陕南秦巴山区PP织物袋梯田筑坎土压力分布研究

以PP织物袋梯田田坎为研究对象,通过人工降雨及弦式土压力盒实测田坎土压力相结合的方法,分析了陕南秦巴山区PP织物袋梯田筑坎土的压力分布,进而探究了导致田坎产生滑塌、鼓肚等破坏形式的原因。研究结果表明,对于不同工况修筑的梯田,其田坎土压力分布曲线呈现出不同的形式。暴雨和连阴雨是导致PP织物袋梯田垮坎的关键性因素。     

秸秆覆盖和留茬的田间水土保持效应

通过人工模拟降雨试验,研究秸秆覆盖和留茬在玉米生育期的水土保持效应.结果表明:覆盖和留茬在玉米不同生育期均可有效减少土壤侵蚀,覆盖的效果更为明显,其产沙量最大可减少75％,留茬的产沙量最大可减少29％.相同秸秆用量下实行覆盖的水土保持效应较留茬明显.覆盖结合留茬减弱土壤侵蚀的效果明显,在玉米各生育期的产沙量均有大幅减少,低覆盖高留茬减幅最大为85％,高覆盖低留茬减幅最大为78％;在抽穗期对径流强度也有削弱,低覆盖高留茬的径流量减少23％,高覆盖低留茬减少15％,相同秸秆用量下低覆盖高留茬对水土流失的抑制较高覆盖低留茬明显.     

模拟降雨条件下肥料品种与施肥方式对氮素径流流失的影响

为研究施肥对氮素径流流失的影响,选择山东省泰安市典型农田为试验地点,采用4次重复人工降雨试验方法,研究降雨径流过程中不同肥料品种和不同施肥方式对地表径流氮素流失的影响机制.结果表明:在降雨强度和施肥量一致的条件下,施用速效氮肥碳酸氢铵肥料引起氮素流失量最大,尿素次之,控释尿素最低.施肥翻耕深度增大有利于降低径流氮素流失量,在翻耕深度相同时,条施施肥方式比穴施和混施造成的径流氮素流失量更大.相关分析表明,径流中铵态氮含量和泥沙产量的差异是影响氮素径流的主要原因.在适宜的降雨条件下,合理施肥是控制氮素径流流失和减少农田氮素污染的关键途径之一.     

人工降雨模拟河南淮河流域潮土非点源氮输出

为研究淮河流域农田非点源输出、区域农业非点源污染控制与管理,以河南淮河流域典型土壤(潮土)及其是否秸秆还田为对象,人工模拟0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mm·min^-1降雨强度下的径流、泥沙和氮输出负荷。结果表明:降雨强度越大,相同时间段内的累积径流量、累积泥沙量、氮输出量以及三者的产出速率均越大;径流中氮元素的浓度在降雨初期的20 min内变化较大,具初期冲刷效应,随后波动并趋于相对稳定或略有降低,其平均浓度在未掺混秸秆时以2.0 mm·min^-1降雨强度时最大,其次为3.0mm·min^-1,掺混秸秆后以1.5 mm·min^-1时最大;未掺混秸秆时氮元素泥沙输出量占总输出量的98.25%以上,但掺混秸秆后输出量有所降低(最低值为65.12%)。秸秆还田后,分别可在<1.0 mm·min^-1与<1.5 mm·min^-1的低降雨强度下减少径流与泥沙流失量,高降雨强度下则增加泥沙流失量;径流氮元素浓度比未掺混秸秆的高,增加了氮元素的累积输出量。累积径流量与累积泥沙量间及两者分别与氮元素输出量之间均存在良好的幂函数与对数函数关系,相关系数均在0.900以上。研究表明,降雨强度、秸秆还田均对径流、泥沙、氮输出等产生影响,引起氮输出明显变化的降雨强度在未掺混秸秆时为1.0 mm·min^-1,在掺混秸秆时为1.5mm·min^-1;减少农田非点源氮输出负荷的重要途径包括控制产流初期氮流失与泥沙流失。     

不同降雨强度条件下植被毯护坡技术的产流特性

为了研究不同气候条件下植被毯技术的适用性,分析不同降雨强度条件对径流、入渗系数、入渗深度的影响,设置3种降雨强度(0.56、1.01、2.02 mm/min),通过侵蚀槽填土并布设各类植被毯,模拟施工边坡,并设置无覆盖对照组,使用侧喷式人工降雨大厅对侵蚀槽进行人工模拟降雨试验.结果表明:1)植被毯能够增加径流入渗,在降雨强度为1.01 mm/min时,麦秸秆植被毯和椰丝纤维植被毯最多分别能够增加27.7％和28％的入渗量;2)不同材料植被毯径流过程有明显的差异,在降雨强度为0.50、1.01mm/min时,入渗系数为麦秸秆＞椰丝纤维,降雨强度为2.02 mm/min时,入渗系数为椰丝纤维植＞麦秸秆;3)同种材料不同质量的植被毯径流总量有较大差异,同种材料中,200 ～ 300 g/m2的植被毯在3种降雨强度条件下均能够取得较其他质量植被毯更好的保水效果.     

不同立地条件下坡面水土流失的差异性试验研究

耕作活动和植被建设是人类活动的重要组成部分,以裸地、农地、草地和灌木林地(刚栽植)为研究对象,以人工降雨试验为研究手段,研究不同立地条件下的水土流失差异,并对坡面侵蚀形态进行分析.研究表明:草地的减水减沙作用最明显,坡面产生跌坎和细沟的时间最晚,与裸地相比,减少产沙量97.24%～99.63%、减少径流量62.04%～80.46%,受栽植活动扰动影响,刚栽植的灌木林地没有水土保持作用,且坡面上栽植密度越大水土流失越严重,坡面侵蚀沟贯通且呈宽深的“V”型;农地的水土流失与裸地相比与降雨强度有关,小雨强条件下农地产沙量和径流量均小于裸地,大雨强条件下产沙量和径流量大于裸地;因此科学栽植并做好耕作或植被建设活动期间的水土流失预防工作十分必要.     

均匀降雨条件下不同下垫面产汇流特性试验研究

雨水产汇流过程受地表状况、降雨强度、降雨历时、土壤前期含水量等多因素的影响,试验采用SBS(屋面防水材料)、不透水地砖(人行道铺设材料)及草地三种不同下垫面材料,进行了多场模拟降雨试验。试验结果表明,透水性差的下垫面（SBS、不透水地砖）,主要影响因素是雨强、历时,历时越长,雨强越大,径流系数越大。透水性较好的下垫面（草地）,土壤前期含水量是影响产流量的主要因素,试验同时表明草地覆盖率大于80%,径流系数显著减小。经对试验数据进行回归分析,建立了一定条件下降雨历时?径流系数,雨强?径流系数,流量?径流系数之间的函数模型。研究成果对城市雨水资源利用具有重要参考价值和实际指导意义。     

人工降雨条件下不同粒径泥沙中氮磷流失特征分析

针对香溪河流域农业面源污染严重以及坡耕地传统耕作模式造成的氮磷流失等问题,选取库区典型石灰性土壤进行人工模拟降雨试验,研究地表径流和不同粒径泥沙中氮磷等养分流失特征。结果表明:地表径流中不同形态氮素养分的流失过程,均表现为降雨初期出现浓度峰值,之后随降雨的进行迅速降低,TP输出浓度先有一个较小幅度的下降过程,之后随产流时间的延长而增加,最后趋于稳定;流失泥沙颗粒组成表现为粘粒(2μm)与细砂粒(20~200μm)含量随降雨过程进行有一定增加,而粉粒(2~20μm)和石砾(2000μm)含量却有所降低,粗砂粒(200~2 000μm)含量则几乎不变;不同粒径径流泥沙中各养分流失浓度最大的均为粒径2μm粘粒,粒径200μm的颗粒各养分流失贡献率均高达70%以上,表明水土流失导致土壤中大量细小颗粒与养分流失,其中流失泥沙携带的养分含量与细小颗粒含量呈明显的正相关。     

草本植物对土质路面径流水动力学特征及水沙过程的影响

通过室内人工模拟降雨,研究了草本植物不同覆盖度土质路面的径流水动力学特征以及路面的产流产沙过程。结果表明,路面径流的弗劳德数和雷诺数属层流的急流范畴,并且二者与径流流速及过水断面单位能量相同,均随草本植物覆盖度的增大而减小。而Darcy-weisbach阻力系数以及曼宁糙率系数则均随覆盖度的增大而增大。在不同覆盖度土质路面上,径流量随径流时间急剧增大后趋于稳定,且二者符合移轴双曲线关系,而输沙率则经历了先增大后减小的过程。随着植被覆盖度的增大,土质道路的水分入渗率逐渐增大,而径流量、输沙率及含沙率均逐渐减小。该研究表明土质路面种植的草本植物具有较好的水土保持功能,为阐明草本植物与土壤侵蚀的关系提供了理论依据。     

模拟降雨条件下豫西南山区农地径流污染物变化规律

坡耕地和梯田是丹江口水库水源区常见的农地类型,为了减少养分和水土流失、改进农作措施,采用人工模拟降雨方法,研究了不同雨强下这两种用地径流中养分变化规律。结果表明:(1)两种土壤径流中TN,TP,COD随降雨时间均呈波状变化,不同雨强下梯田径流中TN的含量为:3.36mg/L(0.5mm/min时),5.18mg/L(2.5mm/min时),4.27mg/L(3.0mm/min时),坡耕地中相应为2.66mg/L,4.56mg/L,4.18mg/L;不同雨强下梯田径流中TP的含量为:0.81mg/L(0.5mm/min时),0.92mg/L(2.0mm/min时),1.56mg/L(2.5mm/min时),2.53mg/L(3.0mm/min时),坡耕地中的值依次为0.59mg/L,1.03mg/L,0.62mg/L,2.04mg/L。说明梯田中TN,TP的含量要高于坡耕地。(2)不同雨强下梯田径流中COD含量为:303.56mg/L(1.0mm/min时),685.16mg/L(2.0mm/min时),617.66mg/L(3.0mm/min时),坡耕地中则为419.63mg/L,644.62mg/L,721.17mg/L,研究表明坡耕地更易发生有机质的流失。因此,对坡耕地进行梯田化治理可减少养分和水土流失、提高作物产量。