不同坡度下侵蚀量与降雨特征的关系研究

坡面侵蚀影响因素众多,为研究不同坡度下土壤侵蚀的降雨影响因子。选择坡度为5°,10°,15°野外径流小区,观测雨强、径流量、降雨过程,接取沙样。利用SPSS分析统计软件,对降雨量P(X1)、平均雨强I(X2)、瞬时最大雨强IMAX(X3)、最大10min雨强I10(X4)、最大30 min雨强I30(X5)、降雨动能E(X6)、最大30min雨强与降雨动能的乘积EI30(X7)、降雨量与平均雨强的乘积PI(X8)、降雨量与最大瞬时雨强的乘积PIMAX(X9)、降雨量与最大10min雨强的乘积PI10(X10)、降雨动能与最大10min雨强的乘积EI10(X11)、降雨量与最大30min雨强的乘积PI30(X12)和坡度(X13)与土壤侵蚀量进行因子分析和逐步回归分析。结果表明:坡面侵蚀量主要受降雨动能和坡度影响,坡度在5~15°范围内是影响坡面侵蚀的主要因素,坡面侵蚀量与降雨动能和坡度呈线性关系。     

坡耕地降雨径流与土壤侵蚀特征研究

研究人工模拟降雨对坡耕地土壤侵蚀特征的影响,旨为北方土石山区坡改梯建设提供科学依据。以北方土石山区典型砂质壤土为研究对象,采用人工模拟降雨试验的方法,在室内模拟不同坡度(10°、15°、20°和25°)、不同降雨强度(40、90、120和180 mm/h)下的坡面产流和产沙过程,研究不同坡度和降雨强度对坡面土壤侵蚀过程的调控机制。结果表明:(1)坡面开始产流所需的时间不受坡度的影响,随着降雨强度的增大,坡面产流所需的时间明显缩短;(2)在降雨强度一定的条件下,随着坡度的增大,坡面产沙量逐渐增加,本试验坡面最高产沙量的临界坡度约为22°;(3)产流量随坡度变化并非单调的递增或递减趋势,而是随着坡面由缓变陡呈先增加后降低的变化;(4)在降雨量相等的前提下,大降雨强度能够带来较大的单位时间产流量,但并不能保证总产流量也最大;在其他条件一致时,坡面侵蚀随着降雨强度的增大而增加。在降雨强度一定的条件下,坡面产沙量存在临界坡度,不同土质、不同降雨强度下的临界坡度尚需进一步研究。     

赤红壤坡面径流含沙量及产沙特征研究

通过人工模拟降雨试验,研究不同坡度和雨强对赤红壤坡面径流含沙量过程及侵蚀产沙量的影响。结果表明:含沙量随径流历时有一个下降后趋于稳定的过程;侵蚀产沙量跟坡度、雨强的关系可用坡度和雨强的乘积的线性函数描述。     

黑土坡面径流特征模拟研究

以土槽模拟自然坡面,在人工降雨条件下,对黑土坡面径流参数进行了分析。结果表明:随着降雨强度(简称"雨强")和坡度的增大,黑土坡面径流的初始产流时间缩短,径流量和径流系数增加。在前期降雨条件下,二次降雨所表现的径流侵蚀特征均强于首次降雨。黑土坡面产生细沟的时间随坡度增大而缩短,当坡度15°时,细沟产生时间基本一致,细沟的数量及长、宽、深等参数增大,坡度对沉积的影响作用大于降雨强度。     

上方汇水对黄土坡面侵蚀方式演变及侵蚀产沙的影响

【目的】定量评价坡面上方汇水对坡下方土壤侵蚀方式演变及侵蚀产沙的影响。【方法】利用由位于坡面上部的供水装置和位于坡面下部的试验土槽组成的试验系统,通过人工模拟降雨试验,分析不同降雨强度和坡度条件下,上方汇水对黄土坡面片蚀-细沟侵蚀-切沟侵蚀方式演变过程及侵蚀产沙量的影响。【结果】当坡面接受上方汇水后,各侵蚀方式演变速度明显加快,侵蚀产沙量迅速增大,且坡面侵蚀产沙增加幅度随上方汇水流量的增加而增大;在坡度和降雨强度相同条件下,坡面侵蚀产沙量和上方汇水引起的坡下方的净侵蚀产沙量,均随坡面上方汇水流量的增加而显著增大;受降雨强度、坡度和坡面侵蚀发育不同阶段的影响,坡面汇水引起的净侵蚀产沙量占总侵蚀产沙量的15.36%~78.15%。不同降雨强度和坡度条件下,坡面侵蚀产沙量与上方汇水流量呈幂函数关系。【结论】坡面上方汇水强度对坡面侵蚀方式演变和产沙过程具有重要影响,若能有效控制坡面上方汇水,将可有效减少坡面侵蚀产沙量,抑制沟蚀的发生和发展。     

坡耕地土壤流失规律研究

通过人工模拟降雨,研究了降雨强度、坡度和耕作措施与土壤流失的关系,得出坡度和耕作措施相同时,雨强与土壤侵蚀模数之间呈较好的指数函数关系;耕作措施相同、雨强接近时,土壤侵蚀模数与坡度之间呈较好的幂函数关系.当坡度相同,雨强小于0.75 mm·min-1时,土壤侵蚀模数沿直线坡-锄地-等高犁地-等高沟垄序列逐渐下降;当雨强大于1.5 mm·min-1时,土壤侵蚀模数沿该序列逐渐增大.     

头塘小流域退耕地不同植被恢复模式坡面径流和产沙特征分析

建立坡面径流观测场,对头塘小流域退耕还林中几种不同植被恢复模式的径流量、产沙量进行了定点观测。结果表明:不同植被恢复模式、不同坡度等级、两者的交互效应对坡面径流系数、产沙量影响均比较显著。乔灌草模式在产沙量、径流系数方面均为最小,其水土保持功能最大,其次为灌草模式。随着坡度的增大,径流系数与产沙量均有增大趋势。进一步研究和完善乔灌草的生态经营技术体系,提高该类退耕种植植被恢复模式的调蓄降雨能力,对指导退耕还林及植被经营有重要的意义。     

不同降雨条件下紫色土横垄坡面地表微地形变化特征

【目的】地表微地形是影响坡面侵蚀过程的重要因素之一。它影响着地表填洼量、渗透速率、地表径流等过程,同时这些过程也会对微地形变化产生影响。论文探讨了不同降雨条件下地表微地形动态变化特征,为深入理解坡面水蚀机理,以及坡耕地水土流失的有效防治与耕作措施的合理布设提供科学依据。【方法】以川中丘陵区横坡垄作坡面为研究对象,以直线坡面为对照,通过室内人工模拟降雨方法,结合GIS技术,从地表糙度的角度,分析递增和递减降雨条件下,紫色土坡面地表微地形的变化特征。【结果】不同降雨条件下横垄坡面高程值变化范围最高可达-180—80 mm,主要集中在-20—20 mm,地表高程减小区域所占比例相对较大。直线坡面高程变化量在-10—10 mm,主要集中-5—5 mm。不同措施在递增降雨系列下的土壤侵蚀面积均大于递减降雨系列;不同降雨条件下横垄坡面地表糙度值介于57.47—65.32 mm,且不同坡位地表糙度值均呈现出上坡下坡中坡。直线坡面地表糙度值在5.71—6.28 mm内变动,不同坡位受随机糙度的影响具有明显的空间变异性;横垄坡面不同降雨条件下微坡度栅格数随坡度的增加呈现出先减小后增加再减小的变化趋势,坡度主要集中于0°—5°和30°—35°。对于直线坡面,栅格统计数随坡度的增加呈现出逐渐减小的变化趋势,微坡度主要集中在0°—10°。不同降雨条件下横垄坡面微坡向栅格数主要分布在北坡和南坡,且其余坡向分布较为均匀。直线坡面在不同降雨条件下微坡向分布差异较大。【结论】水蚀过程中,地表高程值变化、地表糙度体现了微地形垂直方向上的变化,地形因子体现了微地形的空间分布,将其结合起来可较好的反映横垄坡面微地形变化特征。递增型降雨雨型与紫色土区夏季主要侵蚀雨型特点相似,更易造成的土壤侵蚀的发生,是研究区坡耕地土壤侵蚀防控的主要雨型。该研究结果可以为地表微地形量化、揭示坡耕地土壤侵蚀效应本质提供新思路。     

基于通径分析的陕北黄土坡面径流产沙影响因素

通过对陕北半干旱黄土区16场有径流产沙发生的次降雨数据进行收集,以径流量和产沙量为因变量,植被类型、植被盖度、坡度、坡向、降雨量、降雨历时、场均雨强、I5、I10、I15、I30、土壤密度、土壤稳渗率作为自变量,在进行逐步回归分析的基础上,对影响径流量及产沙量的主要因素进行通径分析,结果表明:1)植被盖度、降雨量、降雨历时、I30、稳渗率是影响径流量的主要因素,径流量、植被盖度、坡度、降雨量、场均雨强、I15、土壤密度为影响坡面降雨产沙量的主要因素;2)降雨历时、降雨量、I30对径流量起到决定性作用,且对径流量产生影响的直接影响因素排序为降雨历时I30降雨量植被盖度稳渗率,而间接影响排序为降雨量降雨历时稳渗率I30植被盖度,决定系数排序为d降雨量·降雨历时d降雨历时·降雨历时dI30·I30d降雨量·降雨量d植被盖度·植被盖度;3)径流量、降雨量、I15对产沙量起到决定性作用。对产沙量影响因素排序:从直接通径系数来看,径流量I15土壤密度降雨量场均雨强植被盖度坡度;从间接通径系数来看,降雨量场均雨强植被盖度I15土壤密度径流量坡度;从决定系数来看,d径流量·径流量d径流量·降雨量d径流量·I15dI15·I15d土壤密度·土壤密度d降雨量·降雨量。      

降雨特性与排土场边坡水力侵蚀的关系

本文以准格尔旗黑岱沟露天煤矿东排土场为研究对象,针对露天矿排土场特殊的土壤侵蚀特点,选择不同排弃年限的排土场边坡坡度比较一致的坡面,分别在排弃年限为当年(2009年)、4年(2006年-2009年)、10年(2000年-2009年)的排土场边坡上布设径流小区,在径流小区中设置自记雨量计,记录降雨过程,据此计算每一次降雨的降雨量、降雨历时、平均降雨强度、最大30min雨强、降雨侵蚀力等。测算各降雨条件下不同排弃年限的排土场边坡产生的径流量和产沙量,分析降雨特性与排土场边坡水力侵蚀的关系。     

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。     

伊犁河谷次降雨特征对坡面产流产沙的影响

【目的】研究西北干旱区自然降雨与退化草地坡面产流产沙的关系,及坡面阻控措施对水沙变化的影响,为区域洪水防治和水土保持提供理论支持.【方法】基于2019年4～9月伊宁市北坡31场次降雨,分析降雨特征并制定侵蚀性降雨标准;在同一坡面设置枯草覆盖、水平沟、增渗孔以及对照等4种处理开展自然降雨径流监测实验,研究降雨特征与坡面产流产沙的关系,比较3种坡面阻控措施的效果.【结果】伊犁河谷次降雨最大30 min雨强远大于平均雨强,具有明显的短时强降雨特征;当次降雨量超过4.0 mm且最大30 min雨强超过3.6 mm/h时,可引发降雨侵蚀;坡面产流量与降雨量及前3 d降雨量呈显著正相关,产沙量与降雨侵蚀力呈显著正相关;坡面处理措施对径流和泥沙削减效果均为:枯草覆盖水平沟增渗孔.【结论】伊犁河谷夏季短时强降雨是引发水土流失的重要条件,通过设置坡面阻控措施可降低短时强降雨对土壤的侵蚀,枯草覆盖和水平沟均能减少70%以上的产流产沙,有效减轻了坡面水土流失.     

模拟降雨条件下坡度对石灰岩坡面土壤侵蚀的影响

[目的]揭示坡度对石灰岩坡面径流的影响。[方法]通过室内模拟降雨试验,研究了坡度对石灰岩坡面产流过程和侵蚀过程的影响。[结果]在5°～25°范围内,石灰岩坡面径流总量和动态径流量随坡度的增大而增大,临界坡度接近或大于25°。径流泥沙含量也随坡度的增大而增大,同一坡度下泥沙含量在产流初期迅速达到峰值,随后的20 min内持续下降直至稳定。径流系数、径流深随着坡度的增大而增大,呈现良好的线性关系。[结论]该研究为建立石灰岩土壤侵蚀预报模型和实现石灰岩区的综合治理提供理论依据。     

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。     

生态措施对亚热带丘陵区紫色土水土保持效应及机理

本研究以砂页岩紫色土为对象,研究不同坡度下生态措施对地表径流和土壤侵蚀的影响及其机理.结果表明,与相应的裸露荒地相比,坡度5°时,坡改梯、横坡种植、杨梅林地和恢复草地的土壤侵蚀模数分别降低10%、18%、37%和94%;10°时,坡改梯、刺槐、枫树和枣树林的地表径流系数和土壤侵蚀模数分别降低7%-60%和15%-86%,而林间除草的藤茶林增加30%和77%;15°时,草地恢复结合谷坊工程的地表径流系数和土壤侵蚀模数降低了30%和40%.坡改梯、横坡种植、经果林和水保林可在较低坡度(≤10°)降低水土流失,但须减少土壤扰动、增加林间或林下植被覆盖;人工或自然植被恢复结合谷坊工程可在较大坡度(15°)有效防治水土流失.砂页岩紫色土的地表径流系数与土壤侵蚀模数呈显著指数相关(R2=0.73-0.98,P<0.01),说明地表径流系数可用于指示和评价易分散岩性土壤的水土流失状况.     

天然降雨条件下裸坡、植被坡的产流产沙过程分析

[目的]分析天然降雨条件下,裸坡、植被坡的产沙产流特征。[方法]以10°、15°裸坡和植被坡为试验对象,分析了裸坡、植被坡在天然降雨条件下的产沙产流特征,以及裸坡与植被坡的降雨量与产沙量关系。[结果]裸坡与植被坡的产沙量、产流量都与降雨量、坡度、坡面植被有关。各坡面累积产沙量、产流量的大小关系均为15°裸坡〉10°裸坡〉15°植被坡〉10°植被坡。天然降雨情况下,各坡面产沙量与降雨量均呈幂函数关系。[结论]在相同坡度条件下,植被坡的产沙量、产流量都比裸坡要小,说明其具有较好的水土保持效应。     

降雨与坡度对滇东坡耕地土壤侵蚀强度的影响

选择滇东宣威市吉科小流域,采用20 m×3 m试验小区观测,研究滇东地区不同坡度和不同降水水平年坡耕地土壤侵蚀特征。2012年(平水年)和2013年(枯水年)雨季52场自然降雨土壤侵蚀观测表明,吉科小流域初始产流降雨量为10 mm左右,枯水年土壤水分含量低,初始产流降雨量相对较大;11.8°坡地小区土壤侵蚀强度2012和2013年分别为2.0°坡地的2.37和1.75倍;两个坡度坡耕地2012年径流系数和土壤侵蚀强度均远大于2013年;坡度和降雨量对坡耕地土壤侵蚀的影响显著,其中降雨量对坡耕地土壤侵蚀的影响更大。2012和2013年2.0和11.8°坡地降雨与土壤侵蚀的相关系数均较高,降雨~土壤侵蚀拟合关系式对滇东坡耕地土壤侵蚀估算具有较高的参考价值。     

密云水库上游地区不同雨型对坡面径流特征的影响

  目的  探讨不同自然降雨雨型对径流过程的影响。  方法  根据降雨数量特征及雨峰集中时间对密云水库上游地区自然降雨进行二级分类,分别探究不同雨型及过程雨型下的径流特征。  结果  ①根据降雨量(P)、降雨历时(t)、最大30 min雨强(I₃₀)可将研究区降雨划分为3类:P₂t₃I₂雨型(中雨量、长历时、中雨强)、P₁t₂I₁雨型(小雨量、中历时、小雨强)、P₃t₁I₃雨型(大雨量、短历时、大雨强),其中,P₁t₂I₁雨型在研究区发生频次最高,占比81.01%。4种过程雨型的发生频次从大到小依次为均匀型、前峰型、后峰型、中峰型。②不同雨型下的径流特征差异明显,从单次降雨看,P₃t₁I₃雨型单次产流能力最强, P₂t₃I₂雨型在研究区的径流贡献率最大。③不同过程雨型对径流特征影响较大,降雨量集中在降雨前期最容易产流。④降雨量对径流深的影响最大,I₃₀对径流深、径流系数及径流深峰值的影响均比较大,且对径流深峰值的影响要大于对径流深的影响。  结论  坡面径流特征对降雨雨型及过程雨型敏感性很高,采用合理的雨型划分方法研究雨型—径流关系可提高水力侵蚀研究精度。图4表5参27     

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.     

不同坡形坡度径流量产生规律的试验研究

为合理配置水土保持措施,有效治理坡地因径流产生侵蚀而导致的水土流失,采用室内人工模拟降雨方法,研究4种不同坡形(凸形坡、凹形坡、直线形坡、内聚直坡)、3种坡度(5°,10°,15°)在3种不同雨强(0.64,1.05,1.52mm·min~(-1))下坡面径流量产生规律,共36种组合,采用无重复全面试验法,共计降雨36场,并应用无重复三因素方差分析方法对试验结果进行分析和多重比较。结果表明:通过多重比较得到坡形对径流量影响由大到小的次序为:凹形坡、凸形坡、内聚直坡、直线坡;不同坡形、坡度、雨强以及这三个因素之间的两两交互作用对径流量的影响存在着显著的差异,其中坡度和雨强交互作用及坡形和雨强交互作用对径流量影响极显著,并且坡度和雨强交互作用坡形和雨强交互作用,坡形和坡度交互作用对径流量影响显著;由于实验结果不服从正态分布,采用对数变换法得到服从正态分布的数据,采用哑变量处理不同坡形问题,建立了径流量和坡形、坡度、雨强的非线性回归方程,y=e~(1.9009-0.2108x1-0.4195x2-0.0879x3+0.0657podu+1.6773yuqiang),回归方程显著性检验的方差分析法结果为F=306.97,概率值0.0001,回归方程极其显著,对实践具有一定的指导意义,表明应用哑变量处理回归方程中的分类变量问题是可行的。