黄土坡面细沟径流输沙对水动力学参数的响应

细沟径流输沙是细沟侵蚀产沙的重要过程,阐明细沟径流输沙与水动力学参数之间的关系可以有效地揭示细沟径流输沙的动力学机制,并为建立细沟侵蚀过程物理模型奠定基础。采用具有定流量人工放水的组合小区模拟降雨试验,研究黄土坡面细沟径流输沙对水动力学参数的响应关系。结果表明:1)一次降雨径流产生的细沟输沙模数对水动力学参数平均值响应关系大小顺序为平均水流断面单位能量(R=0.99)>平均水流功率(R=0.88)>平均水流切应力(R=0.82)>平均单位水流功率(R=0.76);2)降雨径流过程中,细沟输沙率对水动力学参数瞬时值响应关系为水流切应力(R=0.88)>水流功率(R=0.47),水流断面单位能量和单位水流功率的相关性较差,细沟输沙率对水流切应力的响应关系呈幂函数方程关系。     

蒋家沟泥石流入汇时小江悬移质输沙特征分析

以2009年8月4日蒋家沟的一场泥石流入汇小江后泥沙观测资料为基础,分析了蒋家沟泥石流入汇小江后的泥沙输移特征。泥石流为小江直接提供了大量的悬移质泥沙,导致入汇时小江输移的泥沙量剧增,输沙率达到了平时的5倍以上;部分堆积于入汇口的泥石流固体物质也在泥石流结束后受小江水流冲刷再次起动,使小江悬移质输沙率在泥石流结束后呈平稳下降,与蒋家沟呈幂曲线下降形成明显的区别。由于泥石流输入的泥沙中细颗粒更容易被小江水流输移,因此尽管入汇的泥石流泥沙中粗颗粒含量较高,但在小江泥沙中含量增加的却是较细的粉沙、黏土颗粒,小江悬移质的中值粒径与含沙量、输沙率和流量的关系曲线都呈上凸形。     

不同管理方式竹林地产流产沙过程模拟试验

针对不同利用目的和不同管理方式竹林地的侵蚀产沙特征,在浙江省临安市和安吉县,分别选择用材竹林地和挖笋竹林地,建立径流小区(面积3 m×1.5 m,坡度20°),设计用材竹林地不锄草清鞭施肥、笋林地除草清鞭每年1次和两年1次,共3种管理方式,采用人工模拟降雨的试验手段,设定6个降雨强度(0.53~1.90 mm/min),定时采集径流泥沙样,分析了不同管理方式下竹林地的侵蚀产沙过程特征,计算了侵蚀强度的差异。结论如下:(1)在单场降雨过程中,用材竹林地产沙量的最大与最小值之差很小,而笋用竹林地则相差很大,最大值出现在降雨初期,随降雨历时而很快减小。(2)在相同或相近的雨强情况下,笋竹林地的产流量远小于用材竹林地,但产沙量却远大于用材竹林地,并且呈现3个数量级的倍数在增加。(3)随着降雨强度的增加,笋用竹林地侵蚀模数的增加幅度很大,最大可呈2个数量级的倍数增加,而用材竹林地相对增加很少,只有1.7~3.8倍的增加幅度。(4)在笋用竹林地的两个处理中,锄草清鞭次数的增加会引起侵蚀量的增加,并随着雨强的增加,侵蚀量的增加会呈指数增加。(5)根据3种处理的8场人工模拟降雨试验,可初步设定竹林地的侵蚀性降雨强度的临界定在≥1.01 mm/min。本研究的上述结果可为竹林地管理、笋用竹林地锄草、清鞭和施肥的科学合理安排提供参考依据。     

紫色页岩风化侵蚀与环境效应

通过田间试验与野外观测研究紫色页岩的风化程度与侵蚀特征,结果表明,紫色页岩年风化成土速率为15800－25500t/km^2,各种紫色岩的风化顺序为遂宁组（J3s)>莲莱镇组（J3p)＞沙溪庙组（J2s)>城墙岩群（K2c);风化侵蚀强烈是紫色页岩的特征,侵蚀模数为14380－23952t/km^2.a。工程建设中开挖山体,暴露母岩蚓发紫色页岩风化侵蚀的首要外力,紫色页岩区每年工程增沙量高达2500万t,为此,控制工程增沙成为改善长江下游生态环境的重要方向。     

灌区高含沙输水渠道淤积成因分析

渠道淤积是影响灌区高含沙输水渠道正常运行的一个关键问题,以新疆巴音沟河安集海一库引水副渠的淤积计算为例,根据泥沙起动速度与水流速度,推移质输沙率与水流挟沙力等理论计算结果,从不同角度分析了灌区高含沙输水渠道的淤积成因。理论计算结果表明：为了防止高含沙输水渠道的淤积,在渠道设计中不能只考虑水流速度大于起动速度;对于底坡沿程分段变化的高含沙输水渠道,设计应按最小坡度渠段校核其输沙能力,以保证渠道全程不发生淤积。为验证上述理论计算的准确性,开展了原型观测试验,结果表明：理论计算结果和实测结果符合较好,渠道淤积理论计算过程是合理和可靠的,可以为工程设计和管理单位提供重要参考。     

垦植方式对山地果园水土流失的影响

应用径流小区法,长期（1996-2006）定位研究福建中部尤溪县垦植方式对山地果园水土流失的影响,结果表明：1）该地区11年平均年降雨量1575.5mm,平均年蒸发量1461.1mm,5月、6月、8月是强降雨高发期,也是水土流失防治的关键期;2）在山地果园开发中,平台开垦的径流系数为0.0688,明显小于顺坡开垦（0.2865）;3）植草能使果园0-30cm土层的土壤含水量提高0.8％-0.9％;4）顺坡清耕区侵蚀模数为2388.2t／（km^2·a）,梯台清耕区土壤侵蚀量达10.3kg/m,土壤侵蚀主要源于台壁受冲刷,顺坡植草区、梯台植草区基本不发生土壤侵蚀。     

调查分析法在开发建设项目水土流失预测中的应用

水土流失预测是水土保持方案编制的主要内容,在编制无水土流失实测资料项目的水土保持方案时,无资料可借鉴,但又必须完成预测内容。调查分析法就是针对这种情况,通过对开发建设项目扰动地面的坡度、林草覆盖度、沟谷、崩塌、地表形态、固体物质补给等水土流失因子的变化进行调查分析,按各因子变化的推测结果,依据《土壤侵蚀分类分级标准》(SL 190—2007),得出表征各因子综合性变化的侵蚀模数,用以表明各因子相对于背景值的综合性变化程度和危害,从而满足方案编制要求,避免水土流失预测数据的臆造。以贵州省织金县大新桥水库灌溉工程的大坝建设区为例,说明调查分析法对水力侵蚀模数的具体预测。     

黄土坡面细沟径流输沙过程试验研究

细沟侵蚀是黄土地区坡面最主要的侵蚀方式之一,输沙过程是细沟侵蚀中的重要环节,阐明细沟输沙过程对理解细沟侵蚀发生发展过程机理及治理坡面水土流失具有重要意义。该文采用具有定流量人工放水的组合小区模拟降雨试验,对黄土坡面细沟径流输沙过程进行研究,结果表明:(1)不同降雨强度及不同坡度下,细沟径流输沙率随径流过程的变化具有极大的相似性,都随径流历时的增加而逐步递增,可用幂函数方程很好地描述;(2)细沟径流输沙模数随降雨强度及坡度的增大皆相应增加,可分别用幂函数方程及指数方程很好地描述;(3)雨强及坡度的综合作用可用二元幂函数方程很好地描述,其中,二者的影响基本相当;(4)水流切应力是与细沟输沙动力学过程关系最密切的水动力学参数,细沟输沙动力学过程的发生发展根源于细沟水流剪切力的动力作用。     

黔西高原侵蚀性降雨特征分析

侵蚀性降雨的特征与土壤侵蚀的研究密切相关。利用径流小区观测法以及黔西高原地区典型小流域的降雨、径流与泥沙资料,对黔西高原地区侵蚀性降雨的特征进行了分析,结果表明:(1)降雨总动能(E)和最大60分钟雨强(I60)的乘积是研究区降雨侵蚀力(R)的计算指标;(2)中雨以上降雨事件的产沙量约占总产沙量的99.5%,6次暴雨事件的产沙量占总产沙量的79.4%。对大雨以上等级降雨事件的土壤侵蚀模数与降雨特征拟合分析得到:M=1.319EI60以及M=0.328PI60;(3)降雨侵蚀力大于500 MJ·mm/(h·hm2)等级的降雨事件的产沙量占总产沙量的73.6%,对降雨侵蚀力大于100 MJ·mm/(h·hm2)等级的降雨事件的土壤侵蚀模数与降雨特征拟合分析得到:M=1.269EI60以及M=0.324PI60;(4)降雨集中时间在1~6h的降雨发生概率大,且泥沙侵蚀量大。6月、7月份降雨事件的产沙量占总产沙量的78%左右,汛期(尤其是6月、7月份)的水土保持工作尤为重要。6月、7月份降雨事件的土壤侵蚀模数与降雨特征拟合分析得到:M=1.378EI60以及M=0.346PI60。     

准东地区土壤风蚀影响因子分析与风蚀量估算

为阐明准东地区土壤风蚀现状及影响因子,通过实地采样,结合气象、土地利用数据、DEM、遥感影像,从气候因子、地形因子、土壤因子以及植被盖度4个方面进行分析,利用GIS平台结合WEQ经验模型对各因子叠加计算的土壤风蚀状况进行分级,并对各侵蚀等级进行评价分析。结果表明:气候、土壤及植被盖度共同影响该区域的土壤风蚀状况。受各因子的影响,准东地区风蚀分级状况比较明显,侵蚀强度由南向北呈增强趋势,主要表现为重度侵蚀,占研究区面积的43.02%。该区域平均侵蚀模数为4 470.64t/(km2·a),风蚀量达9 969.53万t。为验证模型的准确性,利用137 Cs示踪法推算的风蚀模数与模型值进行对比,结果表明模型计算值与137 Cs示踪法估算值间的平均相对误差7.78%,证明该模型在研究区具有很好的适用性。