赣北红壤坡地侵蚀性降雨的特征分析

通过对赣北红壤坡地上为期6 a(2001-2006年)的定点观测,研究确定了该区域侵蚀性降雨的雨量及雨强标准分别为11.20 mm和0.88 mm/h,并建立了降雨侵蚀力因子"R=∑E·I30"的最佳算式;通过降雨侵蚀力的分析计算,该区多年平均侵蚀力为8695.43 J·mm/(m2·h),年内分布上主要集中在夏季;研究中还拟合了该区降雨侵蚀力预报简易算法,结果表明当年降雨总量产生10%的波动时,会导致年降雨侵蚀力总量27%的变化.     

红壤裸露坡地次降雨土壤侵蚀规律

揭示红壤裸露坡地次降雨土壤侵蚀规律可为红壤坡地水土流失防治和水土保持效益评价提供科学依据。该文基于典型红壤区裸露坡地试验小区134场次降雨气象、水文观测资料,选取雨量、历时和雨强为特征指标,综合采用快速聚类和判别聚类,划分确定出3种雨型:A雨型(高频次、短历时、小雨量、大雨强),B雨型(中频次、中历时、中雨量、中雨强)和C雨型(低频次、长历时、大雨量、小雨强)。其中,A雨型是造成红壤裸露坡地土壤侵蚀的主要降雨类型。通过Pearson相关分析和Mann-Kendall检验表明,红壤裸露坡地土壤侵蚀主要受雨强和雨量共同影响,雨强的指标中以最大30 min雨强与其关系最为密切,是导致土壤侵蚀变化的直接因素,雨量则通过改变雨强产生一定的间接影响。土壤侵蚀强度随最大30 min雨强增大过程中,在15 mm/h处存在明显转折,最大30 min雨强小于该值前,侵蚀强度呈缓慢增大,大于该值后,侵蚀强度快速增大。土壤侵蚀与雨量整体呈同步增大,但不同雨型的单位雨量侵蚀能力表现为A雨型B雨型C雨型。在排除前期降雨影响的前提下,利用数理统计方法建立了南方红壤裸露坡地次降雨土壤侵蚀强度与雨量和最大30 min雨强的幂函数统计关系,用于3类雨型下的侵蚀预报时整体精度较好,且更适于短历时暴雨。以上研究将为深入揭示红壤坡地土壤侵蚀规律和构建预报模型提供有益参考。     

天然降雨对红壤坡地侵蚀的影响

通过气象观测站与标准径流小区的试验观测,全面系统地分析了江西省红壤坡地的天然降雨特征。主要内容包括与土壤流失关系密切的降雨量(P)、降雨强度(I)等降雨特征参数的等级划分和时间分配规律;确定了江西红壤坡地侵蚀性降雨标准;确立了ΣE·I60 为红壤坡地降雨侵蚀力因子R的最佳计算组合,并分析了R值的季度分配、月分配特征以及雨量分配、雨强分配特征。这为探索控制江西红壤坡地水土流失的最佳时段,研究水土流失产生的动力来源以及发生演变的规律具有积极的借鉴意义     

赣北第四纪红壤坡地降雨侵蚀力的计算与分析

 降雨侵蚀力是建立土壤侵蚀预报模型的基础。为探讨赣北第四纪红壤坡地降雨侵蚀力的最佳组合形式、时间变异特征及其简易估算方法,通过赣北典型的第四纪红壤坡地区2001—2005年的实测资料,对各种降雨参数的单因子、复合因子与土壤流失量进行统计分析,对降雨侵蚀力的时间变异特征进行初步探讨,并对降雨侵蚀力和降雨量进行相关分析。结果表明:∑EI30可作为试验区降雨侵蚀力的最佳组合形式;降雨侵蚀力年际分布不均匀,年内分配主要集中在4—9月(占91.66%),总体上降雨侵蚀力与降雨量的年际和月际变化基本一致;次降雨的降雨侵蚀力与降雨量之间的相关系数为0.838,达到极显著水平。据此可建立基于降雨量的降雨侵蚀力简易模型,对无降雨过程资料地区的降雨侵蚀力计算具有参考价值。     

侵蚀性降雨标准研究

建立侵蚀性降雨标准,是为了区分发生和不发生侵蚀和降雨事件,从而大大减少计算降雨侵蚀力的工作量,并提高土壤侵蚀预报精度。利用陕西团山沟小流域及所在3个小区1961－1969年的降雨过程资料,以漏选和多选降雨事件的降雨侵蚀力相等为原则,分别建立了黄土高原坡面侵蚀的侵蚀性降雨雨量标准12mm,平均雨强标准0.04mm/min,最大30min雨强标准0.25mm/min。其中时段雨强标准筛选精度最高,可剔除88％以上的降雨事件,只有5.3％的错选度。其次是平均雨强标准,雨量标准筛选精度最差。漏选降雨侵蚀力之和与多选降雨侵蚀力之和相抵为原则建立的侵蚀性降雨标准,对于计算降雨侵蚀力,提高土壤侵蚀预报精度,具有重要意义。     

长期野外监测红壤裸露坡地侵蚀性降雨分布及产沙分析

侵蚀性降雨及其侵蚀泥沙分布特征研究是掌握土壤侵蚀规律的基础,同时也可为水土保持综合治理提供理论依据。研究选择红壤裸地坡面径流小区为研究对象,利用实际观测法收集到2001-2016年的565次长序列侵蚀性降雨及其径流泥沙资料,运用数理统计方法分析侵蚀性降雨及其泥沙的发生频率和强度的分布特征,在此基础上分析降雨类型对侵蚀产沙的影响。研究结果表明,研究区侵蚀性降雨量占总降雨量的87.82%,主要分布在降雨量为25 mm以上和降雨强度5mm/h以下的降雨事件。次降雨侵蚀强度小于100t/km~2的侵蚀次数占总次数的76.81%,而其侵蚀总量只占总量的7.28%;侵蚀强度大于500t/km~2的降雨侵蚀次数只占总次数的6.36%,但其侵蚀泥沙量可占总量的60.96%,次降雨侵蚀产沙量分布极为不均。降雨量25～100mm且平均雨强小于20mm/h的降雨类型造成研究区土壤侵蚀量最大。次降雨量100 mm和降雨强度20 mm/h可作为红壤裸露坡地水土流失防御的设计暴雨特征值。研究结果有助于揭示红壤坡地次降雨侵蚀规律和水土保持措施布设。     

紫色丘陵区降雨侵蚀力简易算法的模拟

降雨侵蚀力是评价一个地区潜在水力侵蚀危险性和严重程度的重要参数。该文基于野外人工模拟降雨的侵蚀试验,对紫色丘陵区降雨侵蚀力的简易算法进行了模拟研究。结果表明：紫色丘陵区降雨量与土壤侵蚀产流、产沙之间存在极显著正相关,各时段降雨强度I（5、10 、15、30、45 min）能很好地反映紫色丘陵区土壤流失量的变化特征。基于降雨动能E和时段降雨强度的复合因子∑EI5和∑EI10能够很好地反映紫色土丘陵区径流量变化特征,∑EI5可很好地反映该地区土壤流失量变化特征。降雨量P与各时段降雨强度I的复合因子PI5、PI10、PI15对紫色丘陵区坡地产流、产沙起关键作用,尤其是PI5的作用。紫色丘陵区降雨侵蚀力简易计算公式为PI5和∑EI5且二者之间存在定量转换关系,该公式提高了降雨侵蚀力在土壤侵蚀预报模型中的应用价值。对于紫色丘陵区一次降雨而言,5、10、15 min降雨强度及降雨量是水土保持的关键性时段,也是水土资源利用的最佳调控时段;尤其是前5 min的雨强、雨滴大小分布、降雨量对坡地水土流失起重要作用。     

红壤坡地降雨侵蚀力R因子算法比较分析

降雨侵蚀力(R)是测算土壤侵蚀的重要因子,该因子的准确计算对水土流失动态监测具有重要意义。将经典算法作为基准值,通过对比章文波模型与经典算法的有效系数,分析当前江西省水土流失动态监测中R因子计算方法的适用性。研究得出：红壤坡耕地的侵蚀性降雨量标准为14.6 mm;章文波模型的α、β参数由公式算取比用冷、暖季取值再计算降雨侵蚀力更为准确。结论可为R因子的修正提供参考。     

晋北黄土区降雨特征及其对坡地土壤侵蚀的影响

以设在山西省阳高县的大型径流观测场为依托,以2006-2010年的野外实测数据为依据,研究晋北黄土区降雨特征及其对坡地土壤侵蚀的影响。结果表明,晋北黄土区降雨具有明显的季风性降雨特点,7,8月雨量大,雨强也大。5-9月年均降雨量为223.80mm,侵蚀性降雨量为84.64mm,7,8月52.7%的降雨产生的侵蚀量占年侵蚀量的77.4%;大雨(25.0mm≤R24<50.0mm)的平均次降雨侵蚀量是中雨(10.0mm≤R24<25.0mm)的2.9倍,总侵蚀量则为中雨的0.5倍,32.2%场次的中雨和大雨产生的侵蚀量占总侵蚀量的72.3%;次降雨量与最大10min雨强的乘积(HI10)和次降雨产沙量呈线性相关,可以用HI10计算降雨侵蚀力;侵蚀性降雨标准为雨量8.47mm或I10为14.24mm/h。防治晋北黄土坡地水土流失的关键期在7,8月份,其关键是防治大雨侵蚀,中雨的危害也不容低估。     

我国南方地区降雨侵蚀力指标R的建立研究——以江西鹰潭地区为例

利用我国南方亚热带地区江西省鹰潭市农田生态系统国家实验站自建气象站1997-2003年的自然降雨观测资料,研究了不同雨强对计算我国南方地区降雨侵蚀力的影响。结果表明：试验区不同雨强计算的降雨侵蚀力差异达到显著水平,且各年降雨侵蚀力R值总趋势为：I10〉I15〉I30〉I60,说明为了提高鹰潭地区水土流失预报精度,找出一个适合该地区降雨特征的雨强计算降雨侵蚀力是十分必要的。进一步通过对鹰潭地区3种典型类型土壤流失量与降雨侵蚀力密切相关的降雨动能E和雨强I相关分析得出15min最大雨强是该地区计算降雨侵蚀力的最佳雨强。     

湖北省侵蚀性降雨时空分布特征

侵蚀性降雨是南方红壤区剧烈水蚀的原动力,因此分析其时空分布特征对于区域内水土保持相关研究有十分重要的意义。选取国家气象数据网站数据(2014—2020年)、结合水土保持监测站点人工观测数据(2016—2019年),对湖北省4个水土保持分区24个监测站点的侵蚀性降雨标准及降雨侵蚀力进行了分析、计算,并用克里格模型进行插值。结果表明：湖北省整体的降雨侵蚀力从西北到东南逐渐增加,与降雨量的空间分布表现出相同特征,同时降雨量与侵蚀性降雨量表现出高度协同性。全省年平均降雨量813.88～1 590.15 mm(2014—2020年),多年平均年降雨量为1 201.98 mm,多年平均侵蚀性年降雨量为603.53 mm。多年平均侵蚀性年降雨量占多年平均年降雨量的50.21%,多年平均侵蚀性降雨频次(天数)为14次,平均次侵蚀性降雨量为46.88 mm。根据多年平均半月侵蚀力计算结果分析可知,湖北省全省多年平均年降雨侵蚀力值为6 650.10 MJ·mm/(hm²·h·a)。省内年内降雨侵蚀力时间分布基本符合正态分布。4—10月总降雨侵蚀力值为6 202.10 MJ·mm/(h...     

降雨及土壤湿度对水土流失的影响

水土流失同降雨及降雨前土壤湿度关系密切。坡耕地产生坡面流失的临界雨强约为4mm/10min,降雨量为12.5mm;从中雨至大暴雨,雨型每增加一级,土壤流失量将翻一番;水土流失量同侵蚀雨量呈极显著的线性关系;地表径流量同降雨前0—30cm的土壤湿度因子成正比,冲刷量则与此成反相关。     

紫色丘陵区侵蚀性降雨与降雨侵蚀力特征

降雨侵蚀力（R值）的空间分布反映了区域气候对土壤侵蚀的作用。利用四川盆地紫色丘陵区多年实测降雨资料,应用频率分析法,推求该地区侵蚀性降雨的一般雨量标准,揭示该地区侵蚀性降雨及其侵蚀特征,进而运用降雨侵蚀力日降雨量计算方法,分析紫色丘陵区降雨侵蚀力时空分布特征。结果表明：1）紫色丘陵区顺坡休闲农耕地的侵蚀性降雨的一般雨量标准为11．3mm;2）紫色丘陵区多年平均总降雨量中有60％以上属于侵蚀性降雨,侵蚀性降雨主要集中于5—9月,其中7、8月年均侵蚀性降雨量和土壤侵蚀量最大,空间分布上表现为丘陵区边缘地区大于中部地区;3）紫色丘陵区年均R值介于5000～6500MJ／（mm·hm^2·h）之间,由丘陵区周边向中心逐渐减小,研究区北部的巴中、达县、阆中3站的年均降雨侵蚀力形成高值区,中部的遂宁站形成低值中心,北部大于南部,西部大于东部;4）紫色丘陵区R值主要由≥15mm的降雨构成,占76．9％-82．1％,年内集中度较高,主要分布在汛期5—10月份,占年R值的89％以上;5）R值的年际变化较大,达到中等程度变异,不同地区的R值年际变化差异较大,但并未表现出明显的随时间变化的增减趋势。     

侵蚀性雨型分类及不同植被类型对棕壤坡面土壤侵蚀的影响

为探讨不同雨型下的植物措施对棕壤坡面土壤侵蚀特征的影响,利用k-均值聚类方法将2018—2019年山东省泰安市下港坡面径流场16次侵蚀性降雨进行分类,结合径流场产流、产沙等监测数据,分析了不同雨型对4种植被措施下坡面土壤侵蚀的影响。结果表明：(1)以降雨历时、降雨量和平均雨强为特征指标,侵蚀性降雨可分为A类(长历时、大雨量、大雨强)、B类(中历时、中雨量、中雨强)和C类(短历时、小雨量、小雨强)3种雨型。(2)与种植玉米相比,A、B雨型下,减流量均呈现板栗花生间作>苹果树>李子树的趋势。在土壤流失量方面：A雨型下,与李子树相比,减沙量呈现板栗花生间作>苹果树>玉米的趋势;B雨型下,与玉米相比,板栗花生间作的减沙率为84.2%,李子树的减沙率为31.2%,苹果树的减沙率为85.1%;C雨型下,减沙量呈现苹果树>李子树>板栗花生间作的趋势。(3)种植玉米的坡耕地土壤侵蚀情况最为严重,平均每年的土壤流失量为18.04 t/hm²;与之相比,板栗花生间作可降低79.57%的土壤侵蚀率,苹果树和李子树可分别降低73.36%,18.55%的...     

坡度对紫色土坡耕地侵蚀性降雨值的影响

侵蚀性降雨标准是指将发生侵蚀和不发生侵蚀的降雨区分开来的某种降雨参数的临界值.该标准值的确定可以为次降雨是否引起土壤侵蚀和土壤养分流失作出初步判断.利用遂宁水土保持实验站坡耕地小区观测资料,分析发现同一时间序列中坡度对侵蚀次数有极显著的影响(相关系数r=0.968),并拟定川中紫色土坡耕地 5°,10°,15°,20°和25°的侵蚀性降雨的雨量标准分别为55.7,42.9,39.9,39.5,32.0 mm;平均雨强标准分别为8.87,7.86,5.53,5.36,5.24 mm/h;PI标准分别为552.12,416.16,351.09,331.53,239.29 mm~2/h.并通过回归分析拟合了侵蚀性降雨雨量标准与坡度,平均雨强标准与坡度,PI标准与坡度之问的函数关系.     

不同雨强和坡度下侵蚀性风化花岗岩母质坡地产流产沙特征

为研究解决南方侵蚀性风化花岗岩地区的水土流失问题,该文采用室内人工模拟降雨方法研究了不同降雨强度(30,60,90,120,150 mm/h)和不同坡度(5°,8°,15°,25°)条件下的风化花岗岩残积坡地的土壤侵蚀过程。结果表明:1)坡面径流的初始产流产沙时间都随着坡度和雨强的增大而提前;2)坡面径流量与坡度之间不呈简单的正相关关系,径流系数随雨强的变化呈现指数相关关系,入渗率在雨强为30~120 mm/h之间在坡度8°左右出现极大值;3)侵蚀产沙量随坡度和雨强的增大而增大,其与坡度之间的关系可以用幂函数表示,决定系数均达到0.815,与雨强之间为指数函数关系,决定系数均达到0.889以上;4)水力侵蚀对泥沙具有分选性,径流侵蚀挟带泥沙中的粉粒、黏粒以及细砂粒含量较多;5)坡度和雨强对于侵蚀产沙量的综合影响可以用线性相关方程来比较准确地描述,对产沙量的影响权重排序为:含沙量雨强径流系数坡度。     

东北薄层黑土区作物轮作防治坡面侵蚀的效果与C值研究

作物轮作通过影响通用土壤流失方程(USLE)中作物覆盖和管理因子C值的变化和改良土壤性质而减少坡面土壤侵蚀。基于东北薄层黑土区连续6年大豆—红小豆轮作和裸露休闲坡面小区的径流泥沙和降雨资料,分析了2011—2016年研究区侵蚀性降雨特征,探讨了作物轮作防治坡面土壤侵蚀的效果,研究了作物轮作C值的年内和年际动态变化。结果表明:研究区所有侵蚀性降雨皆发生在5—10月,其降雨量占全年降水量的32.5%～68.1%,且年内和年际分布不均。对于5°坡度的裸露小区,土壤侵蚀主要发生在6—8月,坡面径流量和土壤流失量分别为48.4mm和1 388.2t/(km~2·a);对于5°坡度的作物轮作小区,土壤侵蚀主要发生在5—7月,坡面径流量和土壤流失量分别为19.5mm和166.7t/(km~2·a)。与裸露休闲小区相比,作物轮作小区可使黑土坡面年径流量和土壤流失量减少59.7%和88.0%。大豆—红小豆轮作措施的多年平均C值为0.12,其中大豆作物的C值为0.04,变化范围0.007～0.080;红小豆作物的C值为0.38,变化范围0.28～0.46。大豆和红小豆作物的C值月变化分别为0.01～0.24和0.01～0.80,呈先减少后增加的变化趋势。大豆—红小豆轮作对东北薄层黑土区坡面土壤侵蚀防治有明显效果,研究结果可为薄层黑土区土壤侵蚀定量评价和预报模型的建立提供基础数据。