太行山片麻岩区防洪减灾工程技术研究

试验研究了河北省太行山片麻岩丘陵区、低山区、中山和亚高山区的防洪减灾工程技术,实施生物措施和工程措施相结合,层层拦蓄与蓄排结合,坡面与沟道排水体系结合,使3个类型区在普降暴雨下土壤蓄水量分别达到320mm、276.4mm和309.1mm,年土壤侵蚀量分别为38.2t/km~2、148.6t/km~2和44.9t/km.2,分别比对照减少89.3％、91.7％和77.8％,防洪减灾效果显著。     

从吕梁“9·19”特大暴雨洪水看淤地坝的防洪减灾作用

2010年9月19日,山西省吕梁市多个县(市、区)突降大雨或暴雨,局部降特大暴雨,暴雨引发的洪水造成了较大损失。位于暴雨中心区的方山县店坪沟流域、石张流域和离石区阳坡流域坝系的71座大中型淤地坝共拦蓄洪水1 430万m3,除5座受损外其余均经受住了这场暴雨洪水的考验,突显了其在拦蓄泥沙、调节洪水、减轻灾害方面的重要作用,成为保护下游人民群众生命财产安全的坚实屏障。在此次淤地坝抗洪的过程中也暴露出了淤地坝建设管理方面存在的一些问题,针对这些问题,提出建立稳定的投资渠道、加快淤地坝除险加固步伐、坚决杜绝破坏淤地坝的行为、切实加强淤地坝防汛工作等4条建议。     

太行山片麻岩区整体景观格局分析

对太行山片麻岩山区富岗山庄整体景观空间格局和结构特征进行分析,结果表明:富岗山庄景观以水土保持林、山地板栗和山地苹果为主,三者面积占全区面积的75.23%,且大部分处在山坡中坡和上坡位,在各景观中占绝对优势;景观面积、周长、优势度指数较其他景观类型大,破碎度指数较其他景观小,对景观整体结构、功能及其变化的控制作用较强。其他景观类型占有较小面积比例,呈小面积零散分布,破碎度较大,但与优势景观相互联接形成了一个完整的景观格局。富岗山庄目前的景观格局基本合理,利于富岗山庄生物多样性的维持、生态环境的稳定和资源的可持续利用。     

陕南低山区排土场水土保持防洪排导措施配置模式

为提出陕南低山区排土场防洪排导措施较为理想的配置模式,以陕西省镇安县东阳钨矿直沟排土场为例,应用汇水面积相关法和综合参数法分别对直沟排土场进行了水文计算,再根据计算结果对直沟排土场设计了三种不同的防洪排导措施配置方案,从造价、优缺点及施工难易程度等方面对三种方案进行了比选,结果表明：(1)直沟流域内通过汇水面积相关法计算的洪峰流量大于通过综合参数法计算的;(2)直沟排土场配套的防洪建筑物种类越多,施工越复杂,造价越高,其配套的排洪沟尺寸虽小,但渣场安全性高;(3)实际工程应用中,应选取较大的洪峰流量作为设计标准,防洪排导设施采用上游拦洪溢流坝+场内截排水沟+下游拦渣坝+出口处消力池模式,不仅能确保排土场稳定安全,而且造价适中,可在陕南低山区排土场工程中推广应用。     

河北平山片麻岩山区微地形表层土壤养分异质性分析

以河北平山片麻岩山区7种微地形（坡顶、塌陷、巨石背阴、缓台、陡坎、谷坡、U形沟）及原状坡的表层土壤养分测定数据为基础,对比分析不同微地形及原状坡之间表层土壤养分的异质性,为片麻岩山区植被恢复提供科学依据。结果表明:（1）微地形、坡向、风化层厚度均影响了表层土壤养分的变化,而微地形是引起这种变化的主要因子。（2）微地形的表层土壤养分特征多数优于原状坡。其中,U形沟、塌陷和巨石背阴处有机质含量最大（68.94 g/kg,60.71 g/kg,62.77 g/kg）,显著高于其他微地形和原状坡,坡顶处最小（22.58 g/kg）。（3）全氮与全磷含量规律基本一致,都在U形沟、塌陷和巨石背阴处最大,缓台和坡顶处较小。全钾含量在坡顶、陡坎、谷坡处最大（11.88 g/kg,12.56 g/kg,11.67 g/kg）,塌陷、巨石背阴处较小（9.39 g/kg,9.69 g/kg）。（4）碱解氮含量在U形沟、塌陷和巨石背阴处最大（6.87 mg/kg,6.54 mg/kg,5.93 mg/kg）,显著高于其他微地形及原状坡,坡顶处最小（3.75 mg/kg）。U形沟处速效磷含量最大（3.55 mg/kg）,塌陷、巨石背阴、陡坎和谷坡次之,这5种微地形显著高于坡顶和原状坡,坡顶处最小（1.27 mg/kg）。速效钾含量在坡顶、陡坎达到最大（60.09 mg/kg,58.27 mg/kg）,这2种微地形显著高于其他微地形和原状坡。（5）通过对7种微地形和原状坡的3个坡向的表层土壤养分进行灰色关联分析,得出U形沟、塌陷和巨石背阴的土壤养分条件最好,坡顶和原状坡的土壤养分条件最差。     

太行山低山丘陵区植被及土壤养分变化规律研究

对太行山低山丘陵区3种植被草丛、灌草丛和刺槐林及土壤养分变化进行了研究.结果表明,3种群落类型Shannon-Wiener指数和丰富度指数均为草丛＞灌草丛＞刺槐林,总覆盖度草丛＞灌草丛＞刺槐林.3种植被类型Zn,Mn,Na,Mg,Fe差异不显著.在灌草丛中,Mn,Na,Mg,Fe含量均为下层多于上层,差异均不显著,Zn则上层含量多.但在草丛植被类型中,Mn,Zn,Na含量下层多于上层;Mg,Fe含量上层多于下层.Zn,Mn,Na,Mg,Fe等因子均与有机质无显著相关关系.Mn与其它元素,Fe与其它元素(Na为显著相关),Mg与Na均达到显著相关.     

太行山片麻岩区植被恢复过程中物种多样性与土壤水分效益分析

植被恢复是退化生态系统重建的重要途径，植被恢复过程中物种多样性的变化反映了植被的恢复程度，通过群落调查，研究了太行山片麻岩区植被恢复过程中群落物种多样性特征及其与土壤含水量之间的关系，结果表明：物种多样性指数天然灌木群落〉人工乔木群落。乔木和灌木群落各指数大小为封禁20年〉封禁10年〉封禁5年。6种群落其土壤含水量均偏低，随着封禁时间的加长，含水量略为增加，但天然灌木群落平均含水量稍大于人工群落。不同封禁时间群落土壤含水贯与均匀度指数成正相关，多样性指数与含水量先呈正相关，在封禁20年时，呈负相关。采取封禁措施，减少人为干扰、进行合理抚育措施，是太行山片麻岩区植被群落恢复的有效途径。     

基于层次分析法的坝系工程除险加固防洪标准与洪水组合探讨

淤地坝建设是黄河流域生态保护和高质量发展的一项重要治理工程,病险淤地坝除险加固是保障淤地坝安全运行、推进黄河流域高质量发展的一项主要措施。如何科学合理地确定各坝的防洪标准,做好洪水组合计算,是坝系工程除险加固设计时需要解决的关键技术问题。基于层次分析法相关理论,以山西临县万安沟小流域坝系工程为例,将坝系内大中型淤地坝划分为若干层次,构建层次结构模型,从而直观、快捷地分析流域内各坝的分布特征及上下游坝间的相关性,并在此基础上确定各坝的防洪标准、洪水组合和水文计算方法,为坝系工程除险加固设计提供理论支撑。     

片麻岩坡面花生不同生长时期水土及养分流失规律

通过室内人工模拟降雨的方法,研究了花生不同生长时期片麻岩坡面水土流失和养分流失特征。结果表明:花生不同生长时期产流产沙量不同,总体流失量均呈现出0d20d40d60d,与对照(0d)相比,花生60d坡面产流量减少了38%,产沙量减少了47%;不同生长时期坡面养分流失量随生长天数的增加而减少,与对照(0d)相比,60d坡面氮磷钾养分流失量分别减少了75%,45%,70%,降雨过程中硝态氮流失量始终高于铵态氮流失量;不同生长时期坡面养分流失量表现为钾流失总量氮流失总量磷流失总量,养分流失总量与产沙量之间方程拟合系数均达0.98以上,有着显著的正相关性;花生不同生长时期片麻岩坡面磷钾的流失主要以泥沙结合态为主,氮素流失为溶解态氮与泥沙态氮共存。     

红壤区不同生态模式的“土壤水库”特征及其防洪减灾效能

本文在江西红壤区选择 5种具有代表性的红壤生态利用模式 :稀疏林生态 (Ⅰ )、林草生态(Ⅱ )、草灌生态 (Ⅲ )、经果生态 (Ⅳ )、农田生态 (Ⅴ )和对照模式侵蚀裸地 (Ⅵ ) ,利用人工模拟降雨仪研究和分析了不同生态模式“土壤水库”调节雨水的特征及其防洪减灾效能。结果表明 ,红壤区土壤入水通道受阻是“土壤水库”发挥防洪减灾效能的主要障碍因子 ;人工草灌生态模式 (Ⅲ )的防洪减灾效能最好 ;经果生态模式 (Ⅳ )不但具有较高的防洪减沙效能 ,而且具有较高的经济效益 ,是该区首选模式。     

辽西低山丘陵区坡地砾石含量及粒径对土壤入渗性能的影响

基于室内土柱模拟试验对比分析辽西低山丘陵区坡地不同粒径及砾石含量的土壤入渗规律,并采用4种模型分析了含砾石土壤对传统土壤入渗模型的适用性。结果表明:粒径一定时,随砾石含量的增加土壤累积入渗量减少,随累积入渗量的增加土柱湿润锋变化速率由小变大;砾石含量小于20%时,湿润锋前进到一定深度下,土壤累积入渗量随粒径的增加而增大;当砾石含量增大到一定值时,砾石含量相同直径不同的土壤累积入渗量与湿润锋随时间的变化基本无差异。累积入渗量与湿润锋推进距离呈良好的线性关系。利用Green-Ampt模型、通用模型、Horton模型和Kostiakov模型对入渗率与入渗历时的关系进行拟合,其中砾石含量为5%时,Horton模型拟合效果最好,砾石含量为10%~30%时通用模型适用性更强,Horton模型拟合效果最差,其他模型拟合效果因砾石含量及粒径等因素的不同而异。     

水土综合整治是秦巴山区防洪减灾和改善生存环境的必然选择

 为了防灾减灾,改善陕南秦巴山区群众的生存环境,对该区基本情况及洪灾发生情况作了介绍,对灾害原因进行了分析。认为造成川道水毁的原因,既有自然因素,也有人为因素,其中人为因素包括改河造田,缩小河道断面,没有为洪水留足出路,上游水土保持防治工作滞后和沟道河流疏浚跟不上等。今后,秦巴山区防洪减灾、改善生存环境的对策是:妥善处理好人与自然的关系,变与洪水争地为给洪水以出路,统筹兼顾山上与山下的关系,加强上游水土流失综合整治 ,搞好水土保持预防监督和河道疏浚清障等。     

USLE在苏北花岗片麻岩区适用性研究

根据苏北花岗片麻岩区水土流失状况,布设6种处理的径流小区进行了9年试验观测,通过对364次降雨径流与泥沙流失量的相关分析,得出了适合本地区R值的简便算式和USLE中各因子的取值。采用USLE计算的土壤流失量与实测值比较,准确率达90%以上。本研究成果为该类地区水土流失预报与监测提供了科学简便的方法。     

辽西半干旱低山丘陵区人工林地表层土壤水文效应

以荒山为对照,对辽西半干旱低山丘陵区人工林地表层土壤水文效应进行了初步研究。结果表明,林地土壤容重以荆条纯林的最小,杨树纯林的最大;林地土壤总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度均是以荆条纯林的最大,杨树纯林的最小;林地表层土壤蓄水容量、有效蓄容、毛管持水量均高于荒山,以荆条纯林的最大,杨树的最小,其中蓄水容量位于701.8~1 328.4 t/hm2之间,有效蓄容位于41.2~411.6 t/hm2之间,毛管持水量位于660.6~916.8 t/hm2之间;林地表层土壤入渗能力较强,以荆条纯林的最大,杨树的最小,稳渗率位于0.03~6.11 mm/min之间,并与总孔隙度、非毛管孔隙度均呈显著正相关关系,林地表层土壤入渗速率与入渗时间存在良好的幂函数关系;林地表层土壤涵养水源和保持水土功能大小顺序为荆条纯林>山杏荆条混交林>樟子松封育纯林>华北落叶松纯林>油松荆条混交林>沙棘纯林>杨树纯林。     

太行山低山片麻岩山地生态工程的水分效应

通过太行山低山片麻岩山地土壤水分特性的研究,发现其蓄水保水能力较差，仅能拦蓄102.86毫米的降水量，有1/3--1/4时间土壤的含水量在萎蔫点以下，因而生长季节中有1/2--1/3时间需对该地上的林木进行灌水。通过生态工程措施，可增加蓄水量2.1倍。再进行地膜覆盖或者秸杆覆盖，控制水分的蒸发，调节土壤水分含量，使中、上层土壤水分含量显著增加。     

宁南山区不同建设年限梯田土壤肥力变化规律研究

对国家农业综合开发水土保持项目宁夏项目区6个重点小流域坡改梯工程实施后不同建设年限的梯田土壤肥力进行了为期4年的定点跟踪监测研究,结果表明,坡改梯初期土壤肥力与修建前相比有所降低,经过3～5年的合理培肥和土壤肥力的逐步恢复,不同建设年限梯田土壤肥力的年度变化大体上呈现出逐渐提高的趋势,在梯田修建第5～7年土壤肥力各项指标达到最高,但修建第8年时土壤肥力出现了下降趋势。建议政府相关部门继续加大梯田建设力度,重视梯田修建后的培肥与改良,为宁南山区作物高产、稳产提供有力保障。     

苏北低山丘陵区典型性森林土壤健康评价研究

以苏北低山丘陵区6种典型性森林植被下土壤为研究对象,通过野外调查与室内分析,在系统调查和分析土壤形态、物理、化学、酶活性特征以及物种多样性的基础上,运用土壤学知识和专家经验,构建了适合苏北山丘区森林土壤健康评价指标体系;应用不同类型的评分函数方程,对各评价指标数值进行隶属度处理,并基于SPSS软件对所获得数据进行差异性检验和相关分析,确定各项指标的权重;最后通过加权综合法,建立森林土壤健康指数,对该地区不同林分下土壤健康状况进行评价。     

滇中高原山地防护林体系水土保持效益研究

以小流域为单元 ,根据山地防护林体系配置的特点 ,采取定位和半定位研究方法 ,分层次对山地防护林体系蓄水保土功能进行监测分析。研究结果表明 :不同地类及用地方式 ,不同森林类型保持水土效益差异较大 ,在滇中高原 ,裸地和坡耕地是流域产沙的主要来源 ,农耕地侵蚀量是林地的 18.7～ 36 .0倍 ,裸地侵蚀量远大于坡耕地 ,高达林地的 10 0倍左右 ;营建防护林体系后 ,防护效益显著 ,土壤侵蚀模数随森林覆盖率的增加而减少 ,流域森林覆盖率由 18.6 %上升到 42 .4%时 ,土壤侵蚀模数减少 36 % ;坡地造林后 ,地表径流减少 79.44 %～ 96 .9% ,泥沙削减 87.8%～ 99.9% ;要使山地小流域水土流失得以控制 ,森林覆盖率必须达到 30 %以上     

滇中高原山地防护林体系水土保持效益研究

以小流域为单元,根据山地防护林体系配置的特点,采取定位和半定位研究方法,分层次对山地防护林体系蓄水保土功能进行监测分析。研究结果表明 :不同地类及用地方式,不同森林类型保持水土效益差异较大,在滇中高原,裸地和坡耕地是流域产沙的主要来源,农耕地侵蚀量是林地的 18.7～ 36 .0倍,裸地侵蚀量远大于坡耕地,高达林地的 10 0倍左右;营建防护林体系后,防护效益显著,土壤侵蚀模数随森林覆盖率的增加而减少,流域森林覆盖率由 18.6 %上升到 42 .4%时,土壤侵蚀模数减少 36 %;坡地造林后,地表径流减少 79.44 %～ 96 .9%,泥沙削减 87.8%～ 99.9%;要使山地小流域水土流失得以控制,森林覆盖率必须达到 30 %以上.