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%.     

自然及管理因素对伊犁河谷草地土壤水分动态的影响

[目的]研究自然及管理因素下草地土壤水分变化特征,为退化草地的生态恢复提供科学参考。[方法]通过定点监测12个坡面小区,利用TDR水分测定仪及其探头测定灰钙土和棕红土两种退化草地坡面表层0—10 cm的土壤含水量,采用数据对比分析和统计分析相结合的方法,分析降雨、气温、坡位等自然因素和灌溉、土壤管理因素对坡面表层土壤水分动态变化的影响。[结果]降雨和气温对表层土壤含水量的变化有显著性影响,不同降雨量对表层土壤含水量的影响不同;坡位对草地坡面表层土壤含水量没有显著性影响;棕红土持水性强,表层土壤含水量高于灰钙土;各管理措施中,水平沟处理能够在降雨后最大化的增大表层土壤含水量,枯草覆盖处理能显著减缓降雨后表层土壤含水量的下降速率。不同集雨补灌方式下,表层土壤含水量差异不明显,但集雨补灌措施可以在短时内提高表层土壤含水量。[结论]表层土壤水分主要受降雨、管理等因素的控制,能够通过人为管理调控土壤水分,从而达到植被恢复的目的。     

北方土石山区坡面水土流失特征研究

[目的]揭示北方土石山区坡面水土流失规律，为山区土壤侵蚀防治和生态建设提供科学依据。[方法]利用1988—1991年坡面径流小区观测数据，运用统计和相关分析等方法，对不同下垫面条件下坡面水土流失特征进行了分析，并探讨了坡面径流深度、土壤侵蚀模数、土壤入渗率与有效降雨量、平均降雨强度、降雨历时、降雨等级的关系。[结果](1)在5°08′～24°08′坡度范围内，坡面径流深度随坡度增加逐渐减小，土壤侵蚀模数和土壤入渗率随坡度增加逐渐增大；(2)在2.18～33.19 m坡长范围内，坡面径流深度随坡长增加逐渐减小，土壤侵蚀模数和土壤入渗率随坡长增加呈现先增后减的变化趋势，存在临界坡长；(3)随着植被覆盖度增加，坡面径流深度、土壤侵蚀模数迅速减小，土壤入渗率逐渐增加；裸地的坡面径流深度和土壤侵蚀模数显著高于30%植被覆盖度坡面，但植被覆盖度由30%增加到60%,90%时，坡面水土流失过程的影响差异并不明显，说明在水土流失治理中存在临界植被覆盖度；(4)坡面径流深度、土壤侵蚀模数主要受到有效降雨量和平均降雨强度影响，且均呈显著正相关；而土壤入渗率主要受到平均降雨强度和降雨历时影响，与平均降雨强度...     

云南省高速公路弃渣场土壤流失特征研究——以昆明—石林高速公路为例

为探求云南省高速公路建设过程中弃渣场的土壤流失特征,以昆明—石林高速公路弃渣场为研究对象,在弃渣场边坡上布设观测小区进行了定位监测,分析了渣体粒径、降雨、堆渣坡度对弃渣场土壤流失的影响以及渣体坡面土壤流失的特点。结果表明:在不考虑其他影响渣体坡面侵蚀因素的情况下,弃渣场渣体的土壤颗粒粒径越大、砾石含量越高,土壤流失量就越大;降雨量越大,土壤流失量就越大;坡度越大,土壤流失量也越大;在渣体坡面侵蚀中,沟蚀现象比较严重,有的流失强度高达37656 t/km2,且以细沟、浅沟侵蚀为主,细沟、浅沟侵蚀量占沟蚀总量的60%以上。     

坡面小区土壤-径流-泥沙中磷素流失特征分析

从土壤-径流-泥沙过程,探讨北京密云石匣小区中不同土地利用类型、植被覆盖度和耕作方式下土壤磷素流失的差异,以及影响土壤磷素流失的主要因子及其相互关系。结果表明:泥沙量变化与降雨量呈现出较好的正相关关系,降雨强度对无植被覆盖小区的土壤侵蚀影响更为显著;产流时间主要受土壤含水量的影响,并与土壤含水量呈正相关;在降雨条件基本相同的前提下,前期土壤含水率越高,污染物的流失量也越大。不同土地利用类型中,农地中颗粒态磷流失量大于果园,林地次之,荒草坡流失量最小,这与各小区前期土壤含磷量的变化趋势基本一致;无植被覆盖小区磷流失量均高于有植被覆盖小区;磷浓度和磷流失量都随坡度增大呈上升趋势,在坡度为15~°20°范围,存在磷流失的坡度临界值,超过坡度临界值,磷流失减小;泥沙中含磷量与泥沙中小于0.001mm的粘粒分布比例呈正相关,说明土壤中粘粒是磷素养分流失的载体,由泥沙携带流失的磷占绝对优势。     

生产建设项目弃渣(土)场水土流失特征与防治措施

生产建设项目弃渣场种类繁多,弃渣成分、结构复杂,各类弃渣场的侵蚀形式、机制不尽相同,不易实施适宜的水土保持措施,致使弃渣场水土流失十分严重。通过介绍弃渣场存在的各类土壤侵蚀型式、归纳土壤侵蚀类型、分析岩土侵蚀特点,指出影响弃渣场土壤侵蚀的主要因素有排弃方式、组成物质、坡面以及堆积时间等。结合保证弃渣场安全稳定、恢复土地生产力的弃渣场水土流失防治目标,分析现有水土保持措施特点,提出健全弃渣场水土流失防治措施体系的建议,为弃渣场的水土流失防治提供科学依据。     

重庆市生产建设项目弃渣场水土保持型生态修复模式

随着社会经济的快速发展重庆市生产建设项目类型和数量大幅度增加,各种生产建设项目的弃土弃渣是人为水土流失的重要地貌单元,本文对重庆市各种生产建设项目弃渣场的水土保持生态修复条件、修复原理和典型修复模式设计进行了研究。认为:1重庆市良好的光热和降雨条件为弃渣场生态修复提供了基本自然环境条件,较快的母岩风化速率和丰富的植物资源为弃渣场生态修复提供了丰富的土壤、养分和种质资源。2弃渣场水土保持型生态修复应坚持以近自然修复为目标,以乡土植被为主要建群物种,以渣顶和坡面为主要地貌单元,以堆放完成期为重点修复时期的基本原理。3设计了土质沟道弃渣场、石质坡面弃渣场和土石质河滩地弃渣场三种不同的水土保持生态修复模式,可为重庆市弃渣场水土保持型生态修复提供技术支持和部分参数。     

漓江上游猫儿山3种典型植被不同层次土壤的含水量

[目的]揭示漓江上游森林植被对降水产流的调节作用,客观评估漓江上游水资源潜力,为流域水资源管理和森林经营提供科学依据。[方法]以漓江上游猫儿山林区的毛竹林(Phyllostachys pubescens)、荷木林(Schima superba)和杉木林(Cunninghamia lanceolata)3种典型森林植被为研究对象,比较不同层次土壤含水量及其影响因素。[结果](1)由于荷木林冠层结构复杂,与毛竹林和杉木林相比,荷木林蓄水能力更强;毛竹林、荷木林和杉木林3种植被垂直结构明显,导致土壤含水量垂直变化趋势不同;(2)荷木林土壤含水量都在高值变化,而杉木林土壤含水量都在低值变化;各层次土壤含水量与年降雨分配关系密切,随着雨旱两季变化,毛竹林、荷木林和杉木林不同层次土壤水分随降雨变化趋势基本一致;(3)毛竹林土壤孔隙度大于木荷林和杉木林,但毛竹林的浅根性和速生性对表层土壤水含量影响更大。[结论]大气降水是土壤含水量变化的主要因素,土壤含水量是降雨与植被垂直结构及蒸腾作用共同作用的结果。     

大型水电站建设中的土壤流失动态研究

以金沙江干流金安桥水电站为例,研究了大型水电站工程建设期内不同施工部位土壤流失量的动态变化。结果表明:汛期降雨量占年降雨量的92.9%以上,汛期是土壤流失发生的主要时段。受建设内容、施工时段、施工进度和降雨量的影响,各部位土壤流失量变化趋势不同:弃渣场松散堆积物流失量呈现"较小→增大→减小"的趋势,2005年施工开始,2006年达到峰值;施工道路土壤流失量逐年递减;料场土壤流失量年际变化呈现单峰型,2007年达到峰值;施工营地仅在前两年建设中有土壤流失,硬化、绿化后基本无土壤流失产生。河道泥沙含量具有"增大→减小→增大→减小→平衡"的趋势。金安桥水电站建设7年,产生的土壤流失量达67 642.4 t,其中施工道路占50.9%、渣场占28.7%,施工道路和渣场是水土流失敏感部位和重点部位。     

江西省生产建设项目弃土弃渣土壤侵蚀定量研究

[目的]对江西省生产建设项目弃土弃渣土壤侵蚀状况进行研究,为定量研究该区自然降雨条件下弃土弃渣土壤侵蚀规律和生产建设项目土壤侵蚀预测提供科学依据。[方法]采用基于K均值分类法,将研究区降雨划分为A(极大雨量、较长降雨历时、中雨强、低频次)、B(中雨量、中等降雨历时、小雨强、高频次)、C(大雨量、长降雨历时、大雨强、低频次)、D(中雨量、短降雨历时、极大雨强、高频次)4种类型,并依托江西省德安县国家水土保持生态科技园内的8种弃土弃渣径流试验小区,开展弃土弃渣土壤侵蚀定量研究。[结果]通过1 a内43场侵蚀降雨小区观测,结果表明:①A,D雨型是导致弃土弃渣产流输沙的主要类型,B雨型影响最小,C雨型则介于A,D雨型之间。②红砂岩红壤(HSY),第四纪红黏土(SJHT),紫色土(ZSYY),煤矸石(MGS),房渣土(FZT),其产流输沙间呈显著相关性;稀土尾矿(XYWK),花岗岩红壤(HGY),电厂灰渣(DCHZ),则不具有显著的水沙关系;③不同弃土弃渣次降雨产沙量以大雨量以上雨型占比最高,均60%以上,最高达97%以上。[结论]建议生产实践中预测或监测裸露弃土弃渣时,宜根据实际需求选取不同类型降雨开展,最主要预测或观测50 mm以上大雨量侵蚀量,以提高预测准确度,大幅减少监测成本,提高监测效率。     

模拟降雨下前期含水量对黄绵土坡面产流产沙过程的影响

为探究不同前期土壤含水量条件下坡面产流产沙特征及产流产沙关系，以安塞黄绵土为研究对象，通过设置6个前期土壤含水量处理(5%,10%,15%,20%,25%,30%),采用室内人工模拟降雨试验来系统研究前期土壤含水量对坡面产流产沙过程的影响。每个含水量处理设置2个重复，坡面坡度为15°,设计雨强为90 mm/h,降雨历时为1 h。结果表明：(1)随着前期土壤含水量的升高，坡面初始产流时间幂函数减小，产流量线性增大。(2)坡面土壤流失量随前期土壤含水量增大呈幂函数增加，高含水量组(29.3%)土壤流失量分别是低含水量组(5.8%和10.6%)和中含水量组(15.3%,20.4%,25.1%)的86.1,8.9倍。当前期含水量接近饱和时，坡面侵蚀加剧，土壤流失量迅速增加。(3)不同前期土壤含水量条件下坡面产流量与产沙量呈幂函数关系，当产流速率超过1.4 L/min,产沙量迅速增加甚至翻倍，呈“水大沙多”的特点。前期土壤含水量通过影响入渗产流和改变径流泥沙关系双重作用来影响坡面产沙。因此，对黄绵土坡面而言，应注意防范连绵持久降雨后暴雨或特大暴雨所造成的水土流失问题，可采取耕作、植被覆盖等措施维...     

前期土壤含水量对坡面产流产沙特性影响的模拟试验(简报)

为了研究黄土区降雨前期土壤含水量对不同土壤坡面降雨入渗、产流和产沙特性的影响,采用室内降雨模拟试验方法,探讨了前期土壤含水量从风干土状态至近饱和条件下塿土和砂黄土坡面降雨入渗、产流产沙的特征。研究结果表明：在雨强（80 mm/h）和坡度(10°)较大情况下,前期土壤含水量对塿土坡面产流时刻、入渗和产流过程影响不明显;砂黄土坡面产流时刻受前期土壤含水量影响显著,随着前期土壤含水量的增大先延长后缩短,其极差值达到28.91 min;前期土壤含水量在风干土～10%和15%～25%两段范围内,砂黄土坡面入渗产流规律差异十分显著。基于土壤水分累积入渗过程特征,塿土前期含水量可分成“三区”,砂黄土则可分成“两区”;利用前期土壤含水量与坡面土壤流失量的二次多项式关系,分别确定出塿土和砂黄土坡面土壤流失量最少的前期含水量值为11.25%和12.74%,为黄土区坡地水土管理提供理论依据。     

前期土壤含水量对坡面产流产沙特性影响的模拟试验

为了研究黄土区降雨前期土壤含水量对不同土壤坡面降雨入渗、产流和产沙特性的影响,采用室内降雨模拟试验方法,探讨了前期土壤含水量从风干土状态至近饱和条件下填土和砂黄土坡面降雨入渗、产流产沙的特征.研究结果表明:在雨强(80mm/h)和坡度(10°)较大情况下,前期土壤含水量对塿士坡面产流时刻、入渗和产流过程影响不明显;砂黄土坡面产流时刻受前期土壤含水量影响显著,随着前期土壤含水量的增大先延长后缩短,其极差值达到28.91min:前期土壤含水量在风干土～10%和15%～25%两段范围内,砂黄土坡面入渗产流规律差异十分显著.基于土壤水分累积入渗过程特征,填土前期含水量可分成"三区",砂黄土则可分成"两区";利用前期土壤含水量与坡面土壤流失量的二次多项式关系,分别确定出壤土和砂黄土坡面土壤流失量最少的前期含水量值为11.25%和12.74%,为黄土区坡地水土管理提供理论依据.     

昆明市清水海供水及水源环境管理项目弃渣场土壤流失动态分析

基于昆明市清水海供水及水源环境管理项目为期5年的土壤流失量监测结果,分析了项目区弃渣场土壤流失量的动态变化。结果表明:各类型弃渣场侵蚀模数差异明显,侵蚀模数呈V地形类弃渣场U地形类弃渣场平台类弃渣场;随着施工的进行,V地形类和U地形类弃渣场的侵蚀模数明显减小,平台类弃渣场侵蚀模数则较为稳定;2014年各类型弃渣场侵蚀模数急剧减小,说明水土保持措施的实施对控制弃渣场土壤侵蚀具有重要作用;施工结束后,大多数弃渣场侵蚀强度降为微度侵蚀,低于容许值。     

多重生态服务功能目标下的生产建设项目土壤流失控制值研究——以北京市为例

[目的]探讨现有土壤流失控制值确定方法能否满足多元的现实需求,尝试提出可以维护多重生态服务功能的生产建设项目土壤流失控制值确定方法,为进一步细化控制值的制定提供科学支持。[方法]以北京市为例,选择易获取的容许土壤流失量和背景土壤侵蚀模数作为依据制定土壤流失控制值,分析它们在不同区域维护生态服务功能的优缺点,提出一个可以维护多重生态服务功能的生产建设项目土壤流失控制值确定方法。[结果]基于容许土壤流失量确定的土壤流失控制值,在山区可以同时满足维护供给和文化服务功能的需求,但在平原和部分水土保持敏感区不能充分满足维护文化或调节服务的需求。基于背景土壤侵蚀模数确定的土壤流失控制值,在平原和部分水土保持敏感区能满足维护文化和调节服务功能的需求,但在山区不能满足维护供给服务功能的需求。将这两种方法结合起来确定北京市生产建设项目土壤流失控制值,能够同时满足维护山区和平原区供给和文化服务功能的需求。[结论]维护多重生态服务功能的生产建设项目土壤流失控制值的确定方法弥补了单纯依据容许土壤流失量确定土壤流失控制值的不足,为完善生产建设项目水土流失防治目标的制定提供了新的思路。     

三峡库区野外模拟降雨条件下弃渣场土壤侵蚀特性

[目的]揭示三峡库区弃渣场土壤侵蚀规律,为该地区弃渣场的土壤侵蚀治理提供依据。[方法]通过现场搭建径流小区并采用人工模拟降雨的方法进行研究。[结果]降雨量同侵蚀量存在极显著的线性关系;降雨强度同渣场产流时间呈极显著的幂函数关系,同径流含沙率呈极显著的指数函数关系;渣场表层较高的细砾石含量,一定程度上可以减少溅蚀与面蚀量,但在强降雨或持续降雨条件下会促进坡面沟蚀的发育;渣场侵蚀具有一定季节分布,非雨季时,渣场侵蚀以面蚀与轻微沟蚀为主,坡面主要发育为细沟与浅沟,侵蚀量较少;雨季时,渣场坡面浅沟迅速转化为切沟,泥沙流失严重。[结论]研究区渣场侵蚀具有一定的季节性,渣场施工时应根据气候特征适当调配,主动避开雨季,并在雨季前完成渣场的水土保护设置;采取相应防护措施抑制或减缓雨季沟蚀的发育是研究区渣场水土保持防护的重点。     

高速公路建设中不同类型弃土场的土壤流失特征

 以沪蓉西高速公路(上海至成都高速公路西段)湖北宜长段(宜昌至长阳县)弃土场为研究对象,通过观测天然降雨、土壤、植物和土壤流失量等因子,探讨不同类型弃土场的土壤流失特性。结果表明:1)降雨量与降雨强度的乘积(PI)和次降雨造成的单位面积土壤流失量(E)之间,表现出较好的一元正线性相关关系。在不考虑影响坡面土壤流失的其他因素的前提下,随着降雨量和降雨强度乘积的增加,土壤流失量逐渐加大。2)采取工程措施和生物措施综合防护,可以有效减少弃土场的土壤流失量。3)弃土场表土物质组成对土壤流失起着重要作用,表土受雨水冲刷,砾石含量会逐渐增大,土壤流失量逐渐减小。     

不同植被恢复年限弃渣场边坡土壤物理性质特征

研究不同植被恢复年限弃渣场土壤侵蚀物理性质特征,可为生产建设项目弃渣场水土流失防治及植被恢复提供理论基础。本文以重庆市典型弃渣场为研究对象,采用野外调查及室内综合分析等方法研究不同恢复年限弃渣场的边坡不同部位土壤物理性质特征。结果表明:不同恢复年限弃渣的细小颗粒(0.25mm)含量差异较大,其随着时间的增加呈先减小后增加的趋势;随着恢复年限增加,弃渣容重呈减小的趋势,2月弃渣容重在1.48~1.64 g/cm3,4年弃渣容重可达1.20~1.40 g/cm3,而弃渣场不同坡位的总孔隙度均与土壤容重呈反比;土壤水分含量明显增大,4年弃渣边坡的自然含水率为2月和2年弃渣的2倍左右,田间持水量也以4年弃渣最大,其平台及边坡的平均持水量为22.26%;在植物根系及其枯落物作用下,弃渣边坡土壤物理性质得到改善,其增强了边坡稳定性。     

大别山区板栗林地水土流失特性研究

[目的]研究大别山区板栗林地水土流失特性,为该区水土流失综合防治和生态安全保障工作提供科学支持。[方法]以“全国板栗第一县”湖北省罗田县为典型,通过对10°,15°,20°共3种坡度板栗林及对照10°,15°撂荒小区2014—2018年的降雨、径流、泥沙、植被覆盖度进行观测分析,研究大别山区板栗林下水土流失特性。[结果](1)在同等坡度和降雨条件下,虽然板栗林植被覆盖度更高,但其土壤侵蚀程度较撂荒地更加严重,说明板栗林存在较明显的林下水土流失;(2)植被覆盖度越低土壤侵蚀越严重,但植被覆盖度最高时土壤侵蚀程度并不一定最弱,说明由于林分结构的复杂性,即使在相同降雨、土壤、坡度条件下,植被覆盖度也不能作为反映土壤侵蚀程度的唯一指标;(3)板栗林水土流失程度并非随坡度的增大而增大,其侵蚀峰值(临界坡度)在15°左右。[结论]大别山区板栗分布广泛,其林下水土流失现象需要引起科研和管理部门的进一步关注。     

神府东胜煤田弃土弃渣体径流水动力学特性研究

[目的]对神府煤田开发建设过程中造成的弃土弃渣体的径流水动力学特性进行研究,并分析土壤剥蚀率与各水动力学参数之间的关系。[方法]采用野外模拟降雨试验方法。[结果](1)弃土弃渣体的土壤剥蚀率Dr随雨强增大显著线性递增;(2)雷诺数Re总体上随着雨强增大而增大,随降雨历时先增大后保持稳定;佛罗德数Fr受雨强影响不显著,在产流0~12min内波动较大,随后在某一常数附近上下波动;阻力系数f随降雨历时呈递增趋势,受雨强影响不显著,次降雨平均阻力系数f大小表现为:沙少石多弃渣体弃土体沙多石少弃渣体;(3)各下垫面土壤剥蚀率Dr与水流剪切力、水流功率P之间均呈显著的线性函数关系。[结论]研究区不同类型下垫面次降雨径流水动力学参数变化各具特点,土壤剥蚀率与各水动力学参数之间存在显著相关关系。