤、褐土和黄棕土壤土坎梯田稳定性相对较差,研究结果可为豫西南土坎水平梯田多样化的设计提供依据。     

黄土陡坡径流侵蚀产沙特性室内实验研究

通过室内土槽放水冲刷实验,研究了黄土区陡坡侵蚀产沙特性。结果表明径流输沙率随径流流量的增加而增加,径流输沙率随坡度呈抛物线形式变化,当坡度在21°～24°之间时输沙率最大;径流剪切力也具有类似变化。泥沙输移率与径流剪切力之间存在线性关系,径流临界剪切力为1.701 N/(m²·min),发生细沟侵蚀的临界径流水深与坡度正弦值成反比。在实验条件下,坡面中上部土壤的侵蚀量占总侵蚀量的很大比重,表明土壤侵蚀主要发生在坡面中上部。坡面下部侵蚀微弱,以搬运上部来沙为主。