内蒙古黄土丘陵区次降雨条件下坡面土壤侵蚀影响因子研究

通过对内蒙古宁城、和林、东胜三个试验站进行坡面径流泥沙试验,采用数据分析法,研究内蒙古黄土丘陵区坡耕地在一次降雨中各典型影响因子与土壤侵蚀量之间是否存在相关关系及相关程度问题。研究表明该区次降雨雨强、降雨前期土壤含水量、植被覆盖度、坡面坡度和土壤侵蚀量之间存在着密切的相关关系。     

红壤坡地次降雨通用土壤侵蚀模型研究

针对土壤侵蚀规律定量研究的经验模型通用性欠缺和机理性模型参数多且较为复杂的缺点,结合我国南方红壤区的降雨、土壤、地形等特征,探索建立一个结构简单、使用方便,同时具有一定通用性的红壤坡地次降雨通用土壤侵蚀模型。该模型包括地表径流系数、降雨侵蚀力、土壤可蚀性、地形和水土保持措施等五个因子,并给出了各因子的计算方法。利用在江西省水土保持生态科技园内的10组实测资料对模型进行验证,计算值与实测值平均相对误差21.67%。结果表明,本研究提出的次降雨通用土壤侵蚀模型是合理的,可为南方红壤地区土壤侵蚀预报与治理提供参考。     

鄂西南路基边坡影响土壤侵蚀量因素分析

为深入了解路基边坡土壤侵蚀过程及其影响因素,以位于鄂西南的湖北沪蓉西高速公路恩施至利川段公路路基边坡作为研究对象,在天然降雨条件下进行土壤侵蚀观测,对路基边坡土壤侵蚀的主导因子进行分析判断.结果表明,影响土壤侵蚀量的最主要因素是降雨过程,总体上降雨量、降雨历时和降雨强度对土壤侵蚀量产生的影响较为接近;在坡度较缓的坡面,降雨量的影响大于降雨强度,而在坡度较陡的坡面,降雨强度的影响大于降雨量;在以时间为变化序列的因素中,对土壤侵蚀的影响大小顺序依次为:降雨>土壤含水量>植被覆盖度;土壤侵蚀量与坡长、坡度均不存在显著相关关系,与坡长相比,土壤侵蚀量对坡度的变化更为敏感.     

高速公路不同边坡土壤保持措施对土壤侵蚀速率影响分析

研究郑州西南绕城高速公路边坡不同土壤保持工程措施,在一定植被盖度(90%、70%、50%、30%、10%)下,不同降雨强度对土壤侵蚀速率的影响。按照区组试验设计,对郑州西南绕城高速公路小拱架、方形网状、未实施工程措施的三种类型边坡在不同降雨强度下产生的土壤侵蚀速率进行了测定。建立一定盖度下,土壤侵蚀速率与降雨强度关系15种模型。利用模型和降雨强度区间的不定积分计算不同工程类型的土壤保持效率。结果表明:三种类型边坡,土壤侵蚀速率随降雨强度呈幂函数增加;小拱架、方形网土壤保持效率随盖度的增大而增大,当盖度为50%~70%时达到最大值,后随盖度的增大而减小。小拱架土壤保持效率平均为方形网防护的1.28倍。     

坡面土壤侵蚀影响因子研究进展

坡面土壤侵蚀的发生是降水、植被、土壤、地形等各因素相互影响和制约的综合结果,本文对坡面土壤侵蚀的降雨、植被、土壤、地形、人为因子及诸因子的综合分析等进行了较为全面的总结,指出在单因子与土壤侵蚀关系方面,研究得已比较深入,降雨、土壤性质、植被覆盖度等因子对土壤侵蚀的作用已较为清晰。同时,指出了下一步坡面土壤侵蚀研究重点：加强对影响坡面土壤侵蚀多因子综合研究,为今后的生产实践中,通过合理改变耕作方式、人为活动等控制坡面土壤侵蚀,提高土地生产力,促进社会经济的持续发展提供理论依据。     

梯田作为地形因子和工程措施对土壤侵蚀定量评价影响的对比研究

[目的]根据中国土壤流失方程(CSLE),在降雨、土壤、植被等因子一定的条件下,将梯田作为地形因子计算流域土壤侵蚀量,并与梯田作为工程措施的计算结果进行对比分析,为土壤侵蚀定量评价提供新的思路。[方法]以黄土高原地区的纸坊沟流域和燕沟流域作为试验区,利用5m分辨率的DEM,0.3m分辨率的WorldView 3,30m分辨率的Landsat 8影像、降雨数据、土壤数据、土地利用等数据。[结果](1)在纸坊沟流域和燕沟流域,坡式梯田作为地形因子的流域土壤侵蚀量大于梯田作为工程措施的流域土壤侵蚀量,同时坡式梯田作为地形因子的流域土壤侵蚀量大于水平梯田作为地形因子的流域土壤侵蚀量,而水平梯田作为地形因子的流域土壤侵蚀量与梯田作为工程措施的流域土壤侵蚀量的比较根据流域的不同结果不同。(2)梯田占流域面积比例不同时,随着梯田占比的升高,梯田作为工程措施的流域土壤侵蚀量要明显低于梯田作为地形因子的流域土壤侵蚀量。[结论]梯田作为地形因子和工程措施因子会对土壤侵蚀量计算产生一定影响,梯田占比较大时差异明显。     

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.     

春季解冻期降雨对黑土坡面侵蚀影响研究

为开展我国东北地区关于冻融作用对春季降雨与未完全解冻土壤侵蚀关系的定量研究,对东北黑土室外冻结,室内表层融化下部冻结,在此冻融条件下对其进行室内模拟降雨试验,研究了春季解冻期黑土在不同含水率、不同解冻深度及降雨量条件下的侵蚀特征.结果表明:在春季解冻期,由于冻融作用,黑土坡面土壤解冻不完全、渗透能力差.此时降雨的侵蚀能力较强,导致这一时期坡面土壤侵蚀严重,土壤坡面侵蚀量受到含水率、降雨强度和解冻深度等因子的综合影响,并随三者变化呈现不同的侵蚀规律.     

降水强度及坡度对不同土壤产流产沙影响

结合人工降雨方式定量分析降水强度及坡度对辽西水保小流域两种主要土壤类型(褐土、棕壤)产流产沙的影响。结果表明:降水强度和坡度递增条件下,各土壤类型径流量和土壤侵蚀量总体呈现递增,产流初期,变幅较大,当土壤蓄水饱和后,变幅逐步减小趋于稳定变化;在相同降水强度下,褐土的总径流量大于棕壤,而总土壤侵蚀量小于棕壤,土壤质地对土壤侵蚀量影响度高于降雨强度。     

侵蚀土壤地表径流和土壤渗透的研究

我国南方水土流失区属水蚀区,地表径流是引起土壤侵蚀的主要动力.研究不同土壤在特定降雨条件下,降雨持续时间与地表径流的关系、土壤渗透时间与渗透速度的关系、渗透时间与渗透总量的关系,掌握地表径流和土壤渗透规律,揭示地表径流、土壤渗透与土壤环境、土壤性质的内在联系,可为保护、改良土壤,防治土壤侵蚀,以及进行侵蚀预报提供理论依据.为此,我们在采用渗透筒法进行土壤渗透性研究^[6]的基础上,进一步采用人工降雨方法,对侵蚀土壤地表径流和土壤渗透进行研究.     

降雨强度和坡度对裸露铁尾矿砂坡面产流产沙的影响

采用室内人工模拟降雨技术,研究短历时暴雨和坡度对裸露铁尾矿砂坡面产流产沙的影响。结果表明:(1)不同降雨强度条件下,不同坡度间的坡面径流量、产沙量及径流泥沙含量均呈现随着降雨历时的增加而增加的动态变化趋势,不同的是径流量在15～24 min后逐渐趋于稳定。(2)不同降雨强度条件下,裸露铁尾矿砂坡面径流量及产沙量与坡度相关关系均存在临界降雨强度,该临界降雨强度约为90 mm/h。(3)不同降雨强度条件下,不同坡度间的产沙量及径流泥沙含量随着降雨强度的增加,二者与坡度的关系均由负相关逐渐转变为正相关。(4)当降雨强度从60 mm/h增加到120 mm/h的过程中,不同坡度条件下的径流量及产沙量与降雨强度总体上呈逐渐上升的趋势,局部存在特殊情况。当坡度从25°增加到35°的过程中,不同降雨强度条件下的径流量及产沙量与坡度的关系均不明显;但同一坡度条件下,随着降雨强度的增加,径流量和产沙量均逐渐增加。研究成果为揭示降雨强度和坡度对裸露铁尾矿砂产流产沙机理提供参考。     

贵州喀斯特地区降雨与坡面土壤侵蚀关系研究

为研究贵州喀斯特地区降雨与坡面土壤侵蚀的关系,选取位于黔南州龙里县的羊鸡冲小流域径流小区进行降雨产沙观测。采用回归分析方法对雨量、雨强和泥沙关系进行相关分析。5种不同种植模式的径流小区线性、多项式关系分析表明,降雨量和产沙量相关性较高,相关系数均超过了0.5。线性、多项式显著性检查表明,5种不同种植模式在0.05的显著性水平上,降雨量—泥沙量均呈显著正相关;而雨强和产沙量关系并不明显,决定系数均在0.1左右。此外,该文还探讨了坡面产沙的其它影响因素,如林冠截留、土壤入渗等。     

北方土石山区小流域综合治理措施及效应研究

通过野外坡面径流小区观测和沟道断面定点监测,对不同降雨特征条件下不同水土保持措施坡面水沙过程进行对比研究,分析了前期降雨、降雨特征与产流产沙的关系,并对林草植被的水土保持效果进行了探讨。结果表明．相同降雨和水土保持措施处理下,存在前期降雨事件的小区径流量和泥沙量明显偏大。两场降雨的降雨特征差异越大,不同处理下的径流量和产沙量的差异亦越大。水土保持措施通过改变下垫面状况可以削弱降雨特征对径流产沙的影响。水平梯田的拦沙蓄水效果最高,植物措施结合适当整地同样可以取络良好的水土保持效果,而封禁治理初期必须辅助以工程措施为植被的恢复创造条件。沟头防护措施可以减少沟道径流,有效抑制沟道土壤侵蚀。     

大别山南麓裸地小区径流泥沙过程对降雨特征的响应

作为水土流失重点预防保护区,大别山南麓裸地坡面水土流失严重,为探究该区典型裸地坡面径流泥沙对降雨的响应,利用自动化径流泥沙监测设备对裸地径流小区的降雨—径流-泥沙过程进行监测。以2020年全年侵蚀性降雨数据为基础,依据降雨峰值时序划分雨型,分析了4种雨型的累计产流产沙特征和次降雨的径流泥沙特征,并建立了累计产流产沙的最优函数模型。结果表明:(1)大别山南麓降雨事件的I₃₀是影响降雨事件的泥沙量和径流系数的重要因素;前期集中型和中期集中型降雨事件的泥沙量与前48 h内的降雨量呈显著正相关。(2)不同雨型下产流产沙过程有显著差异,但径流泥沙指标的差异不显著。不同雨型下累计产流产沙的最优模型为Logistic模型。(3)不同雨型下,雨强、产流率和产沙率的变化趋势和峰值出现规律存在一致性,也存在产沙产流过程滞后于雨强变化过程的现象,产沙滞后多出现在前期集中型降雨,产流滞后多出现在中期集中型和后期集中型降雨。研究结果揭示了降雨-产流-产沙相互关系,对该区域坡面水土流失防治具有一定的科学指导意义。     

沈阳地区天然降雨雨滴特征对坡面产沙量的影响

为了探究沈阳地区天然降雨雨滴特征与产沙量的关系,在天然降雨条件下,使用滤纸色斑法计算雨滴特征,利用野外径流小区（长8 m,宽1 m）采集沙样。运用相关分析法、灰色关联分析法和模糊贴近度分析法分析了降雨强度、雨滴动能、雨滴中值粒径、雨滴终点最大速度和雨滴质量与产沙量的关系。结果表明:经过相关分析和灰色关联分析,影响坡面产沙量的顺序为降雨强度 > 雨滴动能 > 雨滴中值粒径 > 最大雨滴终点速度 > 雨滴质量,模糊贴近度分析表明降雨强度对坡面产沙量的影响最大,降雨动能其次,雨滴质量影响最小。坡面产沙量分别与降雨强度、雨滴中值粒径、雨滴动能呈幂函数关系;天然降雨雨滴中值粒径与降雨强度呈幂函数关系;雨滴中值粒径和雨滴质量是雨滴动能的主要影响因子。     

武陵山区女儿寨小流域次降雨径流与产沙特征

 以武陵山区女儿寨小流域为研究区,根据流域2004—2008年77场典型降雨径流观测资料,研究流域次降雨径流与产沙特征。结果表明:77场降雨中,以25.0～49.9 mm和50.0～100.0 mm的降雨为主,占降雨总数的67.53%,降雨强度以10～40 mm/h为主;降雨量与径流深和产沙模数呈现较为显著的线性相关性,降雨量、径流深及降雨侵蚀力对产沙模数均有明显影响,其中以径流深和产沙模数的拟合效果最好,R2达0.684 7;在对降雨、径流、产沙共12个指标进行相关性分析的基础上,对径流深、洪峰流量、产沙模数、降雨侵蚀力4个主要指标进行多元逐步回归拟合,R2均在0.85以上,并通过显著性检验,回归方程拟合效果较好,可用于相关指标的定量计算;流域的产沙量主要取决于几次大的暴雨,汛期的降雨决定流域的产流产沙状况。研究结果可为流域水土流失监测和预报、水土保持措施合理配置等提供相应参考。     

玉米季横垄坡面土壤剥蚀率与径流含沙量关系

为明确玉米全生育期横垄坡面土壤剥蚀率与径流含沙量之间的关系,以川中丘陵紫色土区坡耕地为研究对象,通过野外人工模拟降雨试验,开展玉米全生育期土壤剥蚀率和径流含沙量变化特征研究,并分析土壤剥蚀率与径流含沙量之间的关系。结果表明:(1)玉米全生育期土壤剥蚀率随降雨强度的增大而增大,2.0mm/min降雨强度条件下土壤剥蚀率分别为1.5,1.0mm/min降雨强度条件下的1.87,4.59倍;同一降雨强度条件下,土壤剥蚀率在玉米生长过程中先降低后增加,苗期显著高于其他生育期。(2)不同降雨强度条件下,产沙量随玉米生育期的推进先降低后增加,苗期最大(306.6g),抽雄期最小(64.6g);除玉米抽雄期外,其他各生育期产沙量随降雨强度的增大逐渐增加,且苗期和拔节期产沙量在降雨强度间差异显著;玉米各生育期径流含沙量在降雨过程中呈波动变化的趋势,降雨强度越大,其波动幅度越强。(3)玉米全生育期土壤剥蚀率与径流含沙量呈幂函数关系,且两者间达到极显著水平。研究结果可为揭示紫色土区坡耕地水蚀机理和区域水蚀预测预报模型构建提供理论依据。     

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。     

砒砂岩区典型淤地坝沉积泥沙特征及来源分析

黄土高原地区的淤地坝是拦减入黄泥沙的关键措施,尤以对泥沙具有绝对控制的"闷葫芦"淤地坝为甚。为研究淤地坝对侵蚀泥沙的拦蓄作用,以砒砂岩区皇甫川流域园子沟淤地坝为研究对象,采集坝地淤积剖面及沟间地、沟谷地表层样品,对沉积旋回进行断代分析,计算泥沙贡献率,反演其淤积过程。结果表明:坝地沉积泥沙粒径分布以2~0.05 mm砂粒为主,其次为粉粒、黏粒,砂粒中以极细砂和细砂占比最多。园子沟坝控流域内侵蚀性降雨事件对应的最小日降雨量为22.8 mm;淤地坝运行可划分为2个阶段,前期主要依靠坝体拦蓄泥沙,后期随着拦蓄泥沙的增多,减蚀作用凸显。坝地沉积泥沙主要来源为沟谷地,贡献率达71.4%,沟间地为28.6%,其中沟间地侵蚀产沙并非受植被唯一影响,在降雨量>45.4 mm时,地形因素会限制侵蚀的加剧。     

连续降雨作用下褐土坡面侵蚀及其水动力学特征

为研究在长时间降雨侵蚀过程中北京褐土坡面侵蚀特征及其水动力学机制,通过室内人工模拟降雨试验,分别在60,90 mm/h雨强下对褐土坡面进行连续10场次降雨试验,探讨了坡面侵蚀过程中的产流产沙特征及其与水动力学参数间的关系。结果表明:(1)在雨强及次降雨量较一致的条件下,随降雨场次增加坡面次降雨产流量变动较小,而次降雨产沙量变化较大,60,90 mm/h雨强下次降雨产沙量的变异系数为23.94%和59.88%,且第10场降雨的产沙量仅为第1场降雨的59.74%和22.28%;(2)连续降雨条件下,平均次降雨产沙速率随雨强增大而增大,径流含沙量随降雨时间呈幂函数下降趋势;(3)受褐土坡面细沟形态变化和土壤粗化的影响,60,90 mm/h雨强下坡面径流平均流速分别随降雨时间呈指数函数和幂函数下降趋势,弗劳德数亦表现出相同趋势;坡面径流阻力系数随降雨历时均呈对数函数增加;(4)长时间降雨侵蚀条件下径流含沙量与平均流速、弗劳德数、阻力系数、径流功率相关关系极显著,其中平均流速是径流含沙量变化过程中与其关系最为密切的水动力学参数,径流含沙量的变化深刻受到坡面径流平均流速的动力作用过程影响。