降雨条件下电解质示踪正态模型的应用

为测试电解质示踪正态模型在降雨条件下测量坡面径流流速的可行性,对3个降雨强度和5个坡度条件下坡面电解质示踪试验数据进行分析;在降雨条件下将正态模型法计算的径流流速与传统流量法得到的流速进行对比.结果表明:正态模型测量坡面径流流速在理论上是可行的;坡度和降雨强度较小时,正态模型法能够在短距离内准确测量径流流速,与流量法测量结果接近;随着坡度和降雨强度的增大,由于电解质的横向扩散损失导致模型预测径流流速的精度有所降低.     

不同耕作方式和植被覆盖对土壤养分流失的影响研究

为研究天然降雨条件下不同耕作方式及植被覆盖条件下水土流失中养分流失的变化规律,根据当地不同的种植模式,在野外标准径流小区进行试验。结果表明:①在相同降雨条件下,顺垄耕作的坡面侵蚀产沙量大于横垄耕作。30°天然坡面次降雨过程平均侵蚀产沙量远小于三个坡面的径流小区。②次降雨过程中,玉米顺垄耕作土壤养分流失量大于横垄,30°天然坡面土壤养分流失量低于三个坡面的径流小区。     

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。     

黑麦草对黄土坡面降雨产流产沙过程的影响

为研究草地对土壤侵蚀过程的影响,选用黄绵土人工种植草地,采用室内模拟降雨试验研究黑麦草不同覆盖度（0、25%、50%和75%）对3种降雨强度（60、90和120 mm/h）坡面产流产沙过程的影响。结果表明：黑麦草覆盖可以显著减小侵蚀产沙。在坡面土壤预饱和的条件下,坡面产流、产沙与时间呈线性关系;累计产流量随降雨强度线性增加;同一降雨强度条件下,草地覆盖度对累计产流量影响不显著;草地坡面水流含沙量、输沙率、次降雨产沙量均随覆盖度增大而降低,随降雨强度增大而增加;3种降雨强度条件下,无黑麦草覆盖坡面水流含沙量差异不显著,次降雨产沙量和输沙率随着降雨强度的增加而增大。研究结果可为土壤侵蚀预报模型建立及水土保持措施的制定提供理论参考。     

施肥与植被覆盖对坡地铵态氮流失的影响

[目的]明确黄土高原地区施用氮肥及不同植被覆盖对坡地土壤NH4+-N流失的影响.[方法]在人工模拟降雨条件下,利用室内可调节坡度的铁皮冲刷槽,研究降雨径流过程中坡面NH4+-N流失特征,以及坡度、植被覆盖、施用氮素肥料对坡面表层土壤NH4+-N流失的影响.[结果]施用到土壤中的NH4+-N会随径流流失,且主要随着泥沙流失而流失,极少部分NH4+-N入渗到土壤深层;施用NH4NO3会增加土壤自身的NH4+-N流失;植被覆盖减少了坡面土壤自身NH4+-N随泥沙流失的数量,但是加剧了添加氮肥中随径流流失的NH4+-N的数量.[结论]在坡地施用氮肥和种植植被,都会加剧坡地土壤自身中的NH4+-N流失,从而对生态环境产生危害.     

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.     

黄土丘陵区坡面薄层水流动力学特性及其对土壤侵蚀的影响

为奠定基于运动力学参数构建土壤侵蚀模型的理论基础,通过不同降雨强度(25、50和75 mm/h)、不同坡长(1、5、10、15和20 m)下径流小区内人工模拟降雨试验,对不同处理下坡面薄层水动力学特性进行分析,并对水动力学参数与土壤侵蚀之间的关系进行初步探讨。结果表明:当坡度一定时,坡面平均流速主要受坡长及单宽流量影响,降雨强度通过影响单宽流量的大小间接影响坡面平均流速;在试验设计范围内,当坡长1 m时,整体上呈"层流-急流态",当坡长为1 m时,整体上呈"层流-缓流态";当降雨强度一定时,雷诺数随着坡长的增加线性增加,佛汝德数随着坡长的增加以幂函数形式增加;降雨强度对坡面流有明显的"增阻"效应;坡面阻力系数随着坡长的增加呈幂函数减小趋势;坡面平均土壤侵蚀率与单宽流量间呈一元线性趋势增加,与水流平均流速间呈指数函数增加,与雷诺数间呈二次函数增加。     

基于分形理论的坡面土壤侵蚀过程的情景模拟

针对现有的坡面侵蚀预报模型在提取地形地貌特征因子中的局限性,选取坡面在次降雨条件下随时间变化的过程,可视化的模拟了坡面的原始地貌.以计算机图形学的分形布朗运动为理论,采用随机中点位移法构造坡面地形,并在此基础上以黄土丘陵沟壑区坡面水分入渗和产流产沙的模型和试验结论为依据,提出了模拟坡面侵蚀过程的三层映射法:将土壤、降雨、植被的属性映射到坡面地形的三维空间,形成土壤层、水流层、植被层,通过图形处理的空闲回调渲染水沙运移路径随降雨过程及不同植被覆盖下的变化场景.结果表明,该方法能以分形维数真实的刻画坡面的地貌形态,以图形学和可视化技术验证侵蚀模型的正确性,在降雨-径流-产沙的研究中能够将科学计算与情景模拟有机的结合.     

江西红壤缓坡地壤中流影响因素分析

针对地表植被覆盖、死地被物敷盖、裸地3种类型的坡面,采用径流小区试验方法,研究江西红壤表层(距地表30 cm)、底层(距地表60 cm)壤中流及地下径流(距地表105 cm)特征,运用数理统计方法分析壤中流流量、流速、历时与降雨、径流因子的相关关系。结果表明:1.与裸地相比,百喜草覆盖、死地被物敷盖显著增加壤中流量,2种措施都延长壤中流历时;2.壤中流量与雨量、雨强、降雨历时、初渗雨量呈正相关关系,覆盖、敷盖小区壤中流量受雨量影响较大,而裸地小区壤中流量受雨强影响较大;3.表层壤中流历时与降雨因子有较好相关性,而底层壤中流历时与降雨因子相关性很差;降雨历时对壤中流历时影响最大,降雨量影响最小;4.壤中流流速与因子的关系受措施及土层深影响,在植被覆盖、死地被物敷盖小区表层与雨量相关性最好,在裸地表层与雨强相关性最好。在各小区底层流速均与降雨历时相关性最好;5.裸地地表径流量与壤中流量相关关系不显著,在采取2种措施后,地表径流量与壤中流量呈线性正相关关系。随地表径流量的增大,覆盖措施壤中流量增大幅度大于敷盖措施。     

不同配置植被过滤带坡面氮磷流失过程的人工降雨试验研究

植被过滤带是治理水土流失问题的有效工程措施之一。采用径流槽人工降雨试验,在不同坡度（5°、20°、35°）、降雨强度（30、60、90 mm/h）和植被过滤带设置方式（整块布设、两块布设）组合下,对侵蚀坡面径流和沉积物中的总氮、总磷含量在降雨历程中随时间的变化进行对比分析。结果表明,不同配置组合条件下的植被过滤带坡面总氮、总磷含量变化趋势并不完全一致,但个别组合之间变化趋势相同;降雨强度、坡度和植被带设置方式3种参数组合对植被过滤带氮磷去除作用的效果产生综合影响,与各单一因素的影响存在差异;在实际应用植被过滤带防治坡面水土流失时应与当地气候及地形条件相结合。该结果可为北方小流域侵蚀坡面水土保持治理及植被过滤带的选择和设计提供参考。