羊鸡冲小流域主要雨型对砂页岩坡耕地土壤侵蚀的影响

根据羊鸡冲小流域坡耕地野外径流小区径流泥沙观测数据及降雨特征资料,研究主要雨型对砂页岩坡耕地土壤侵蚀的影响,结果表明:侵蚀性降雨主要发生在6—9月,尤其7月的降雨量、产沙量、降雨侵蚀力最大;依据降雨量、降雨历时、雨强划分的3类雨型,聚类效果较好,3类雨型降雨频率呈C雨型B雨型A雨型,单位面积侵蚀量呈B雨型C雨型A雨型;B雨型单位面积侵蚀量与雨强、最大30 min雨强呈幂函数关系,C雨型单位面积侵蚀量与降雨量呈幂函数关系;A雨型单位面积侵蚀量与径流系数呈线性相关,C雨型单位面积侵蚀量与径流深呈幂函数关系。     

黄土高原北部水蚀风蚀交错带坡面降雨分析

为探明黄土高原北部水蚀风蚀交错带的降雨特点,进而为该地区开展土壤侵蚀、开发利用降雨及地表径流的研究提供科学依据,该文对黄土高原六道沟流域5 a （2006－2010年）雨季的坡面降雨进行了分析。采用Box Car Pro 4.3软件对降雨数据在时间轴上进行分割,分割时间间隔分别为3、5、10 min和1 h,分析了六道沟流域雨季的坡面雨强、降雨历时及降雨量的分布。结果表明,3、5、10 min和1 h时间间隔的最大雨强分别为2.2、2.08、1.68和0.7 mm/min,各时间间隔 5 a内雨季所有降雨历时的平均雨强分别为0.12、0.09、0.06和0.03 mm/min。随着单位时间间隔的增加平均降雨强度降低,各时间间隔的小雨强发生概率远高于大雨强发生概率。3 min时间间隔雨强大于1 mm/min、5 min时间间隔雨强大于1 mm/min、10 min时间间隔雨强大于0.8 mm/min以及1 h时间间隔雨强大于0.4 mm/min发生的概率分别为0.4%、0.2%、0.2%和0.1%。降雨历时小于30 min的降雨事件占总降雨事件的近50%;降雨历时在2 h以上的降雨事件约占总降雨事件的23%,其中降雨历时大于12 h的降雨事件只占总降雨事件的2.6%。降雨量小于等于1 mm 的降雨事件占年均雨季降雨事件的近50%,但其总降雨量不足年均降雨量的7%;降雨量大于20 mm的降雨事件年均5次,其降雨量占年均雨量超过20%。研究结果在一定程度上揭示了黄土高原北部水蚀风蚀交错带的坡面降雨特征。     

不同植被种植模式对红壤坡面侵蚀影响试验研究

采用天然降雨试验,研究南方典型花岗岩红壤坡面土壤侵蚀过程及不同植被种植模式、降雨量和降雨强度对红壤坡面产流、产沙的影响,定量研究了不同种植模式的拦沙蓄水效益,并建立了天然降雨试验下土壤侵蚀模型。结果表明:(1)相同降雨条件下,不同植被种植模式土壤侵蚀量的大小关系为:全裸露条带播草全覆盖条沟播草;(2)当平均雨强为0.3mm/min时,全覆盖种植模式优于条沟播草种植模式;当平均雨强为0.6mm/min时,条沟播草种植模式的蓄水能力更显著;(3)土壤侵蚀量的粒径大小主要集中于0.25mm,是形成土壤侵蚀的主要原因,不同植被种植模式各个粒径泥沙含量集中在0.25mm,泥沙颗粒量大小总量的变化规律为:裸露模式全覆盖种植模式条带种植模式条沟种植模式。通过对比得出条沟播草种植模式的拦沙蓄水效果最佳,以期为南方丘陵区治理水土流失提供参考。     

基于人工神经网络的红壤坡面水土流失预测模型

基于坡面土壤侵蚀产流产沙的复杂非线性特点,引用三层前馈型BP网络建模方法,对红壤坡面土壤侵蚀产流产沙进行模拟,其中产流预测模型输入层变量数为5个,分别代表降雨量、最大30min雨强、前期降雨量、降雨动能、水保措施作用系数,输出层变量为次降雨径流损失量;产沙预测模型输入层变量数为7个,分别代表降雨量、最大30min雨强、前期降雨量、降雨动能、降雨侵蚀力、水保措施作用系数、径流量,输出层变量为次降雨土壤流失量,并利用5年田间试验所得到的坡面产流产沙实测数据,对神经网络进行模拟训练和预测,取得了较好的效果。该模型的建立与求解,为复杂的红壤坡面土壤侵蚀规律研究提供了一条新途径。     

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。     

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。     

辽西地区不同水土保持措施条件下土壤侵蚀量与降雨因子关系研究

为了探究辽西地区不同水土保持措施条件下土壤侵蚀量与降雨因子的关系,利用野外径流小区(投影长20m、宽5 m)采集沙样,采用气象站收集降雨因子数据,运用海明贴近度法分析土壤侵蚀量(S)与降雨历时(T)、降雨量(P)、最大30 min降雨强度(I_(30))、最大60 min降雨强度(I_(60))、降雨量与最大30 min降雨强度乘积(PI_(30)),以及降雨量与最大60 min降雨强度乘积(PI_(60))的关系,结果表明:不同水土保持措施土壤侵蚀量与降雨量贴近程度最低,与I_(30)、PI_(30)贴近程度较高;水平槽整地保水能力强于梯田和果树台田;I_(30)较大的雨型易对研究的这三种水土保持措施小区水土流失产生较大影响。     

间歇降雨对红壤坡面土壤侵蚀特征的影响

自然条件下降雨多以间歇形式出现,而坡面土壤侵蚀又是一个渐变发育的复杂过程。通过3个雨强(60,90,120 mm/h)、5个坡度(5°,10°,15°,20°,25°)下的15场室内模拟降雨,研究一、二次降雨条件下不同雨强、坡度及降雨量对红壤坡面径流和侵蚀过程的影响,探讨间歇降雨条件下坡面侵蚀发育过程及其主要影响因素的变化。结果表明:(1)二次降雨的产流时间相比一次降雨均提前,一次降雨径流总量受到雨强、坡度和降雨量的共同影响,15°坡度是径流总量变化的一个转折点,二次降雨时降雨量的作用减弱,各雨强下的最大相差倍数减小,各坡度之间的倍数差距也减小。(2)一次降雨发生细沟侵蚀最主要的动力是降雨强度,大雨强、陡坡情况下细沟侵蚀更容易产生,而15°坡度对细沟侵蚀的产生具有重要作用,此时若发生细沟侵蚀,坡面侵蚀则多以细沟侵蚀为主,二者侵蚀量呈正比例函数关系,二次降雨的细沟侵蚀量和一次降雨过程中细沟发育情况相关,一次降雨的细沟发育越剧烈,二次降雨的细沟侵蚀量越少,此时细沟侵蚀量和总侵蚀量呈一次函数关系。总体来说,侵蚀总量的变化和细沟发育所处阶段紧密相关。(3)间歇降雨条件下,不同雨强、坡度、降雨量对坡面土壤径流和侵蚀过程的影响存在差异;同时,一次降雨土壤径流和侵蚀的变化对后期二次降雨径流和侵蚀的发展具有重要影响,使得在不同土壤侵蚀发展阶段,雨强、坡度、降雨量等因子对坡面土壤径流和侵蚀影响的程度也随之改变。     

天然降雨条件下裸坡产沙量的逐步回归分析

坡面土壤侵蚀的发生是植被、土壤、降水、地形等各因素共同及相互作用的综合结果。该文旨在用逐步回归分析法从众多影响因子中选出对沈阳地区水土流失影响最大的因子,为沈阳地区人民生产及实践提供指导性意见。当自变量很多时,其中有的因素可能对因变量的影响不是很大,而且各因子之间可能是不完全独立的,会有种种相互作用关系。在这种情况下可以采用逐步回归分析方法,进行影响因子的筛选,建立"最优"回归方程,这样建立的回归模型预测效果会更好。为了确定本地区天然降雨裸坡侵蚀的影响因子,利用10°,15°两个坡度进行降雨试验,对坡度、降雨量、降雨强度,最大瞬时雨强、降雨历时5个影响因子对产沙量进行逐步回归分析,结果表明:最大瞬时雨强、坡度及降雨量3个因子对产沙量影响显著。产沙量与各因子呈线性关系。     

神府东胜煤田扰动地面野外降雨试验

神府东胜煤田是我国探明储量最大的煤田,在开发建设过程中产生了大量的扰动地面,造成了严重的矿区水土流失。为了科学地预测和治理矿区扰动地面的水土流失,采用野外人工模拟降雨试验对神府东胜煤田扰动地面的侵蚀产沙过程进行模拟,深入探讨其侵蚀产沙、产流特征。结果表明:降雨强度是影响扰动地面产流时间的主要因素,产流时间与降雨强度呈负幂函数相关;在试验条件限定的范围内,入渗率随降雨强度和坡度的增大均呈先增大后稳定的趋势,但坡度对其影响较弱;径流率随降雨强度和坡度的增大均呈幂函数增大,且相关系数较高;径流含沙量和侵蚀速率均与降雨强度呈幂函数相关,但相关系数不高;径流量与降雨强度呈很好的线性相关;产沙量与径流量呈幂函数相关,且相关系数较高。     

半干旱典型草原区退耕地土壤结构特征及其对入渗的影响

坡地土壤降雨入渗、径流和侵蚀过程与土壤结构密切相关.试验样地为宁夏固原云雾山自然保护区的坡耕地、退耕6a、退耕11 a(前8 a放牧,后3 a禁牧)和退耕16 a坡地,室内测定土壤结构指标,野外采用基于径流-入流-产流方法的新型降阿仪器在17、43和56 mm/h雨强下观测坡地土壤的入渗性能,分析土壤结构特征对入渗的影响.对土壤结构的稳定性指标、孔隙性指标和分形维数指标进行分析,结果表明,随着退耕年限的延长,土壤团聚体稳定性增强,土壤结构孔隙状况得到明显改善.模拟降雨结果显示,随着雨强的增大,退耕地的土壤入渗率增加,但坡耕地反而降低.退耕11 a样地受放牧牲畜践踏影响,入渗性能最差.通过逐步同归分析可知,在17 mn/h和56 mm/h阿强下,影响土壤稳定入渗率的土壤结构因子主要是容重和有机碳含量,而在43 mm/h雨强下主要是毛管孔隙度和非毛管孔隙度.土壤有机碳含量和孔隙状况的差异致使土壤结构特征不同,从而对入渗性能和过程产生明显的影响.     

坡地土壤侵蚀与养分流失过程的研究

本文采用人工降雨室内试验,研究了坡地土壤侵蚀与有机质、全氮和有效磷养分的流失过程。坡度、雨强对其流失过程的影响;比较分析了裸露坡地及沙网覆盖两种处理的土壤侵蚀与养分流失过程。结果表明:随坡度,雨强增大,养分流失量也增加;试验小区覆盖纱网消除雨滴动能后,土壤养分流失量比裸露坡地减少60%左右;养分流失量与土壤流失量呈正相关,多数泥沙样中有效养分的含量高于土壤中养分含量,尤以有效磷更为显著。     

Runoff generation in a degraded Andean ecosystem: Interaction of vegetation cover and land use

Tropical mountain regions are affected by rapid land use/-cover change, which may threaten their (eco-)hydrological functions. Although there is a growing interest in evaluating the effect of land use/-cover change on mountain hydrology, quantitative assessments of the impact of land use/-cover on hydrological processes are hampered by the lack of field measurements characterizing runoff generation processes. In this paper, we present results from field experiments of rainfall runoff mechanisms in the southern Ecuadorian Andes. A rainfall simulator was used to quantify the hydrological response of distinct land use/-cover types to intense rainfall (about 40 mm/h). The rainfall runoff experiments indicate that degraded and abandoned land generate surface runoff within a few minutes after the start of the rainfall event. These lands have a very rapid and sharp hillslope hydrological response, as Hortonian overland flow is the dominant runoff generation mechanism. In contrast, surface runoff on arable and rangelands is rare, as their soils are characterized by a high infiltration capacity (i.e. > 29 mm/h). Our experiments provide evidence that runoff generation in degraded Andean ecosystems is mainly controlled by the surface vegetation cover and land management. When reducing the surface vegetation cover, the soil is increasingly affected by rapid hillslope runoff as the presence of large amounts of smectites in the outcropping soft rocks makes the material very prone to sealing and crusting, thereby enhancing runoff generation.     

降雨类型对北方土石山区坡面土壤侵蚀的影响

该文基于北京市房山区蒲洼径流小区2013-2015年观测的105场自然降雨,采用实测水文数据与WEPP模型模拟降雨侵蚀过程相结合的方法,对比了北方土石山区不同雨型下的坡面土壤侵蚀差异。结果表明:1)自然降雨中,单场降雨的侵蚀能力表现为B型雨(低频率、短历时、中雨量、大雨强)A型雨(中频率、长历时、大雨量、中雨强)C型雨(高频率、中历时、小雨量、小雨强),其中,侵蚀性降雨中A型雨降雨频率最高、对研究区土壤侵蚀的累计贡献率最大;而C型雨几乎不会引发土壤侵蚀。2)诱发北方土石山区棕壤坡面土壤侵蚀的临界雨量为8 mm、临界雨强为9.5 mm/h。3)利用WEPP模型通过设置最大30 min雨强I30出现的不同时间将3类雨型进一步划分为4个子雨型,结果表明同一雨强出现的降雨时序差异会影响土壤侵蚀的发生程度,且子雨型下土壤侵蚀量整体表现为递增型峰值型递减型均值型,其中A型雨4个子雨型下侵蚀量差异最显著。研究结果可为北方土石山区棕壤坡面土壤侵蚀预报模型的建立及土壤侵蚀防治提供参考依据。     

A note on the reduction of runoff from crusted soils by earthworm burrows and artificial channels

The aim of this study was to determine the order of magnitude in which earthworm channels can contribute to the reduction of runoff during simulated rainfall. Two sets of experiments were carried out, the first using soil columns (Ap-horizon of a Luvisol) in which endogeic earthworms had dug channels through previously produced surface seals, the second set consisting of runoff boxes, where artificial channels were made with a needle following a rainfall application that had also produced a pronounced surface seal. In all cases, the persistance of open earthworm burrows led to a considerable decrease in runoff. It was observed that channels smaller than 5 mm in diameter were resealed within the first 15 minutes of rainfall, and did not contribute to percolation in the experiment with soil columns. In the experiment with the runoff boxes, a highly significant correlation was found between number of open channels and runoff rate, the treatments with a slope of 5% and a rainfall intensity of 30 mm/h showing a greater effect when compared to the treatment with 10% slope and an intensity of 60mm/h.     

雨强和土地利用方式对黄土丘陵区水土流失的影响

为了更好掌握黄土丘陵区雨强和土地利用方式对水土流失的影响规律和机理,利用人工降雨模拟器,设计了5种雨强和4种土地利用方式的区组试验,对水土流失进行了定量研究。结果表明：雨强对不同土地利用方式的产流产沙都呈极显著的正效应,4种土地利用方式的地表平均产流产沙与雨强均呈幂函数显著增长趋势;5种雨强的平均地表产流量为林地＞休闲耕地＞栽培草地＞草地,平均产沙量分别为休闲耕地＞栽培草地＞草地＞林地,产流与产沙没有呈现完全的对应关系。如果没有林冠层、灌木层和枯枝落叶层对降雨的截留、阻滞和消弱,林地产流量高于其他土地利用方式,但具有良好的保土效果,而草地具有良好的保水和保土效果。     

山西省海河流域土壤侵蚀的基本规律

本文运用点面结合方法,对山西省境内的海河上游10个河系的山地、黄土丘陵、河谷盆地,片麻岩、碳酸盐岩、砂页岩、黄土,7种地面组成物质及其特性,气候和水文等自然因素进行了调查分析,论述了该区土壤侵蚀发生状况及其基本规律。据此,提出了该区水土流失类型分区及其治理途径和措施。     

辽南土石质山区坡耕地水土流失试验研究

应用人工模拟降雨方法对辽南土石质山区坡耕地水土流失进行试验研究 ,试验按四因子二水平一次回归正交设计 ,试验因子选择降雨侵蚀力 (R)、地面坡度 (S)、雨前土壤含水量 (W)和作物盖度 (C)。研究结果表明 ,四因子对坡耕地径流量影响大小依次是R、W、S、C ,对土壤冲刷量影响大小依次是R、W、C、S。依据试验结果建立了坡耕地水土流失数学模型 ,此模型可在坡耕地水土流失定量评价及预测中应用。     

黄土地区降雨特性与土壤流失关系的研究

本文对黄土地区5种降雨参数与土壤流失量的相关性进行了研究。结果表明：10—30分钟最大降雨量的瞬时雨率，是与土壤流失量的相关性较为密切的一个降雨参数，其中15分钟的最大降雨量与土壤流失量的关系最为密切，其相关系数达0.90。