土壤前期含水量对弃渣坡面侵蚀特性影响的模拟试验

利用室内人工模拟降雨试验,研究弃渣前期含水量在不同降雨强度条件下对土壤坡面入渗、产流和产沙特性的影响.结果表明:弃渣坡面入渗率随时间呈幂函数变化.在雨强较小(0.64 mm/min)的情况下,含沙率在产流初期会出现峰值,之后随时间递减,前期含水量越高,峰值出现的越早,土壤前期含水量对土壤侵蚀量的影响符合幂函数变化规律.在1.05 mm/min降雨强度条件下,含沙率变化呈波动性增长趋势,无明显峰值.土壤前期含水量对土壤侵蚀量影响呈二次多项式关系,计算得出土壤流失量最少的最优前期含水量为9.65%.     

土壤容重和降雨强度与土壤侵蚀和入渗关系的定量分析

本文根据人工模拟降雨试验方法,在不同土壤容重,同等坡度和同级降雨强度条件下,以及同种土壤容重,不同降雨强度条件下,对土壤侵蚀和土壤入渗关系进行了定量分析。     

原状土冲刷法与人工模拟降雨法研究土壤抗冲性对比分析

在相同条件下，对比研究了人工模拟降雨小区和用大型抗冲槽测定的土壤侵蚀量、产沙过程及抗冲性异同。     

雷达测钎法在特高压直流电网工程水土保持自动化监测中的应用

采用雷达测钎法,基于超声测距原理,通过数据采集与存储、传输、管理和统计分析等功能的集成,对青海—河南±800 kV特高压直流电网工程沿线4个监测点的水土流失状况进行自动化实时监测。介绍了雷达测钎法的自动化监测原理、测钎布设和侵蚀模数计算方法,并对2019年9、10月份4个监测点的监测结果进行了分析,认为雷达测钎法监测得到的土壤侵蚀模数符合从监测点的气候条件和侵蚀方式出发进行理论分析的结果,且该技术提高了测钎法的适用性和准确性,可有效满足输电线路工程对水土保持监测的要求。     

产流积水法测量降雨侵蚀影响下坡地土壤入渗性能

坡地土壤降雨入渗性能与下垫面对降雨的再分配过程密切相关。该文提出了测量坡地降雨条件下土壤入渗能力的产流积水法。由水量平衡原理，根据径流在坡面上推进的过程和积水情况下积水深度随时间变化的过程，推导得到了计算土壤入渗性能的数学模型。采用两种工况：1)雨强为60 mm/h、坡度5°、径流面与入渗面长度比为1∶2；2)雨强30 mm/h、坡度20°、径流面与入渗面长度比为1∶1。进行室内试验，计算得到了两种工况的入渗性能曲线。分析了这种新型测量方法和计算模型的合理性。将时段降雨量和累计入渗量进行对比，估计了两种工况的测量误差。该方法可以克服传统的降雨器和双环入渗仪方法的不足，用于测量坡地降雨、径流、土壤侵蚀等因素影响下的整个降雨入渗性能过程曲线。为相关研究提供有力的工具。     

黑土坡面垄侧少耕措施的土壤侵蚀特征分析

为探究黑土区坡耕地垄侧少耕措施对土壤侵蚀特征的影响,在5°和7°坡面开展人工模拟降雨试验,降雨强度为75,100 mm/h,横垄处理方式包括全松（土壤容重均为1.00 g/cm³）、上松下实（土壤容重分别为1.00,1.20 g/cm³）、上实下松（土壤容重分别为1.20,1.00 g/cm³）及全实（土壤容重均为1.20 g/cm³）4种。结果表明：垄侧少耕措施有助于延缓横垄溢流时间,具有明显的调控土壤侵蚀作用。土壤侵蚀量大小总体表现为全松>上松下实>全实>上实下松。除75 mm/h降雨强度下的5°坡面外,与全松处理相比,上实下松和全实处理的径流量分别减少16.1%~19.4%和6.6%~11.4%,土壤侵蚀量分别减少25.0%~52.5%和17.9%~31.6%,且上实下松和全实处理的径流率和土壤侵蚀速率随降雨历时的变化相对比较平稳。可见,垄侧少耕措施在调控总径流量和土壤侵蚀量的同时,也具有较好地调控径流侵蚀过程的作用。因此,建议根据黑土区坡耕地具体降雨特征和地形坡度等因素科学选用垄侧少耕措施。     

槽式人工模拟降雨机的工作原理与特性

利用人工模拟降雨，可以进行各种下垫面条件下土壤侵蚀与水土保持实验研究，大大缩短了试验研究周期，已成为室内与野外试验的重要技术手段，是获取土壤侵蚀、水土保持效益、土壤侵蚀模型等相关研究数据的有效途径。在详细论述人工模拟降雨机的基本要求和类型的基础上，重点论述了槽式人工模拟降雨机的结构、工作原理及其优缺点，旨在促进我国人工模拟降雨机研制的步伐，为土壤侵蚀与水土保持相关实验研究提供参考。     

人工降雨条件下秸秆覆盖减少水土流失的效应研究

采用人工模拟降雨试验,研究秸秆不同用量对径流、入渗和土壤侵蚀的影响.结果表明:秸秆覆盖有增加入渗和减少水土流失的作用;覆盖率大于40%条件下能有效地控制水土流失,但当覆盖度低于40%时对控制水土流失的作用不明显.在土壤含水量10%,降雨强度120 mm/h的雨强条件下,秸秆覆盖能推迟起流时间1～15min,增加累积人渗量37%～113%,减少径流总量3%～40%,减少土壤侵蚀10%～80%.     

模拟降雨条件下秸秆编织地表覆盖物对土壤侵蚀和小麦产量的影响

通过自制土壤冲蚀槽,并进行人工模拟降雨试验,研究了稻秆编织地表覆盖物对坡地土壤侵蚀和小麦产量的影响。结果表明:在坡度为27°,每次降雨强度为0.5~0.8mm/m in,小麦整个生育期降雨量为672mm条件下,与无覆盖等高种植和顺坡种植相比,应用秸秆编织地表覆盖物分别减少地表径流量28.36%~44.49%和25.26%~36.74%;分别减少土壤侵蚀55.66%~85.44%和12.13%~47.43%;增加小麦产量36.08%和27.95%。     

草篱对坡耕地水土流失的影响

在华北地区采用人工模拟降雨的方法研究了狼尾草和野古草两种人工草篱在不同雨强(22,36,63 mm/h)和不同坡度(5%,10%,15%,20%)条件下对坡耕地水土流失的影响。结果表明:野古草草篱可减少7%~37%的地表径流和49%~63%土壤侵蚀,狼尾草草篱可减少30%~72%的地表径流和69%~89%的土壤侵蚀,数据显示两种草篱均能减少坡耕地地表径流和土壤侵蚀,且狼尾草草篱的水土保持作用明显好于野古草草篱;多元回归分析结果表明,地表径流量和土壤侵蚀量与草篱、坡度和降雨强度均呈显著相关,其中草篱带是影响坡耕地水土流失的主要因子。     

黑土区垄作方式对坡耕地土壤侵蚀的调控效果

[目的]分析黑土区不同垄作方式对坡耕地土壤侵蚀的调控效果,为该区土壤侵蚀防治提供科学指导。[方法]在5°和10°坡耕地开展人工模拟降雨试验,降雨强度为50,100 mm/h,垄作方式包括：横坡垄作、垄向区田、顺垄+底部横垄和横垄+排水沟,对照处理为传统顺坡垄作。[结果]试验条件下,与顺坡垄作处理相比,横坡垄作、垄向区田、顺垄+底部横垄和横垄+排水沟处理均可有效调节径流、降低土壤侵蚀量,但不同垄作方式对径流和侵蚀的调控效果随着降雨强度和坡度的增加而减小。在5°坡耕地,横坡垄作方式对径流和侵蚀的调控效果最佳,产流率和土壤侵蚀速率分别稳定在15.0 mm/h和0.2 kg/(m~2·h)以下。在50,100 mm/h降雨强度下,与顺坡垄作处理相比,其径流量分别降低92.3%和83.9%,土壤侵蚀量分别降低96.8%和94.6%;而垄向区田方式对径流和侵蚀的调控效果略大于顺垄+底部横垄处理。在10°坡耕地,横坡垄作方式在降雨前期具有较好的蓄水保土作用,但在降雨后期垄体易损坏,造成土壤侵蚀量剧增;横垄+排水沟方式在降雨前期能够蓄水保土,在降雨后期能够较好地进行排水。[结论]在坡度平缓的坡耕地,应...     

甘蔗冠层对降雨再分配的影响

[目的]研究作物植被对于土壤侵蚀的防治作用,为砖红壤区土壤侵蚀预报模型的建立提供作物参数。[方法]通过室内人工模拟降雨试验,测定了甘蔗不同生育期不同降雨强度条件下的穿透雨量、茎杆流量和冠层截留量,分析叶面积指数对于降雨再分配的影响。[结果]穿透雨量、茎杆流量和冠层截留量分别从甘蔗幼苗期的94.7%,5.1%,0.3%变化为成熟期的49.4%,47.3%和3.4%。[结论]叶面积指数与穿透雨量呈显著负线性相关,与茎杆流量和冠层截留量呈显著正线性相关。     

QYJY-503C人工模拟降雨装置降雨特性试验

为了使基于人工模拟降雨装置的水土保持试验更可靠,采用人工降雨试验方法,通过研究QYJY-503C人工模拟降雨装置的降雨特性,探讨该装置在水土保持科学试验中的适用性。结果表明:1)雨滴达到终速时雨滴-色斑直径的关系为d=0.383 9D0.709;2)QYJY-503C人工模拟降雨装置有效降雨均匀度超过80%;3)在试验范围内,雨滴直径随降雨强度增大而增大,雨滴中数直径与降雨强度呈d50=0.559 5I0.280 5的幂函数关系,相同降雨强度条件下的雨滴直径较天然雨滴偏小20%~70%;4)降雨动能与降雨强度呈E=0.004 2I-0.021的线性关系,可通过控制降雨强度实现降雨动能与天然降雨的相似性;5)QYJY-503C人工模拟降雨装置性能稳定、可控性强,可适用于室内土壤侵蚀的研究。     

适用于测钎法的土壤侵蚀最低模数阈值探讨

测钎法具有布设简单、实施灵活、选材方便、成本低廉的优点,在土壤侵蚀监测,特别是生产建设项目土壤侵蚀监测工作中应用广泛,但在实际使用中具有局限性.根据测纤法可测量的精度及其测定原理,从理论上推算适用测钎法的土壤侵蚀模数最低阈值,对提高土壤侵蚀监测精度具有现实意义.结果表明:使用测纤法进行土壤侵蚀监测,月度、季度和年度的监测值可适用的土壤侵蚀模数最低阈值分别为1 452、484和121 t/(km2 ·a),低于该阈值,监测数据精度不能保证.根据研究结果,建议在土壤侵蚀监测中,土壤侵蚀强度低于此阈值的地区或时段,宜采用其他监测方法,以确保土壤侵蚀监测结果的精确性.     

辽东石质山区坡耕地土壤侵蚀的研究

采用人工模拟侵蚀降雨试验,在辽东石质山区坡耕地对影响土壤侵蚀的降雨、土壤含水量、作物盖度、地面坡度诸因子的相互关系进行了研究,得出影响坡耕地径流量因子依次是降雨＞土壤含水量＞坡度＞作物盖度;影响坡耕地冲刷量因子依次是降雨＞土壤含水量＞作物盖度＞坡度。指出在该区坡耕地利用和开发中,应采取科学的规划和管护措施,从而有效地对土壤侵蚀的影响因子进行合理调控。根据试验结果,结合地理信息、气候信息和植物信息,建立了辽东石质山区坡耕地土壤侵蚀数学模型,为该区制定坡耕地水土保持发展规划和科学决策提供了理论依据。     

云南省坡改梯试点工程水保监测项目人工模拟降雨试验数据分析

云南省坡改梯试点工程水土保持监测项目采用人工模拟降雨试验研究土壤产汇流和侵蚀规律,具有经济性、便捷性、可控性、重现性等优点。以石佛山项目为例,对人工模拟降雨试验数据进行了分析:根据JDZ02型雨量器记录结果,有7场次降雨接近或超过设计雨强,说明在径流小区局部人工模拟降雨雨强是达到设计要求的;而受风速、风向、试验支架架设高度和植被的影响,用加权平均法计算出径流小区内21只普通雨量器的实测面平均雨量均小于设计雨量,相对误差在-62.7%~-27.0%之间。上述结果表明该模拟降雨系统仍存在一定不足,需要进一步改进。此外,还对3个坡地小区和1个梯地小区在人工模拟降雨条件下的产流产沙情况进行了分析。     

鄂东南花岗岩红壤不同土层侵蚀过程

为了探讨不同降雨动能条件下花岗岩红壤各层次(淋溶层、淀积层、母质层)在坡面侵蚀过程中的产流产沙特征,研究采用室内人工模拟降雨试验方法,对其水动力学参数变化特征及其与土壤侵蚀速率之间的定量关系进行了研究。结果表明:(1)降雨动能对各层次土壤坡面的产沙产流特征影响显著。随着降雨动能增加,各层次土壤初始产流时间不断递减,且径流含沙量和总产沙量均不断增大;(2)各层次土壤之间的侵蚀规律差异显著。初始产流时间、径流含沙量及总产沙量均表现出显著差异; 通过回归分析,发现土壤侵蚀速率与降雨动能之间有良好的线性关系;(3)水流功率和单位水流功率与土壤侵蚀速率均呈显著的相关性,且能够用幂函数准确地描述它们之间的关系,引入土壤黏粒含量可使得模型更加可靠,在实际应用中有更广的应用范围和现实价值。综上,降雨动能和土壤质地对花岗岩红壤坡面侵蚀的形成和发展过程具有显著影响。     

黄土裸坡土壤侵蚀过程研究

黄土地区的土壤侵蚀严重地影响了当地和黄河下游地区的可持续发展,研究黄土地区的土壤侵蚀对于该地区的水土保持工作具有重要意义。采用人工模拟降雨试验的方法对黄土裸坡土壤侵蚀过程进行了研究,取得了如下结果:（1）不同雨强条件下,坡地土壤侵蚀随降雨过程的变化相似,可用幂函数相关方程进行描述,侵蚀强度变化的转变点在降雨开始后的10～15min之间;（2）不同雨强条件下,坡度对土壤侵蚀的影响相近且可用抛物线相关方程进行描述,侵蚀强度变化的临界坡度在25～30°间;（3）不同雨强条件下,坡地土壤侵蚀总量随坡长的     

利用土壤表面灰度图像估算降雨过程中坡面土壤侵蚀量

在室内模拟降雨条件下,利用数码相机获取土壤侵蚀过程影像,通过提取土壤表面图像建立图像灰度深度与侵蚀深度之间的关系来估算坡面土壤侵蚀量。结果表明:估算的土壤侵蚀量总体上要高于实测土壤侵蚀量,估算的相对误差在1.9%~38%之间,平均相对误差为18.9%,估算方法的精度为2.5%。该方法估算结果的归一化均方根偏差(Normalized root-mean-square deviation,NRMSD)为9.3%,表明其可以以较高的精度来估算降雨过程中的土壤侵蚀量。     

宁南黄土高原坡面土壤侵蚀与影响因子研究

通过对宁南黄土高原不同坡度、不同土地利用模式,坡面土壤侵蚀特征及相关影响因素进行分析,结果表明:不同土地利用方式下,土壤侵蚀量和径流量随坡度增加而增加,土壤侵蚀峰值均出现在6月,6月的径流量和泥沙量平均可达全年的29.42% 、39.95%.土壤侵蚀量以农作利用方式最高,在14°30″下土壤侵蚀量是9°的4.05倍,自然荒坡土壤侵蚀量最低,只有农地利用模式的34.41%.相同坡度条件下,土壤侵蚀量表现为农地＞苜蓿+沙打旺＞小冠花＞自然荒坡,但径流量和泥沙量的变化特征不一致.影响坡面土壤侵蚀的主要因子有次降雨量、雨强、降雨动能和降雨侵蚀力.各因子年间呈波形变动,以雨强和降雨侵蚀力变异幅度最大,可达35.79%～75.86%,次降雨量和降雨动能变异较小,只有25.72%～31.24%.降雨侵蚀力(R)呈单峰型分布,R(EI30)可以描述区域降雨侵蚀特征.在不同土地利用方式下,降雨侵蚀力和径流量、泥沙量之间没有明显相关,而径流量和泥沙量有一定的相关关系.