雨滴侵蚀特征分析

引起水土流失发生的侵蚀营力是多方面的,其中雨滴的侵蚀作用不可忽视.雨滴击溅可分为干土溅散、泥浆溅散、层状侵蚀三个阶段.溅蚀具有明显的分带性,坡面上部的土壤溅蚀量大于坡面下部的土壤溅蚀量,雨滴击溅中约有75%的土粒向坡下迁移.雨滴中数直径D_(50)、降雨强度、雨滴终点速度与雨滴动能成正比关系,雨滴动能是地表径流动能的256倍,EI_(30)乘积是较好的表示雨滴侵蚀力指数的方法.     

雨滴能量和土壤改良对渗透及侵蚀的影响

降雨或喷灌水滴的击溅能量可使土壤表面结皮。这是干旱半干旱地区耕地存在的一个严重问题。在土壤表面施入土壤改良剂和补充一定量的电解质可防止土壤形成结皮。作者应用箱式滴水型模拟降雨器,对雨滴击溅能和水质对入渗及侵蚀的影响进行了试验研究。在所有处理中,入渗率(IR)、累积入渗量(降雨吸收量)随雨滴击溅能增加而减少,土壤侵蚀则随雨滴击溅能增加而增加。在土壤表面施入电解质(或PG或TW)之后,再施入聚丙烯酰胺,与未经化学处理的对照试验相比,稳渗率和累积入渗量都增加了7~8倍,且比单独施入PAM、PG或TW更有效。PAM+电解质处理与对照试验相比,减少侵蚀量1倍以上。     

降雨侵蚀数学仿真模型

当雨滴击溅力和地表径流冲刷力超过土壤颗粒的内聚力时，便会发生降雨侵蚀。基于这个基本观点，本文通过一种理论的方法对降雨侵蚀过程进行了描述。击溅力和冲刷力可通过雨滴和径流产生的动量通量求得。为计算土壤可蚀性，引入一个临界动量通量，它取决于前期侵蚀量。该模型与实验数据进行了校验，校验后的模型经计算机运行后，其结果与野外实测结果较为吻合。     

雨滴对击溅侵蚀的影响研究

采用雨滴发生器产生雨滴,选用5种直径的雨滴在4种降落高度下,分别对5种含水量的壤土进行雨滴击溅实验,每组实验设定2个重复,分析雨滴直径以及雨滴动能对溅蚀量的影响,同时分析溅蚀量的粒径分选特征。结果表明:(1)当雨滴动能小于0.067 4×10-3 J时,雨滴不能产生击溅侵蚀。在一定的雨滴直径范围内,小雨滴产生的溅蚀量较多,即小雨滴易于造成击溅侵蚀。溅蚀量随着雨滴动能的增加呈线性增长。(2)对于同种类型的土壤,溅蚀量随着前期含水量的增加而增大,存在着使土壤溅蚀量达到最大的前期含水量。土壤前期含水量与土壤抗蚀性呈负相关关系。(3)溅蚀土粒的粒径≤2mm时,其中细砂粒和粘粒含量与原土较为接近,粉粒含量远低于原状土壤,而粗粉粒含量远高于原状土壤。随着雨滴动能的增大,溅蚀土粒的分选规律变得明显,小粒径(0.05mm)土粒的溅蚀量随着雨滴动能的增大而减小,大粒径(0.2mm)土粒的溅蚀量随着雨滴动能的增大而增加。     

华北土石山区土壤溅蚀影响因素分析

土壤侵蚀会破坏土地吞食农田,降低土壤肥力,直接影响水土资源的利用和保护.雨滴击溅作用下,地表土壤颗粒会发生位移,引起表层土壤颗粒的分离.以华北土石山区作为研究对象,通过野外人工模拟降雨试验,采用改良后的摩根溅蚀盘和雨滴发生器,利用色斑法结合叶面积系数法测定不同条件下的土壤溅蚀量.结果表明:1)溅蚀量随土壤前期含水量增大而增大、与雨滴动能呈正相关(R2＞0.96,P＜0.05);2)溅蚀量和植被覆盖度呈非线性负相关(R2 ＞0.99,P＜0.05)——植被覆盖度越大,土壤溅蚀量随降雨强度增大的幅度越小;3)植被主要通过叶面积改变雨滴直径,通过株高改变降雨高度,对降雨进行再分配,进而改变雨滴动能.叶面积系数越小、株高越低,植被对溅蚀的阻挡作用越强.     

雨滴直径对表土结构和入渗特征的影响

为探究雨滴击溅对表层土壤结构和入渗特征的影响,揭示土壤微结构与入渗间的深层关联,以黄土高原土为对象,采用模拟降雨、同步辐射CT扫描和入渗试验,系统地分析了不同雨滴击溅作用下土壤结构变化与入渗速率间的关系。结果表明:(1)击溅土壤结构发生变化,团聚体数量和三维分形维数显著增加,孔隙体积和大孔隙率显著减小。雨滴直径越大,击溅后的团聚体破碎程度越强,孔隙堵塞率最高达46.40%。(2)雨滴击溅下,破碎的团聚体堵塞孔隙,在土壤表层形成致密低渗的结皮层,结皮强度随雨滴直径和击溅次数的增加逐渐增加。(3)土壤入渗速率随雨滴直径和击溅次数的增加逐渐减小,经过3次雨滴击溅后减渗效应最高可达91.81%。(4)土壤稳渗速率与雨滴直径和土壤结构特征参数呈显著指数关系变化。研究表明,雨滴直径显著影响表层土壤结构和入渗特征,雨滴直径越大,土壤结构越分散,土壤入渗能力越低。     

土壤溅蚀过程和研究方法综述

土壤溅蚀是土壤侵蚀过程的开始,是指由于降雨雨滴打击土壤表层,引起土壤颗粒分散和迁移的一种侵蚀过程,是导致坡面水蚀的一个重要威胁因子。因此,土壤溅蚀是土壤侵蚀的重要形式和组成部分,具有重要的研究意义。土壤溅蚀过程和研究方法是土壤溅蚀领域研究的核心内容。论文根据有关资料,综述了国内外土壤溅蚀过程和研究方法方面的主要成果,并对将来的研究方向进行了展望,以期推动我国在该领域的研究工作。国内外研究表明,土壤溅蚀是土壤侵蚀的主要过程之一,是各种水文过程、水力过程和生态过程的综合表现,是复杂的降雨因子和土壤因子共同作用的结果,涉及一系列关于降雨雨滴与地表间的能量转换过程。测量土壤溅蚀的方法主要有溅蚀杯、溅蚀板和溅蚀盘。进一步的研究应致力于土壤溅蚀的力学过程和森林土壤溅蚀过程方面的探讨。     

雨滴击溅对薄层水流水力摩阻系数的影响

采用模拟降雨的试验方法，在分析计算有无雨滴击溅作用坡面薄层水流水力摩阻系数的基础上，进一步分析了雨滴击溅作用对薄层水流水力摩阻系数的影响。结果表明，雨滴击溅作用可减少薄层水流的水力摩阻系数，从而减少水流摩擦阻力，使水流侵蚀力相对增大；有雨滴击溅作用时其水力摩阻系数平均为无雨滴击溅时的６６．１４％。这说明雨滴的击溅除了本身的分散和破坏土壤结构等侵蚀作用外，还可降低水流的水力摩阻系数，从而增加径流的冲     

基于高密度站网的中国降雨侵蚀力空间分布

降雨侵蚀力反映了雨滴击溅和径流冲刷引起土壤侵蚀的潜在能力,它与土壤、地形、地表覆盖以及水土保持措施等因子共同作用,决定着一个地区的实际土壤流失量。在严格数据质量控制的基础上,通过第一次全国水利普查水土保持情况普查“气象数据上报系统”收集到2032个站点1980（1981）-2009（2010）年侵蚀性日降雨量资料,结合646个国家基本气象台站1980-2009年日降雨量资料,利用冷暖季日降雨量估算侵蚀力模型,计算了2678个站点多年平均年降雨侵蚀力和24个半月降雨侵蚀力占年R值比例,并应用克里金空间插值方法,绘制了中国降雨侵蚀力空间分布图,为土壤侵蚀普查全国水力侵蚀强度计算提供了基础数据,其结果可为各地区水土保持规划服务。     

雨滴击溅在薄层水流侵蚀中的作用

试验采用人工模拟降雨方法,对薄层水流侵蚀的两个阶段——雨滴击溅及径流侵蚀进行了模拟试验研究。得出:在消除雨滴打击作用后,坡面侵蚀的主要营力为薄层水流的拖拽力（τ=rhsinα）,且径流侵蚀量S_R与τ有下列关系式: S_R=921.497τ^1.713 r=0.876 α=0.017 以上式为基础,即可从有雨滴打击作用下所产生的侵蚀量中推算出径流侵蚀量S_R与雨滴侵蚀量S_Rd。结果表明:S_Rd一般占总侵蚀量的70%以上,最高可达95%,说明薄层水流侵蚀所产生的泥沙绝大部分是由雨滴击溅所致。因此,笔者认为坡度较小地段的薄层水流侵蚀,应以消除或降低雨滴击溅作用为其主要防治措施。     

北京侵蚀性降雨标准研究

降雨侵蚀力反映了雨滴击溅和降雨产生的径流对土壤的侵蚀能力，侵蚀性降雨标准可以将引起侵蚀和不引起侵蚀的降雨区分开来，该标准的确定可以大量减少计算降雨侵蚀力的工作量。利用北京密云石匣水土保持实验站坡耕地小区和休闲地小区10年的降雨径流泥沙观测资料，分析了不同大小样本序列下的侵蚀性降雨的降雨量标准。结果表明，样本数达到7年时，所拟定的降雨量标准才能稳定。确定了北京的侵蚀性降雨的雨量标准和最大30min雨强标准，分别为18．9mm和17．8mm／h，该研究结果可为北京山区土壤侵蚀预报参数的计算提供依据。     

单雨滴击溅规律及其对溅蚀土粒的分选作用

首先论述了击溅的物理基础 ,然后通过不同直径雨滴对黄 土善土的击溅实验 ,研究了不同雨滴动能、坡度、土壤含水量、土壤颗粒粒径对土壤起溅时间及溅蚀量的影响 ,并进一步探讨了单雨滴击溅对溅蚀土粒的分选规律。     

坡地土壤侵蚀机理研究进展与现状

雨滴击溅、地面径流在坡地侵蚀中起着重要的作用。雨滴击溅的功能是破坏土壤结构，消除击溅后侵蚀量可降低６０％以上。天然坡地水流是一种混合状态的水流，其流速与水深成正比。在薄层水流动力的作用下，侵蚀量随地表坡度增加呈幂函数增大；在击溅和水流共同作用下，侵蚀量与地表坡度呈二次抛物线型关系。细沟流的作用主要是输移从沟间地来的泥沙和被雨滴溅起的固体物。８０年代以来，国内外在坡地侵蚀的物理过程模拟模型研究方面有了较快的发展。     

雨滴击溅对坡面径流输沙的影响

针对雨滴击溅下坡面径流输沙研究中存在的研究方法及机理需要深入探讨的问题,通过室内人工模拟降雨与放水冲刷试验相对比的方法,研究有无雨滴击溅对坡面径流输沙的影响。研究结果表明:雨滴击溅会增强水流的紊动作用和水流流态的不稳定性,但这并不意味着雨滴击溅总是增加坡面输沙的强度;当坡度较大时(10°～12°),随雨强的增加,雨滴击溅对坡面流单宽输沙率的贡献由增强转为抑制。初步给出坡面输沙的影响因素及雨滴击溅对坡面产沙的贡献关系。上述研究对深入探讨坡面输沙机理提供了新的认识。     

黄土丘陵沟壑区小流域水蚀预报模型构建

根据黄土丘陵沟壑区侵蚀产沙垂直分带性规律,提出小流域土壤侵蚀方式发生部位界定方法。基于黄土丘陵沟壑区侵蚀环境特点,设计了GIS支持下的小流域分布式水蚀预报模型结构,模型考虑的侵蚀过程包括雨滴击溅侵蚀、片蚀、细沟侵蚀、浅沟侵蚀、切沟侵蚀以及沟道侵蚀。同时。提出模型各模块的计算方法,根据动态物质平衡原理。完成了流域侵蚀产沙过程演算。     

黑土侵蚀区土壤侵蚀演变规律及对策

土壤侵蚀与气象、地形、地质、植被因素密切相关。本文介绍了黑龙江黑土区降雨量、雨强、坡度、坡长、植被、土壤性能与土壤侵蚀的关系,论述了层状面蚀、雨滴溅蚀、沟壑侵蚀、重力侵蚀、风蚀的演变规律,并提出了防治土壤侵蚀的对策。     

再论土壤侵蚀的坡度界限

通过理论推导了坡面径流能量方程,实测雨滴击溅坡面土粒的最大向下迁移量、溅蚀总量等均发生在30°以下;又通过对不同坡度坡面土壤结构的测定分析,发现随坡度变化,土壤的粗颗粒含量、紧实度以及水分入渗速率及土壤团聚体的团聚结构、团聚度、分散度均发生较明显变化,这些因素均可使坡面侵蚀量发生变化.据此分析得出,土壤侵蚀的临界坡度不是一个定值,是以上各因子相互作用的结果,在黄土高原其值介于21.4～45°之间,黄绵土的临界坡度约为28°.     

黄土丘陵沟壑区坡面侵蚀泥沙输移比物理模型研究

黄土丘陵沟壑区赤边线以上的面烛区由于坡度较缓且有一定量的植被，土壤颗粒被降雨侵蚀分离后只有部分被径流带入流域沟道系统，因此在用通用土壤流失方程修正式计算小流域土壤流失量时，应该考虑坡面侵蚀的泥沙输移比。本项研究从土壤侵蚀的微观物理机制入手，即从土壤颗粒在雨滴的击溅和径流冲刷作用下被分离、搬运、沉积的全过程中，分析降雨侵蚀分离能力和径流搬运容量的相互关系，推导出黄土丘陵沟壑区坡面侵蚀泥沙输移比的计算模型，并以陕北米脂县泉家沟小流域为实例进行了应用，其结果是可靠的，可以在同类型地区推广使用。     

土壤侵蚀与水土保持研究进展

土壤侵蚀制约着社会、经济、环境的协调发展,已经成为全球性的主要环境问题之一。本文从雨滴击溅侵蚀、坡面水蚀过程、坡沟系统水沙传递关系和沟道侵蚀输沙等四个过程系统地分析了土壤侵蚀过程研究中取得的进展和存在的不足,简述了国内外土壤侵蚀预报研究的历史,总结了植被措施和工程措施对水土流失的调控作用机理和水土保持效益等有关问题,对土壤侵蚀与水土保持科学今后的研究方向提出见解,指出了加强对土壤侵蚀过程与机理、大尺度土壤侵蚀预报模型、土壤侵蚀与水土流失治理环境效应评价和水土流失调控技术的科技转化等亟待解决问题的研究深度和广度。     

黄土坡面薄层水流侵蚀试验研究

采取人工模拟降雨试验方法，对黄土坡面薄层水流馆进行了系统研究，结果表明，薄水液仍属层液范畴，定义为搅动层流（agitated lamiar flow)，以区别于明渠水流中的层流，其流动型态为超临界流，薄水充蚀蚀搬运方式以推移运动来完成，所产生的泥沙是接触质，雨滴击溅侵蚀是薄层水流侵蚀物质的主要来源，可占总量侵蚀量的70％以上，最高可达95％，此外雨滴击溅还可降低薄层水流的水力摩阻系数，减少水流的摩擦阻力，从而增加薄层水流的冲刷力，据实验结果，该平均值可达66．14％。