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。     

不同管理方式竹林坡地降雨径流中氮磷流失特性模拟试验

针对不同管理方式竹林坡地水土流失过程中携带养分流失的特征,于2008年和2009年在浙江省临安市和安吉县,分别选择用材竹林坡地和挖笋竹林坡地,建立径流小区(面积3 m×1.5 m,坡度20°),设计用材林不锄草、清鞭和施肥,笋林地除草清鞭每年1次和2年1次、每年施肥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,测试径流中的总氮(TN)和总磷(TP)含量,研究不同管理方式下竹林地N和P的流失过程特征,分析流失差异的原因.结论如下:(1)在相同管理方式下,径流中TN和TP的流失量随雨强在增加,以雨强为1.01 mm/min为界,小于该雨强时增加量很微弱,大于这一雨强时增加速率很快;(2)在相同雨强作用下,笋竹林地径流中TN的流失量是用材竹林地的3～7倍,但径流中TP的流失量却略小于用材竹林地的流失量;(3)泥沙中TP的流失量,笋竹林地是用材竹林地的数百倍;(4)在N和P随径流泥沙的流失过程中,产流前期浓度起主要作用,后期径流量和产沙量起决定作用.研究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.     

坡面侵蚀产沙与水力学特征参数关系模拟

坡面侵蚀产沙主要受坡面径流动态过程的影响,表征坡面径流过程特征是水力学特征参数。为了研究坡面侵蚀产沙与主要水力学特征参数的关系,揭示坡面侵蚀产沙的水动力学机理。采用人工模拟降雨的方式,通过不同坡长和雨强的组合试验,基于跨雨强和跨坡长的综合性分析的思路,应用经典水力学计算和统计拟合相结合的方法,对特定坡度(20°)下,5个坡长(1,2,3,4,5m)13个降雨强度的试验监测数据进行了分析。结果表明:(1)在设计雨强(0.65~2.0mm/min)和坡度范围内,坡面径流都属于缓流,雨强0.7mm/min都为层流,呈现紊流的最小雨强为1.01mm/min;(2)坡长对弗汝德数和阻力系数的影响较大,对剪切力、径流深和雷诺数的影响很小,3m坡长是坡面径流过程的波动步长,是模拟试验研究坡面径流水动力学参数的最小设计坡长;(3)流速是坡面侵蚀产沙的主要影响参数,剪切力是判断坡面侵蚀产沙强度的综合性指标之一。这些研究结论为实地大范围通过径流量和流速来预测侵蚀产沙的强度提供了简便快速的判断方法。     

城市扩建诱发水土流失的空间地理场分析

根据杭州市的城市发展速度、特殊的地理位置和辐射腹地的地形结构,应用地理区位空间原理,分析了杭州市城市扩建中诱发水土流失的空间分布特点。(1)以市区为中心,向西呈扇状辐射,辐射圈带的宽度窄,过渡快;(2)层状地形面和2条主公路将扇状带分割呈网格状圈带;(3)环境保护高效带与建筑活动集中带突变明显;(4)建筑材料集中获取带是水土流失的突发带;(5)土地利用多变的城市菜篮子地逐渐向坡地移动,是诱发水土流失的主要潜在策源地。     

小流域土壤侵蚀预测预报基本生态单元生成和模型设计

土壤侵蚀预测预报的目的是为治理水土流失、合理利用土地资源而服务的,所以说土壤侵蚀的预测预报单元应落实到一个具体的土地利用生态地形面上。以黄土高原风蚀水蚀交错带的六道沟为研究区,基于土壤侵蚀的发生学原理,首先将各主要发生因子的图件数字化,并通过GPS对数字化图进行校正;然后,对地形条件、物质组成、土壤相三图件进行制图综合,生成流域侵蚀地块图;在此基础上,迭置土地利用类型图,在GIS平台上,生成土壤侵蚀预测最小单元图——生态地形面图。在每类生态单元内,系统分析土壤侵蚀发生的各环境要素,并确定其权重,应用组合数学原理,建立适合于当地环境整治、水土流失治理的土壤侵蚀生态预测系统,为建立适合我国土壤侵蚀预测预报模型提供一些基础依据。     

全球气候变化趋势下西北生态环境建设的动态响应

西北地区深居内陆，东距太平洋遥远，南有世界屋脊青藏高原的屏障作用，阻碍印度洋水汽的进入，青藏高原对大气环流的热力作用和动力作用，致使西北气候更加干燥。根据全新世大暖期鼎盛时期的气温、降水和植被带与现在的相应要素进行对比，推得西北地区目前正处于气候转暖的初期阶段，暖干是其主要特征。在全球气候转暖的大环境下，叠加人为作用的负效应，对西北的生态环境建设提出了许多新的挑战。由此，提出在今后西北生态环境的建设过程中，应适当分区调整修复措施，加强水利工程建设和水资源保护措施，以扩大草原面积为主，适当发展灌木林地，减少乔木林的栽种面积。以适应气候转暖情况下生物过程的特殊规律，促进生态环境的良性演化。     

城郊不同土地利用方式坡地土壤养分空间动态研究

随着城市化的发展,城郊土地利用方式的转型异常明显。为了研究土地利用转型及人为活动对坡地土壤养分空间动态的影响,以杭州市西郊的低山丘陵区为研究区,选择混交林、竹林、和坡耕地3种土地利用类型的坡地,进行了坡地三维空间采样和室内N,P,K含量的测定。在系统分析的基础上,得以下结论:(1)坡耕地土壤N,P,K的绝对含量最高,空间变化以5 cm土层波动最大;竹林地则以10 cm土层波动明显,混交林地空间分布规律性高;(2)3种土地利用方式坡地中N,P,K养分从坡顶到坡底总的趋势是呈递减状态,其中坡耕地递减强度最大;(3)3种土地利用类型中,N,P,K含量空间动态差异的主要原因是土地利用方式不同,人为活动方式、强度、频率和深度不同所致;(4)坡地土壤养分流失的总趋势与坡面汇流和土壤侵蚀规律相一致。     

资源开发与生态系统演化的阶段耦合性

以神东矿区为例，采用野外调查、资料统计、实验分析等方法，研究煤田开发以来矿区生态环境的动态变化。结论为：①资源高度集中和生态环境脆弱的剪刀差错位，是导致资源开发中生态严重退化的主要原因；②资源开发阶段与生态系统演化的对应关系为：基建期-生态环境破坏期；过渡期-生态环境退化期；达产期-生态环境治理期；稳产期-生态环境恢复期；③资源开发和生态演化的时间差问题，是脆弱生态环境生态系统功能自我恢复缓慢、甚至很难的根本原因，需辅以人为保育和恢复措施；（4）在未来资源开发过程中，我们应将资源开发与生态环境演化对应关系优化为：基建期-生态环境保护期；过渡期-生态环境保育期；达产期-生态环境建设期；稳产期-生态环境优化期。     

坡面径流含沙量随雨强和坡长的动态过程

坡面径流的含沙特征是研究坡面侵蚀产沙的重要内容。为了研究坡面径流含沙特征及动态过程,揭示坡面径流含沙量随雨强和坡长的复合关系。采用人工模拟降雨的方式,通过不同坡长和雨强的组合试验,基于跨雨强和跨坡长的综合性分析思路,对特定坡度(20°)下,5个坡长(1,2,3,4,5m)13个降雨强度的试验监测数据进行了分析。结果表明:(1)坡长不同,含沙量与雨强的相关性不同,以2,3,4m坡长含沙量随雨强增加的规律性最明显,5m坡长的相关性最差,1m坡长的直线相关性较好,但增长斜率很小,由此可推得,研究坡面径流含沙量随雨强变化时,以2~4m坡长的试验槽较为适宜;(2)含沙量随产流历时总体上呈现出波动递减的趋势。含沙量波动特征值在2~4m坡长范围内波动性小而波动频率大,在1,5m坡长的波动性大但频率小。坡面径流含沙量变化的频率远大于河川径流含沙量的变化频率,即稳定性较差;(3)含沙量与主要水文要素和水力学特征参数的拟合都呈现出极显著相关性,流速、流量和剪切力是影响含沙量波动的重要因素。