贵州喀斯特地区侵蚀性次降雨产流产沙特征研究

为研究喀斯特地区侵蚀性次降雨与产流产沙特征,选取贵州省关岭县蚂蝗田小流域坡面径流小区监测资料,采用经验频率统计法、快速聚类和判别聚类法、降雨侵蚀力简易计算法进行研究。结果表明:5—9月为侵蚀降雨主要集中月份,占侵蚀降雨总量98.08%,占降雨总量48.83%,6月是侵蚀降雨最多的月份;喀斯特地区侵蚀性次降雨雨量和雨强标准为14.49 mm和1.51 mm/h;侵蚀性次降雨划分为A(大雨量、长历时、小雨强、低频率)、B(小雨量、短历时、大雨强、高频率)、C(中雨量、中历时、中雨强、高频率)3种降雨类型;B类型的产流产沙能力远大于A、C,是喀斯特地区最易产流产沙的降雨类型;次降雨侵蚀力R的计算公式中将PI30替换为PI后,更能反映喀斯特地区侵蚀性次降雨产沙的变化特征。     

太行山土石山区典型植物措施水土保持效应

基于山西省平顺县白马小流域标准坡面径流小区的观测试验,以裸地作为对照,运用统计学分析方法,对不同降水量和降雨强度下典型植物措施坡面的产流产沙量进行对比,同时分析各坡面的土壤含水率变化情况,研究太行山土石山区典型植物措施坡面的产流产沙规律和降雨对坡面土壤含水率的影响。结果表明:(1)大雨和暴雨是造成各坡面水土流失的主要降雨类型;在中雨强和高雨强条件下,各坡面径流小区的产流量占总产流量的71.94%~73.60%,产沙量占总产沙量的80.78%~90.35%。(2)在各降雨类型条件下,各坡面的产流产沙量为:裸地自然荒坡人工草地灌木林地乔木林地,灌木林地和乔木林地的产流产沙最少,能够有效防治该地区的水土流失。(3)各坡面径流小区的土壤含水量变化趋势基本一致,其变化趋势与降雨分布有很好的一致性,土壤含水率变化受降雨影响明显。     

喀斯特地区坡面不同土地利用方式水土流失及磷素输出对次降雨特征的响应

为探究喀斯特地区坡面不同土地利用方式下水土流失及磷素输出对次降雨特征的响应,对喀斯特地区不同土地利用方式(水保林、耕地、自然草地、裸地、经果林)坡面场次降雨的水土流失和磷素输出进行了分析。结果表明:5种土地利用方式的径流系数由大到小整体表现为裸地自然草地耕地水保林经果林,而单位面积产沙量、单位面积磷流失量整体表现为耕地裸地经果林水保林自然草地。其中耕地和裸地在大雨量、高强度降雨事件的影响下径流系数、单位面积产沙量、单位面积磷流失量急剧增大。雨强是影响水土流失、磷素输出的重要因素,可以很好地拟合水土流失量。径流中磷素输出以颗粒态磷(PP)为主,占总磷(TP)的比例介于75.47%~97.91%之间。降雨引起的耕地径流[0.73 mg·L-1ρ(TP)2.49 mg·L-1]、裸地径流[0.10 mg·L-1ρ(TP)0.50 mg·L-1]和经果林径流[0.13 mg·L-1ρ(TP)0.46 mg·L-1]磷输出对受纳水体磷的含量有增加的风险,而自然草地径流[0.03 mg·L-1ρ(TP)0.09mg·L-1]影响较小。坡面水土流失和磷素输出与降雨过程、土地利用方式关系密切,可以通过优化土地利用结构、减少人为扰动有效防治水土流失,减轻流域面源污染。     

鲁中南山区侵蚀性降雨及典型作物对坡面产流产沙影响研究

为研究降雨量、降雨历时、降雨强度等降雨因素及典型作物对坡面产流产沙的影响，基于K-均值聚类分析法对山东省泰安市东周小流域2014-2020年77次侵蚀性降雨进行分类，并进一步分析不同降雨类型下不同作物产流产沙特征及对各降雨指标的响应.结果表明：(1)研究区侵蚀性降雨可以分为Ⅰ型(小雨量、短历时、大雨强)、Ⅱ型(大雨量、长历时、小雨强)、Ⅲ型(中雨量、中历时、小雨强)3类.各降雨频率为67.53%,3.9%,28.57%,占研究期内总降雨量的44.2%,14.02%,41.78%.(2)各径流小区产流和土壤流失量从大到小依次为大豆、裸地、地瓜、花生，花生和地瓜对径流和泥沙的削减效果相对较好.在Ⅱ型条件下，各小区产流产沙量最大，Ⅲ型次之，Ⅰ型最小；但当Ⅰ型和Ⅲ型雨频率较高时，产流产沙量也较大.(3)对坡面产流产沙影响最大的因素为降雨量，当作物种类不同时，影响次之的因素有所差别.径流对降雨因素的响应程度高于土壤流失量，控制产流发生可在一定程度上有效降低土壤流失量.     

黄土丘陵区丰水年产流产沙特征分析

设置标准径流小区进行长期定位监测,探讨天然降雨条件下,流域内不同土地利用方式对坡面产流产沙的影响,以期为该流域土地利用规划、水土流失综合治理、生态环境改善提供理论依据。基于汾河上游阳坡小流域内2种坡度、6种不同土地利用方式的8个径流小区,开展自然降雨观测、径流泥沙观测。结果表明：（1）试验期降雨超过多年同期平均雨量,属于丰水年;且年内雨量分布较多年平均差异较大;（2）不同土地利用方式条件下,坡面产流量差异明显,坡面为15°时,各径流小区的产流量大小顺序为裸坡地>坡耕地>草地;而18°各径流小区的产流量大小为裸坡地>草地>油松林地>灌木林地（黄刺玫）;（3）土地利用方式不同,坡面产沙量差异明显。15°径流小区坡面产沙量裸坡地>胡麻>土豆>草地;相比之下,18°径流小区产沙量以灌木林地和油松林地最少,均为0.30 t/hm²;裸坡地产沙量最多,是林地的92.08倍;林草地减流减沙效果明显。研究结果可为该流域的生态重建,土地利用以及汾河上游其他小流域的土地利用规划,从而减少水土流失提供借鉴。     

模拟降雨条件下覆沙坡面产流产沙过程研究

【目的】分析不同覆沙条件下坡面降雨的产流产沙过程,为揭示黄土高原水蚀风蚀交错区风水复合侵蚀机制奠定基础。【方法】采用3个雨强(0.5,1.0,1.5mm/min)和3种覆沙方式(全坡、半坡、无覆沙)在室内进行模拟降雨试验,分析不同雨强和覆沙条件下坡面的产流产沙特征。【结果】坡面覆沙与无沙坡面(裸坡)相比延长了降雨初始产流时间1~30min;坡面覆沙后使得坡面的产流产沙过程复杂化,出现多峰多谷现象;坡面的累计径流量和累计产沙量均与降雨历时呈显著线性相关,相关系数在0.9以上;累计径流量与累计产沙量之间呈函数相关性,相关系数在0.90以上。【结论】坡面覆沙在一定程度上加剧了侵蚀的发生。     

黄土区不同地类坡面水沙动态过程及其发生机理的模拟实验研究

利用模拟降雨在降雨性质上的可控性优势,分析了在黄土丘陵区具有代表性的几种坡面土地利用方式(林灌地、封禁荒草地、弃耕农地)的产流产沙动态过程及发生机制。结果表明,在降雨条件相近时,不同类型坡面状况的初始产流时间差异明显。次降雨过程中各地类小区产沙和产流动态变化不完全一致,产沙量较产流量增加趋势更为显著。在降雨和土壤条件相对一致的条件下,不同地类小区的侵蚀产沙过程差异显著,其中林地和草灌地与坡耕农地相比可增加入渗,减水效益明显,减沙效益更为显著,表明实施林草植被建设,包括退耕封禁等措施在内的生态治理减蚀效益明显,能够有效地减少坡面的来水来沙;并提出了可反映土壤抗蚀能力的量化指标——单位冲刷强度,为在实验流域对包括退耕还林草、封禁措施在内的生态恢复重建过程的流域水沙变化及其效应评估提供量化指标。     

模拟暴雨下红壤坡面产流产沙及养分流失特征研究

试验采用野外人工模拟降雨装置,分析了红壤裸坡面产流产沙及养分流失特征.结果表明,次暴雨过程中坡面产沙强度呈下降趋势,相应的径流含沙量随降雨时间的延长而减小;初始产流时间很大程度上是由降雨强度决定的;累计产沙量与产流量之间的相关关系呈抛物线型;高强度暴雨下的养分流失随降雨时间呈波形变化.     

黄土区土壤结皮和垄高对坡面产流产沙的影响

通过室内人工模拟降雨方法,研究不同坡面处理(有结皮、无结皮)和垄高(7、10和13 cm)产流产沙情况,为黄土区等高耕作水土流失治理提供理论依据。结果表明,同一垄高下,土壤结皮使坡面初始产流时间提前,径流强度增大,径流总量增加;同一坡面处理下,随垄高增加,坡面径流总量和泥沙总量减少。垄高通过蓄积雨水能力影响土壤结皮对坡面泥沙总量作用。垄高7 cm时,蓄积雨水能力较小,坡面径流量较大,土壤结皮增大坡面产沙量,相比无结皮坡面增加38.70%;垄高为10 cm和13 cm时,蓄积雨水能力较强,坡面径流量较小,土壤结皮减少坡面产沙量,相比无结皮坡面分别减少21.10%和65.70%。坡面土壤侵蚀过程中,土壤结皮首先抑制坡面产沙,但随着降雨历时增加,土壤结皮促进坡面产沙。因此,在黄土区等高耕作中,应合理设置垄高,抑制结皮,以降低土壤侵蚀程度。     

人工侧柏幼林地侵蚀特性研究——以鹫峰为例

以鹫峰山区侧柏[Platycladus orientalis(L.)France]人工林为对象,采用槽式人工模拟降雨机,建立面积为9.45 m2(2.1 m×4.5 m)的坡面人工径流小区,运用人工模拟降雨方法进行产流产沙试验,分析不同降雨强度下侧柏林与荒坡对照区产流、产沙的规律.结果表明,不同降雨强度下,侧柏地开始、结束产流时间均大于荒坡;当降雨强度为0.42 mm/min时,1.0m×1.0m侧柏地开始、结束产流时间与荒坡差异明显,最大差值分别为67、58 s;3种降雨强度下,侧柏地的产流率、产沙率均小于荒坡;1.0m×1.0m侧柏人工林产流率、产沙率均小于1.5m×1.5m侧柏地,产流率差异较小,产沙初期产沙率差异明显,最大值为200 g/min.说明侧柏可作为坡面防止水土流失的可育树种.     

晋西黄土区不同植被格局坡面产流产沙特征

  目的   研究不同植被格局对坡面产流产沙特征的影响,为黄土高原水资源匮乏地区坡面水土保持植被格局的优化配置提供依据。   方法   采用野外模拟降雨试验,测定5种植被格局（2种块状镶嵌格局、横条带状格局、顺坡带状格局和裸地格局）的产流产沙特征及土壤入渗特征,探讨坡面不同植被格局和破碎度对产流、产沙、入渗的影响。   结果   （1）植被具有良好的蓄水减沙效益,植被的减沙效益为47.44% ~ 91.67%,蓄水效益为25.67% ~ 62.94%,植被的减沙能力强于蓄水能力。（2）植被格局对坡面的产流产沙量均有显著性影响（P < 0.05）,试验所设置的几种格局的蓄水减沙效益依次为:块状镶嵌格局 > 横条带状格局 > 顺坡带状格局。块状镶嵌格局水土保持效果最佳。（3）不同植被格局的产流过程均呈现“快速上升—相对稳定”的趋势,植被格局有助于延迟坡面径流峰值的出现时间。（4）植被斑块的破碎化指数与侵蚀产沙呈反比,植被斑块破碎化程度越高,侵蚀产沙量越低,蓄水减沙效益越好。（5）不同植被格局的入渗系数为:块状镶嵌格局 > 横条带状格局 > 顺坡带状格局 > 裸地,Horton模型对不同植被格局土壤入渗的拟合效果较好。   结论   通过以上研究发现,块状镶嵌格局的蓄水减沙效益明显优于裸地和顺坡带状格局,因此在水资源有限的黄土区,可以采取植被与裸地交替分布的方式种植植被,以达到蓄水、减沙效益最大化。      

干热河谷雨养坡地剑麻和番麻的径流分配作用及水土保持效应

金沙江干热河谷水土流失严重,自然降雨对地面的溅蚀以及形成径流对地表的冲刷是造成区域土壤养分流失、地力退化的重要原因。为了探究番麻、剑麻对干热河谷地区坡地产流产沙的影响及其对降雨径流的调控分配机制,设置标准小区监测试验,比较番麻、剑麻和裸地措施对小区土壤侵蚀量及降雨径流分配的影响。结果表明:干热河谷地区坡地径流输出以地表径流为主, 3种处理小区地表径流占总径流量的比例为76.42%～95.78%;番麻、剑麻小区的地表径流与裸地相比分别减少了71.09%、 84.21%, 50 cm处壤中流减少了19.33%、32.77%, 100 cm处壤中流则增加80.26%、 36.84%。拟合方程分析发现,平均雨强对裸地小区的产流影响最大,3种处理小区泥沙含量均与径流深关系最为密切,呈极显著正相关关系(p0.01)。该结论提示,在干热河谷栽种剑麻或番麻可以有效降低坡面径流的产生,并减少干热河谷坡面土壤的侵蚀,且这种减流减沙效益与剑麻和番麻在不同降雨条件下对降雨径流(地表径流、壤中流和界面流)的分配作用有关。     

暴雨条件下不同林型对坡面径流过程的影响

为研究暴雨条件下不同林型对坡面径流及径流过程的影响,采用野外定位观测与室内试验相结合的方法,分析了北京山区典型小流域不同植被下坡面上的径流及其过程特征。结果表明,不同林型对地表径流、壤中流的影响存在差异。各径流小区产流时间和滞后时间有明显差异,其中灌木林产流时间明显早于乔木林,其滞后时间也明显小于其他3个乔木林径流小区。4种林型下的地表径流产流过程与降雨过程有明显的相似性,说明产流过程主要受降雨这个起源动力的影响,而不同林型则主要影响其发生、结束时间和产流量,而对整个产流过程曲线的影响不大。相对于降雨和地表径流,各径流小区的壤中流产流过程曲线表现均相对平缓,且产流开始时间和过程曲线明显滞后于降雨和地表径流的过程曲线,这主要因为土壤的缓冲作用所致。     

汾河上游不同利用方式坡地产流产沙特征

以汾河上游不同土地利用方式的坡地为研究对象,对2013年(5-10月)年内降雨、产流和产沙进行了分析研究。结果表明:阳坡小流域2013年降雨年内分布和汛期降雨量明显异于多年平均降雨量;不同土地利用方式下,坡地产流量和产沙量差异较为明显。人工构建的植被小区(1~6号)产流产沙量显著低于坡耕地(7~8号)和裸坡面小区(10号);增加地表覆盖有助于减轻水土流失;少数几次较大雨强降雨对产流产沙影响较大。     

红壤坡面产流产沙与养分流失特征研究

在自然降雨条件下,研究了有、无植被覆盖径流小区红壤坡面周年内产流、产沙及养分流失特征.结果表明径流小区产流、产沙量的高峰期与降雨量的高峰期相一致.降雨侵蚀力与降雨量季节分布的不均匀性是由于不同时期的降雨特征和降雨侵蚀力构成因素决定.坡面流失泥沙悬移质养分浓度均高于推移质中的养分浓度.顺坡种植油菜-花生处理,坡面流失泥沙钾、磷养分浓度高于休闲裸坡处理.红壤坡面养分以泥沙结合态流失为主,但磷、钾以水溶态流失也是一个重要的养分流失途径.流失泥沙悬移质和推移质都有明显的养分富集现象,坡面有、无植被覆盖会使流失泥沙养分富集率发生变化.     

安家沟流域坡沟系统坡面径流泥沙特征的研究

该文以黄土丘陵沟壑区第Ⅴ副区安家沟流域为研究对象,采用1986—2011年坡沟系统地表径流和产沙量指标数据,研究不同土地利用条件下地表产流产沙特性,并分析了时间尺度上地表径流与产沙变化特征。结果表明:不同土地利用类型条件下径流量、产沙量的均值存在差异,且呈现规律性,即在同等降雨条件下灌木小区径流量和产沙量均最小,坡耕地径流量和产沙量均最大;不同土地利用类型小区产流、产沙次数均为坡耕地人工草地乔木林地荒草地灌木林地;模拟研究时间段内径流量变化趋势结果表明,在时间尺度上,径流量和产沙量变化均呈现y=ax+b(a0)线性关系,尤其灌木林地的斜率最大。     

红壤坡面产流产沙与养分流失特征研究

在自然降雨条件下，研究了有、无植被覆盖径流小区红壤坡面周年内产流、产沙及养分流失特征。结果表明：径流小区产流、产沙量的高峰期与降雨量的高峰期相一致。降雨侵蚀力与降雨量季节分布的不均匀性是由于不同时期的降雨特征和降雨侵蚀力构成因素决定。坡面流失泥沙悬移质养分浓度均高于推移质中的养分浓度。顺坡种植油菜—花生处理，坡面流失泥沙钾、磷养分浓度高于休闲裸坡处理。红壤坡面养分以泥沙结合态流失为主，但磷、钾以水溶态流失也是一个重要的养分流失途径。流失泥沙悬移质和推移质都有明显的养分富集现象，坡面有、无植被覆盖会使流失泥沙养分富集率发生变化。     

元谋干热河谷坡面造林整地截流减沙作用研究

选择元谋干热河谷地区典型区段,采用坡面径流小区观测方法,以自然荒草丛坡面为对照,研究在自然降雨条件下,反坡梯田整地、水平阶整地两种造林整地方式对坡面径流泥沙的截流减沙作用。结果表明,反坡梯田和水平阶造林整地对地表径流的拦蓄都具有很好的作用,但反坡梯田整地方式比水平阶拦蓄径流能力更强,观测期反坡梯田整地和水平阶整地比自然坡面产流量分别减少71．42％和33．68％,产沙量分别减少56．02％和38．57％;实施造林整地措施后,随着时间的推移,产流产沙量越来越少,单场暴雨或特大暴雨对拦蓄径流和拦截泥沙效果起主导作用。     

模拟降雨下雨强对石灰岩坡地土壤径流及泥沙含量的影响

通过室内模拟降雨试验研究了降雨强度(简称雨强)对石灰岩土壤坡面产流产沙过程和侵蚀过程,结果表明:雨强在60~100 mm/h之间、其他条件相同,坡面动态径流量随雨强的增大而增大,即100 mm/h85 mm/h60 mm/h。雨强为100 mm/h时,坡面径流总量为540.97 L;雨强为60 mm/h时,径流总量为332.28 L,且100 mm/h时的径流总量约是60 mm/h时的1.6倍。同一雨强下,泥沙含量在产流初期迅速增大到峰值,随后持续下降,20 min后趋于稳定。     

干旱半干旱区坡面覆被格局的水土流失效应研究进展

植被恢复与建设是控制水土流失的重要措施.在干旱半干旱地区,植被在空间上的分布呈现离散特征,在坡面上形成的裸地-植被镶嵌和植被条带分布等覆被格局对水土流失过程具有重要影响.覆被格局与水土流失关系研究是景观生态学格局与过程研究的重要内容.从植被斑块、坡面覆被格局对水土流失的影响与耦合覆被格局与水土流失的手段和方法三个方面对国内外相关研究进行总结分析.从中发现,植被类型、层次结构和形态特征是植被斑块尺度上影响径流泥沙的关键因素;不同覆被类型的产流产沙特征与覆被格局的准确描述是研究覆被格局水土流失效应的重要基础;坡面覆被格局对水土流失的影响关键在于其改变了径流泥沙运移和汇集的连续性,应重点关注径流泥沙源汇区的连通性和空间分布在水土流失中的作用;以坡面的精确覆被制图为基础,建立基于水土流失过程的覆被格局指数和耦合格局信息的径流与侵蚀模型是定量研究覆被格局影响的有效手段.今后应加强以下研究:以动态系统的观点研究覆被格局的变化对水土流失的影响,系统理解覆被格局与水土流失之间的相互联系与反馈机制,探讨两者间动态关系随尺度变化的规律性并发展尺度上推方法;构建过程意义明确且简单实用的格局指数,将覆被格局与水土流失过程有机联系起来;发展覆被格局的动态信息与产流产沙过程相结合的水文模型,加强对格局与径流泥沙反馈系统的耦合,建立真正意义上的覆被格局-水土流失过程耦合模型.