基于探空资料的城市化对石家庄市气温变化的影响

[目的]研究城市化对石家庄市气温变化的影响,以及利用探空资料进行城市化影响研究的适用性。[方法]基于1981~2010年的逐月探空资料和地面观测资料,研究城市化对石家庄市气温变化影响的性质和程度。[结果]1981~2010年,石家庄市增温趋势达到0.59℃/10a,探空资料增温趋势为0.40℃/10a;其中冬季增温最为明显;城市热岛效应导致石家庄气温增温幅度为0.19℃/10a;夏秋两季城市热岛对季节的增温作用较大;探空资料分离出的城市热岛增温贡献率为32.22%。[结论]城市化对石家庄市气温增暖贡献较为显著。     

不同土石比的工程堆积体边坡径流侵蚀过程

工程堆积体可在短时期内极大程度地改变原地貌地形、土壤和植被条件,使其在降雨径流作用下将发生严重土壤侵蚀,因此是生产建设项目区水土流失最为严重的地貌单元。该文采用土工试验方法及野外实地放水冲刷法研究不同物质来源和土石比的工程堆积体边坡物理性质、侵蚀动力及径流侵蚀过程。结果表明：1）2种松散工程堆积体的物质组成和入渗性能均较原土差异明显,其中黄沙壤工程堆积体以≤0.25mm颗粒为主,其颗粒变异系数为原土的1.2～2.0倍,稳定入渗率为原土1.70～4.07倍;而紫色土堆积体级配良好,颗粒变异系数是其原土的2.2倍,稳定入渗率为原土的7.02～11.59倍。2）各种工程堆积体边坡侵蚀动力学参数随放水流量变大而增加,黄沙壤工程堆积体边坡径流流速在0.155～0.318 m/s之间变化,径流剪切力变化在27.632～57.154 N/m2,土壤剥蚀率在0.337～77.071 g/(m2·s)之间;而紫色土工程堆积体边坡径流流速、剪切力和土壤剥蚀率分别在0.184～0.281 m/s,35.525～53.600 N/m2和1.445～61.910 g/(m2·s)。3）土石混合质边坡在产流9 min内存在不同程度突变或波动,在相同条件下边坡累积产流量均表现为偏土质>土石混合质,黄沙壤工程堆积体边坡累积产流量高于紫色土;而土石混合质边坡的产沙率呈连续性多峰多谷变化,边坡侵蚀沟壁土体崩塌脱落是造成产沙率波动的重要原因。该研究可为生产建设项目工程堆积体水土流失量预测和水土保持植物措施选择提供基本参数和技术支持。     

紫色丘陵区坡耕地生物埂的土壤结构稳定性与抗蚀性分析

以紫色丘陵区坡耕地4种典型生物埂为研究对象,系统分析各种生物埂的土壤结构及其稳定性特点,并评价4种生物埂的土壤抗蚀性特征。研究表明:(1)生物埂能有效地改善土壤理化性质、提高土壤孔隙结构,以花椒埂和桑树埂的土壤理化性质改良效果最好,其次为紫花苜蓿埂;生物埂的土壤含水量和孔隙度与自然生草埂相比呈极显著增加(P<0.01)。(2)4种不同生物埂的土壤团聚体分布均匀,以>0.25mm大团聚体和水稳性团聚体含量最高;与对照相比,各种生物埂>0.25mm的水稳定性团聚体含量均呈显著性增加(P<0.05),增量大小依次为花椒埂(69.29%)>桑树埂(59.97%)>紫花苜蓿埂(47.92%)>自然生草埂(41.32%);生物埂的风干土团聚体分形维数在2.32～2.53之间,水稳性团聚体分形维数显著增加,以紫花苜蓿埂增加最小(0.33)。(3)与自然生草埂相比,各种生物埂的土壤结构稳定,抵抗降雨侵蚀能力高,抗蚀性能以乔木埂大于草埂,花椒埂抗蚀能力最高,其次为桑树埂。     

石漠化区露石岩-土界面流形成过程模拟试验

岩-土界面是石漠化区露石岩面流和地表径流下渗转化为地下裂隙流的主要路径。作为地下裂隙流的重要组成部分,岩-土界面流对坡面降雨径流转化、水分地下快速渗漏以及土壤侵蚀/漏失具有重要影响。为探究喀斯特石漠化区露石岩-土界面流形成过程与转化机制,通过模拟典型露石岩-土界面,采用人工模拟降雨试验研究露石面-土壤组成的岩-土结构单元下地表径流及地表下壤中流、岩-土界面流及非岩-土界面流的形成过程及输出特征,探究其对岩周径流形成转化的影响。结果表明：岩-土界面流产流量在降雨过程中呈先增加后稳定的变化趋势;相同条件下,有出露岩面流形成的岩-土界面流（岩面倾角45°、60°、75°）产流量远大于仅有土壤水分下渗形成的岩-土界面流（岩面倾角90°）,前者是后者的4.78～16.58倍。岩面倾角是影响岩周径流形成、转化的主要因素,岩面倾角越大则岩-土界面流对水分漏失总量贡献越小,而非岩-土界面流则相反;雨强次之。然而,雨强是影响初始产流时间、稳定产流时间的主要因素,二者均随雨强增大显著减小（P<0.01）;岩面倾角次之。岩-土界面的存在不仅直接形成岩-土界面流,同时对非岩-土界面流表现出较强的补给效应,约有一半的岩-土界面流最终以非岩-土界面流的形式流失。研究结果可为石漠化区产流过程及机制的深度揭示提供理论依据。     

重庆市坡改梯工程与城乡建设用地增减挂钩探讨

在水土流失严重的山地丘陵区实施坡改梯工程,不仅能改善山区农业生产的基础条件,同时可以增加耕地面积,提高土地生产力,为城乡建设用地提供补充耕地资源。坡改梯工程建设成基本农田的标准主要包括土地平整工程、灌溉与排水工程、田间道路工程和农田防护与生态环境保持工程等四个方面;根据重庆市水土保持区位及自然环境特点,荒地采用"工程整地+水平梯田+土壤改良"模式,坡耕地(土层较厚型,土层较薄、石料丰富型和破碎化利用型)采用"水平梯田+植物护埂+水系配套"模式,废弃宅基地采用"工程整地+熟土覆盖+植物护埂"模式;不同水土保持分区下土地置换对象、资金筹措方式及置换标准差异明显。     

紫色丘陵区不同弃土弃渣下垫面产流产沙试验研究

采用野外放水冲刷试验法研究紫色丘陵区不同弃土弃渣下垫面产流产沙规律。结果表明:(1)不同下垫面条件的产流量、产沙量均随放水流量增大而增大;放水流量为5,10,15,20,25L/min时,产流量随时间推移均呈先增加后趋于平稳的变化,产沙量呈先增加后减小的变化,二者均存在波动现象,而产沙过程波动更为剧烈,呈现出多峰多谷特点。(2)土石比对产流量、产沙量的影响随放水流量增大而增强;相同条件下坡度越大,则产流量越大,产沙量亦越大;放水流量从5L/min增加到25L/min时,土质下垫面平均径流率、平均产沙率增加量均达到最大,而土石混合质下垫面增加量最小。(3)在产流量、产沙量与放水流量的经验方程中,25°土质下垫面产流量、产沙量增长率最大,分别为51.883,18.770,而35°土石混合质的增长率最小,分别为7.270,2.325。     

多露石石漠化区岩面流对岩-土界面土壤的冲蚀效应

岩面流在基岩出露的喀斯特石漠化区普遍存在,其容易受岩面形状影响以汇聚或分散的方式对岩—土界面处土壤进行冲刷侵蚀,这是喀斯特石漠化区土壤侵蚀/漏失发生的重要物理过程。为分析不同岩面形状下岩面流对岩—土界面土壤颗粒分布的影响,揭示岩面流对岩—土界面土壤的冲蚀效应,选择具有典型石漠化特征的休耕地(1年岩面流冲刷作用),在其中选取3种典型岩面形状(平直型、外凸型和内凹型岩面)为研究对象,采用激光粒度仪分析法,分析距岩—土界面不同水平距离(0～2,2～4,4～6,6～8,8～10,20 cm)及不同土层(0—10,10—20 cm)处土壤的颗粒分布特征。结果表明：(1)不同岩面形状下岩面流对岩—土界面处土壤的冲蚀影响依次为内凹型>平直型>外凸型;内凹型岩—土界面处土壤中黏粒含量最低,外凸型岩—土界面处土壤中黏粒含量最高;(2)岩面流对岩—土界面土壤冲蚀作用主要集中在距岩—土界面水平距离0～2 cm范围内,在其范围内内凹型岩—土界面土壤的砂粒含量均显著高于外凸型和平直型,而在距岩—土界面其他水平距离处土壤颗粒分布情况无显著性差异;(3)在岩面流影响下岩—土界面土壤颗粒分形维数均值排序依...     

土石混合堆积体坡面土壤侵蚀研究进展

土石混合堆积体是一种堆弃物,因其特殊的物质组成与结构,受到雨水冲刷极易发生次生灾害,近年来越来越多的学者关注其坡面土壤侵蚀问题,但研究尚无完整的理论与方法,整体处于初步探索阶段;综述了土石混合堆积体坡面特性、入渗过程、水流水动力学特征及产流产沙特征等研究现状;提出在未来的研究中,可借鉴元素示踪等研究方法深入探讨土石混合堆积体内部水分运移规律,从物质来源、类型及研究方法等方面完善研究其坡面水流水动力学特性,注重探讨堆置形态、原地貌形态以及砾石的分布状况等对其坡面及地下土壤侵蚀的影响,着重研究降雨及径流共同作用下的坡面及地下侵蚀规律,进一步探究其不同治理措施的减水减沙效益,构建适宜各类型土石混合堆积体土壤侵蚀预报模型,为生态防护体系的构建及区域经济可持续发展奠定基础。     

石漠化区退耕驱动下露石岩-土界面土壤渗透特性变化

为揭示退耕对石漠化区露石岩—土界面土壤渗透特性的影响,以典型石漠化坡耕地为对照,选择休闲地、退耕灌草和果园为研究对象,采用环刀法研究了平直、外凸和内凹型露石岩—土界面土壤渗透特性。结果表明:(1)不同退耕类型岩—土界面土壤入渗过程及特征差异较大,从初始入渗率到稳定入渗率衰减幅度在0.350~55.756 mm/min,而不同岩—土界面形状间土壤入渗速率差异较大;(2)不同退耕类型岩—土界面土壤入渗速率的主要影响因素为毛管孔隙度和非毛管孔隙度,初始入渗率、平均入渗率和稳定入渗率均与毛管孔隙度呈极显著负相关(p＜0.01),而初始入渗率与非毛管孔隙度呈显著正相关(p＜0.05);(3)与Kostiakov模型和Philip模型相比,Horton模型对不同退耕类型岩—土界面土壤入渗过程拟合适用性最好,可以更好地模拟和预测不同退耕类型岩—土界面土壤入渗过程和入渗能力;(4)主成分分析评价不同退耕类型岩—土界面土壤入渗能力大小为坡耕地(0.99)＞休闲地(0.16)＞退耕灌草地(-0.43)＞退耕果园(-0.72)。退耕明显降低石漠化区露石岩—土界面土壤入渗能力,这种降低在外凸型岩—土界面最为显著。研究结果可为深入认识退耕对石漠化区岩—土界面水分渗漏提供科学依据。