工程堆积体陡坡坡面土壤侵蚀水动力学过程

工程堆积体产生的新增水土流失严重威胁工程建设区及其附近区域的生态安全。该文采用野外放水冲刷试验的方法，对神木-府谷高速公路沿线典型工程堆积体陡坡坡面土壤侵蚀水动力过程进行了研究，结果表明，1）水流剪切力、水流功率及径流动能对薄层水流侵蚀土壤剥蚀率的影响皆可用线性方程描述，单位水流功率、过水断面单位能量的影响不显著；2）水流剪切力、水流功率、过水断面单位能量对细沟侵蚀土壤剥蚀率的影响皆可用线性方程描述，单位水流功率的影响可用幂函数方程描述，径流动能的影响可用对数线性方程描述；3）水流功率是与土壤剥蚀率关系最好的水动力学参数，是坡面侵蚀的动力根源；4）发生细沟侵蚀的临界水流功率为3 N/(m·s)，细沟可蚀性参数为8×10-3 s2/m2。该结果可为工程堆积体陡坡坡面土壤侵蚀模型的建立奠定基础，为生产建设项目区新增水土流失治理提供科学依据。  

模拟径流条件下工程堆积体陡坡土壤侵蚀过程

工程建设过程中形成的堆积体具有独特的土壤组成及复杂的下垫面条件，堆积体表面土壤结构体缺失、土质松散、植物根系及有机质缺乏等，导致其土壤抗冲性极差，径流条件下堆积体陡坡坡面的土壤侵蚀过程亦表现出不同的特点，该文通过野外放水试验，对高速公路沿线典型堆积体陡坡（36°）在模拟径流冲刷条件下的土壤侵蚀过程进行了研究，结果表明，次径流过程中径流强度变化与放水强度及径流含沙量密切相关，三者之间呈多元线性相关；重力侵蚀对径流含沙量的变化具有重要影响，试验条件下重力作用的临界放水条件在20～25 L/min之间；坡面产沙过程存在产沙量的突变、波动变化和稳定发展3个阶段；不同坡段产沙量的空间分布存在持续稳定减小和震荡式波动衰减2种变化形式；土壤剥蚀率与单宽流量呈线性关系，与时段产沙量及流宽呈幂函数关系；最后，时段产沙量与时段径流量呈幂函数关系，累积产沙量与累积径流量呈线性关系。  

陡坡面发育的细沟水动力学特性室内试验研究

为了为黄土高原陡坡水蚀预报模型的建立提供科学依据,通过组合不同坡度(21°、24°、27°)、不同流量(6.5、8.5、10.5 L/min)的陡坡室内放水冲刷试验,对坡面细沟侵蚀发生过程中的坡面流水动力学特性进行了研究.结果表明,在试验的坡度和流量范围内,坡面流的雷诺数Re在798～4620之间变化,且雷诺数Re变化幅度随冲刷历时的增大而增大.而坡面流弗劳德数Fr在整个试验过程中均大于1,表明坡面流处于急流范围.坡面流阻力系数f随雷诺数Re的增大而增大,其变化还受坡度的影响.坡面在径流冲刷侵蚀过程中,流速随冲刷时间的延长和冲刷形态的变化呈现出先减小后增大义减小的变化趋势.  

干旱阳坡半阳坡微地形土壤水分分布研究

采用固定点动态监测的方法,对黄土丘陵区吴起县合家沟流域阳坡和半阳坡各微地形土壤水分进行了对比研究.结果表明,微地形对土壤含水量具有显著影响,阳坡各微地形土壤水分顺序为:切沟>平缓坡>切沟沟头>陡坡>极陡坡;半阳坡各微地形土壤水分顺序为:平缓坡>浅沟>陡坡>极陡坡.0-20 cm土层土壤水分变异系数最大的是切沟,最小的是切沟沟头.最后指出在植被恢复过程中,应根据不同微地形的土壤水分分布特征,结合"适地适树,适林适草"的植被恢复原则,合理配置乔、灌、草的营建模式.  

黄土陡坡径流侵蚀产沙特性室内实验研究

通过室内土槽放水冲刷实验，研究了黄土区陡坡侵蚀产沙特性。结果表明径流输沙率随径流流量的增加而增加，径流输沙率随坡度呈抛物线形式变化，当坡度在21°～24°之间时输沙率最大；径流剪切力也具有类似变化。泥沙输移率与径流剪切力之间存在线性关系，径流临界剪切力为1.701 N/(m²·min)，发生细沟侵蚀的临界径流水深与坡度正弦值成反比。在实验条件下，坡面中上部土壤的侵蚀量占总侵蚀量的很大比重，表明土壤侵蚀主要发生在坡面中上部。坡面下部侵蚀微弱，以搬运上部来沙为主。  

工程堆积体陡坡坡面径流水动力学特性

通过野外放水试验,对高速公路沿线典型堆积体陡坡(36°)在模拟径流冲刷条件下的坡面径流水动力学特性进行了研究,结果表明,平均流速与径流深均随流量的增加呈幂函数增加,不同坡面径流状态下(薄层水流和细沟流)流量的指数不同,且各自与室内研究结果有所差异；不同坡段的平均流速随坡长增加呈“S”形曲线变化.堆积体陡坡坡面径流属急流范畴,由过渡流向紊流转变的临界放水流量在20～25 L/min之间.Darcy-Weisbach阻力系数(f)与径流雷诺数(Re)之间存在幂函数正相关关系,与弗罗德数(Fr)之间存在幂函数负相关关系,不同坡段的平均阻力系数与坡长呈双曲线函数关系.  

攀援植物在北方水土保持生态修复中的应用

水土保持生态修复过程中,陡坡和垂直陡壁一直是治理的难题。我国北方地区山多,坡多,坡陡,是生态环境较难修复的原因之一。就攀援植物在坡面、垂直陡壁的绿化方面进行了探讨研究,筛选了5种北方常见的攀援植物,分别对其生长特性、优缺点等方面做出了评价,并根据坡面的不同特性阐述了植物配置的原则和配置的种类,提出了栽植中宜采取的一些辅助措施。  

急陡黄土坡面土壤剥蚀率变化的水动力学机制研究

为探明模拟降雨条件下急陡黄土坡面侵蚀产沙的水动力学特征,采用室内模拟降雨的方法研究了6个坡度(25°,30°,35°,40°,45°,50°)和3个雨强(1.0,1.5,2.0mm/min)组合条件下急陡黄土坡面土壤剥蚀率变化规律以及土壤剥蚀率与各水动力学参数之间的关系。结果表明:同坡度下土壤剥蚀率随雨强的增加而增大,相同雨强下坡度对土壤剥蚀率的影响存在临界效应(40°~45°),当坡度小于临界坡度时,土壤剥蚀率随着坡度的增加而增大,当坡度大于临界坡度时,土壤剥蚀率随坡度的增加而减小;径流剪切力、径流功率与过水断面单位能随坡度和雨强的增大均呈增加趋势,其中规律最好的是径流功率;急陡黄土坡面土壤剥蚀率与平均径流剪切力、平均径流功率与平均过水断面单位能均呈幂函数关系,就拟合优度而言,R~2(ω)R~2(τ)R~2(E)。因此本试验条件下平均径流功率是描述急陡黄土坡面径流侵蚀的最优水力学参数。  

长江上游重点水土流失区陡坡耕地的出路

长江上游重点水土流失区坡耕地面积５４９１ 万ｈｍ２ ，占耕地面积的６２８ ％ ，其中＞ ２５°的陡坡耕地约占坡耕地面积的１／５ 。坡耕地全部退耕还林影响群众生活，而且可能会加剧冲沟侵蚀。宁南县将一些２５°～３０°的陡坡地集中连片改造为梯地，并配套有较完善的坡面水系工程，不但有效防治了水土流失，而且作物产量和产值大幅度提高。因此，长江上游重点水土流失区＞ ２５°的陡坡耕地退耕还林工作不能一刀切。光热条件好、人多地少的地区，可以将２５°～３０°的陡坡地集中连片改造为梯地，配套完善的坡面水系，以取得良好的生态、社会、经济效益。  

人工模拟降雨条件下紫色土陡坡地侵蚀泥沙变化特征研究

基于人工模拟降雨研究了三峡库区25°径流小区侵蚀泥沙对0.285,0.978,1.737 mm/min 3种不同降雨强度的响应特征。结果表明:在降雨过程中径流泥沙量,随产流历时的增加呈现先增加后逐渐减少,最终趋于稳定。侵蚀泥沙峰值量出现的时间随着雨强的增大在整个产流历程中不断提前。坡面径流的累积产沙量随产流历时的增加呈幂函数规律,相同降雨历时大降雨强度的累积产沙量明显高于小降雨强度的累积产沙量。在降雨强度为0.285,0.978,1.737 mm/min时,侵蚀泥沙中大颗粒的砂粒含量随产流历时的增加大致呈现降低趋势,侵蚀泥沙中细颗粒的粘粒及粉粒含量随着产流历时的增加呈现增加的趋势,但不同降雨强度下侵蚀泥沙机械组成的波动性有显著差异,雨强越大,侵蚀泥沙机械组成与产流历时回归模型拟合越好。