黄土丘陵沟壑区山坡道路防蚀措施初步研究

山坡道路连接农田、果园 ,对山区经济发展有重要作用。黄土高原山坡道路存在严重的水土流失 ,侵蚀方式主要有沟蚀、泻溜、崩塌、陷穴、悬沟侵蚀与滑坡等。山坡道路网应按照小流域综合治理规划合理布置 ,其主要防护措施 :①修筑梯田 ,防止坡面径流冲刷道路 ;②将路面整修成拱形以分散径流 ;③在道路内侧修蓄水窑窖 ,拦蓄径流 ;④路面及边坡栽植草灌 ,防止雨水冲刷     

坡面水土流失比尺模型相似性的试验研究

通过不同比尺的系列模型试验,为坡面水土流失的比尺模型相似性研究,提供了原型和模型的降雨-产沙资料。试验结果表明,坡面产沙浓度随时间的变化有较强的紊动性,因此建议采用经验回归的方法率定降雨产沙的比尺关系;原型和模型的侵蚀产沙量都与雨强成幂函数相关,其雨强系数随模型几何比尺的增大而减小,而雨强指数的大小与坡面几何尺度的大小无关。     

降雨强度和坡度对黑土区土质道路路面侵蚀特征的影响

选取3种东北黑土区有代表性的侵蚀性降雨(60,90,120mm/h)和3个典型坡度(3°,5°和7°),采用模拟降雨试验方法,研究不同降雨强度和坡度下黑土区土质道路路面径流量、侵蚀量以及产流产沙过程的变化特征。结果表明:不同降雨强度和坡度试验处理的径流量主要变化于56.3~61.8mm;而路面侵蚀速率随降雨强度和坡度的增加分别增大1.8~11.0倍和1.2~10.0倍,且二者相互促进,共同影响土质道路路面土壤侵蚀。此外,降雨强度对黑土区土质道路路面产流率变化过程的影响明显,而坡度的影响较小。随着降雨强度和坡度的增加,含沙量均明显增大,且波动幅度逐渐增强。可见,降雨强度和坡度对黑土区土质道路路面侵蚀影响显著,可以通过消减雨滴动能以及改变路面性质防治道路水土流失。     

黄土高原第四纪期间水土流失的地质记录和基本规律

黄土高原保存有许多第四纪期间水土流失的地质记录,这些记录表明,50万年以来,黄土高原至少有5个水土流失十分强烈的时期,它们分别出现在0.70～0.50Ma B.P、0.2～0.25Ma B.P、0.14～0.08Ma B.P、0.01～0.015Ma B.P和0.006～0.002Ma B.P等气候温暖湿润的阶段,说明影响黄土高原水土流失的主要原因是气候条件。     

深入研究黄土高原土壤侵蚀规律

我国水土保持工作者,从20世纪50年代开始对黄土高原土壤侵蚀规律进行研究,目前已取得大量卓有成效的成果。但相对于黄土高原水土流失治理和黄河水沙调控体系建设与运行的新要求,仍显不足。同时,与欧美国家同类研究相比,无论从组织方式、模型物理机制反映,还是从模型运行基础支持等方面都存在不小的差距。因此,当务之急应进一步明晰需求,设定目标,组建并稳定攻关团队,借助科学研发手段,对黄土高原土壤侵蚀规律进行深入研究。     

黄土道路侵蚀过程模拟试验研究

黄土地区土质道路侵蚀强烈,严重影响当地的生产与交通事业。开展黄土道路侵蚀研究,对于黄土地区水土保持与生态经济建设具有重要意义。采用模拟降雨试验方法研究了黄土道路侵蚀过程,取得了如下结果。(1)道路径流侵蚀发生时间随雨强及坡度的变化皆可用幂函数方程描述;(2)道路径流侵蚀开始时含沙量很高,但很快下降并随降雨历时的延长而逐渐趋于相对稳定;(3)道路侵蚀率变化过程可分为3个阶段:径流侵蚀开始至20min及40min至侵蚀过程结束,侵蚀率随降雨过程的变化较大,20～40min之间基本稳定;(4)道路侵蚀模数随雨强及坡度的变化均可用幂函数方程描述,雨强及坡度对道路侵蚀的综合影响可用二元线性方程描述。     

自然降雨雨型变化对坡面细沟间侵蚀的影响

通过野外微小区原位观测试验,基于降雨过程中降雨的集中时段对2017—2021年34次侵蚀性降雨雨型进行划分,系统分析雨型变化对黄土坡面细沟间侵蚀的影响及坡度效应。结果表明:研究区以前期型降雨为主,占总场次的52%,中期型和后期型降雨各占24%。中期型降雨对总产流量的贡献(25.56%±3.83%)显著低于前期型(36.70%±2.07%)和后期型(37.74%±4.01%)(p<0.05)。不同雨型场均径流量依次为后期型>中期型>前期型,后期型和中期型降雨显著高于前期型。而降雨的场均产沙量则表现为后期型>前期型>中期型,且后期型降雨显著高于中期型(p<0.05)。雨型对细沟间侵蚀影响的坡度效应变化不明显,但随着坡度增大,后期型降雨的场均径流量和产沙量均大于前期型和中期型,说明后期型降雨的产流产沙对坡度变化相对较为敏感。次降雨径流量、坡度和降雨参数组合与次降雨产沙非线性拟合中,方程决定系数后期型(0.939~0.942)>中期型(0.776~0.845)>前期型(0.220~0.537),说明区分雨型模拟可提高模拟精度。     

黄土高原北部水蚀风蚀交错区产流条件及径流系数

为了揭示黄土高原北部水蚀风蚀交错区的产流机制并推求径流系数,为该地区地表水资源的深入研究提供基础数据,选取具有黄土高原北部水蚀风蚀交错区典型气象与水文特征的六道沟流域为研究区。通过分析实测水文数据,从机制上分别研究了试验流域在表层土壤（5—10 cm）达到饱和及不饱和条件下的产流过程,在长历时低强度降雨条件下,产流的必要条件是表层土壤达到饱和且雨强≥0.12 mm/min;在短历时高强度降雨条件下,表层土壤未达到饱和状态时,产流的必要条件是降雨强度≥0.52 mm/min;径流系数与平均降雨强度之间存在着显著的正相关关系;以运动波理论的基础方程式结合GIS技术开发了适用于试验流域的分布式降雨—径流数值模型,模型的误差<3%;基于2005—2009年（5 a）的降雨—径流数值计算,得到试验流域在这5 a的平均径流系数为0.11,从而推求出多年平均径流系数为0.10～0.15。     

黄土高原北部水蚀风蚀交错带沟壑地形的降雨反应特性

为揭示黄土高原水蚀风蚀交错带沟壑地形的降雨反应特性,选取该区具有典型水文及气象特征的六道沟流域作为研究区域,基于对所选沟道的沟顶及沟底2005-2009年雨季同期观测降雨数据(38次集中降雨事件)的分析,揭示沟壑地形对降雨反应的特性;通过对典型降雨—径流事件的分析,分别推求长历时低强度降雨以及短历时高强度降雨条件下降雨强度与产流的关系.结果表明:沟顶单次降雨事件的降雨量,3,5,10 min最大雨强及平均雨强均是沟底对应值的1.3倍以上;沟顶单次降雨事件降雨量的3,5,10min雨强各序列标准差均大于沟底对应序列的值;沟顶与沟底的降雨量序列,各时间间隔的最大、平均雨强序列均存在着较高的正相关性,相关系数在0.9以上;表层土壤在饱和及不饱和条件下,产流的必要条件分别是5 min平均降雨强度达到0.12,0.52 mm/min.     

黄土高原沟壑区小型重力侵蚀影响因素分析

小型重力侵蚀是黄土高原沟壑区流域产沙的重要来源.影响小型重力侵蚀的因素很多,根据野外实际观测,研究和讨论了沟道发展阶段、沟坡坡度、土体风化、土体蠕动、植被发育、降雨等因素对小型重力侵蚀的影响.结果表明:沟坡土体的风化和蠕动是小型重力侵蚀的重要影响因素,沟坡坡度是决定小型重力侵蚀特点和强度的主要限制性因素,降雨是小型重力侵蚀的重要触发因素,植被的发育对小型的重力侵蚀有比较明显的抑制作用.     

半干旱黄土丘陵沟壑区沟道侵蚀特征研究

利用遥感、地理信息技术和数理统计方法,选择山西省吕梁市王家沟流域为典型区域,系统分析了半干旱黄土丘陵沟壑区沟道侵蚀特征。研究结果表明:在王家沟流域内共有沟道718条,其中冲沟109条,切沟286条,干沟302条及河沟21条。这4类沟道的发育特征和空间分布特征存在巨大差异;沟道侵蚀是王家沟流域内土壤侵蚀的主要形式,沟道侵蚀面积占总侵蚀面积的56.19%;流域内不同坡度范围内土壤侵蚀强度与沟道类型存在紧密联系。同时,人为因素也对黄土丘陵沟壑区的沟道侵蚀具有重要的影响。     

黄土高原径流林业技术研究

以降水资源环境容量为基础控制林分密度,试验了不同集水技术对林地土壤水环境的改善作用,对林木生长的影响及集水技术的适用性.10年试验研究和大面积示范结果表明,在年降水量410mm左右地区造林,林地坡面经过不同的防渗处理,当每株树具有8m~2的集水面时,可使2m~2的植树带内收集到570～1270mm降水,造林成活率最高达到98%,林木生长量可提高40%～80%.     

Effects of land use on soil erosion and nitrogen loss in the hilly area of the Loess Plateau,China

This study examines the effects of land use and slope angle on runoff, soil loss and nitrogen loss from hillslopes of the Loess Plateau in China. Farmland, wasteland and four forest treatments (sea buckthorn+poplar, immature sea buckthorn, mature sea buckthorn, and immature Chinese pine) were the types of land use that were compared. The results showed that July was the critical period for runoff, soil loss and nitrogen loss from farmland. Farmland was the most susceptible land use. Sea buckthorn+poplar, immature sea buckthorn, and mature sea buckthorn limited the runoff, soil loss and nitrogen loss. Farmland on slopes over 15 degrees should be abandoned because of the high erosion rate and nitrogen loss. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.     

黄土高原典型地区不同植被覆盖下坡面土壤侵蚀阈值研究

为了分析植被覆盖对黄土高原坡面水土流失的影响，量化土壤侵蚀的植被覆盖阈值，基于模拟降雨数据分析了植被覆盖对土壤侵蚀的作用机制，利用绥德、西峰、天水等黄土高原高原典型地区的野外径流小区定位观测资料，探讨了不同覆被类型下植被覆盖控制径流和土壤侵蚀的有效性，确定了不同覆被类型下植被覆盖调控径流和防治土壤侵蚀的植被覆盖下限阈值和上限阈值。结果表明：(1)植被覆盖度的提高增加了土壤入渗、减少了径流量、延缓了径流流速、增加了土壤抵抗侵蚀的能力。(2)坡面径流量随植被覆盖度呈幂函数或指数函数下降，土壤侵蚀量随植被覆盖度呈指数函数、幂函数或者对数函数下降。(3)总体而言，不同地区植被控制土壤侵蚀的下限阈值在20%～30%,上限阈值在50%～70%。(4)土壤质地、植被类型、甚至植被的根系特征对植被控制径流和土壤侵蚀的效益有重要影响。研究结果为黄土高原水土保持工作提供研究依据。     

黄土高原公路弃土场侵蚀规律及其模拟研究

公路弃土场是道路侵蚀的重要单元之一,对其土壤侵蚀机理的研究与模拟是完善道路侵蚀模型、准确预测流域产沙量的基础。通过不同雨强(0.6~2.79 mm/min)的人工降雨实验对不同坡度(19.4%~78.1%)的弃土场坡面及坡度为30.6%的弃土场施工道路的土壤侵蚀规律进行了研究,并提出了弃土场土壤侵蚀预报方法。结果表明:弃土场土壤侵蚀速率与雨强呈较好的幂函数关系;小雨强下容重与侵蚀速率呈正相关,大雨强下容重与侵蚀速率呈负相关;弃土场坡面侵蚀量与坡度呈正相关,但侵蚀量随坡度的变化趋势与陡坡耕地有较大差异;使用EI30、容重及坡度等因子可以较好地预测弃土场土壤侵蚀量。     

黄土丘陵沟壑区不同雨强下坡长对坡面土壤侵蚀的影响

坡长对土壤侵蚀的影响可能随雨强不同而发生变异,采用岔巴沟流域径流场资料对该问题进行了研究。分析了不同雨强范围下坡长对土壤侵蚀的影响,探讨了坡面土壤侵蚀的临界坡长。结果表明,坡长与土壤侵蚀的关系受雨强效应的影响;团山沟坡面坡长与土壤侵蚀的关系在I30高于和低于0.21 mm min-1表现出不同的规律:当I30≤0.21 mm min-1即小雨强范围时,随着坡长从20 m到60 m的增加,土壤侵蚀模数而逐渐减小,此时,土壤侵蚀模数随坡长的变化趋势与径流模数随坡长变化的趋势相同;当I30>0.21 mm min-1即大雨强范围时,随着坡长从20 m到60 m的增加,土壤侵蚀模数先增加后趋于稳定,土壤侵蚀模数随坡长变化的趋势与径流平均含沙量随坡长变化的趋势相同;坡面土壤侵蚀的临界坡长非定值,是关于I30的函数。     

宁南黄土高原坡面土壤侵蚀与影响因子研究

通过对宁南黄土高原不同坡度、不同土地利用模式,坡面土壤侵蚀特征及相关影响因素进行分析,结果表明:不同土地利用方式下,土壤侵蚀量和径流量随坡度增加而增加,土壤侵蚀峰值均出现在6月,6月的径流量和泥沙量平均可达全年的29.42% 、39.95%.土壤侵蚀量以农作利用方式最高,在14°30″下土壤侵蚀量是9°的4.05倍,自然荒坡土壤侵蚀量最低,只有农地利用模式的34.41%.相同坡度条件下,土壤侵蚀量表现为农地＞苜蓿+沙打旺＞小冠花＞自然荒坡,但径流量和泥沙量的变化特征不一致.影响坡面土壤侵蚀的主要因子有次降雨量、雨强、降雨动能和降雨侵蚀力.各因子年间呈波形变动,以雨强和降雨侵蚀力变异幅度最大,可达35.79%～75.86%,次降雨量和降雨动能变异较小,只有25.72%～31.24%.降雨侵蚀力(R)呈单峰型分布,R(EI30)可以描述区域降雨侵蚀特征.在不同土地利用方式下,降雨侵蚀力和径流量、泥沙量之间没有明显相关,而径流量和泥沙量有一定的相关关系.     

甘肃省黄土高原典型小流域侵蚀沟道特征

[目的]对甘肃省黄土高原典型小流域侵蚀沟道的分级分类进行简要研究,为进一步推动该区水土保持和生态治理工作提供理论基础。[方法]在甘肃省第一次全国水利普查结果的基础上,运用GIS技术,采用地貌几何定量数学模型分级方法,定量化分级沟道,并从地质、地貌、大小以及形状对侵蚀沟道进行分类,由此来推断黄土高原区侵蚀沟道的特征。[结果]甘肃黄土高原典型小流域侵蚀沟道主要以Ⅰ级沟道为主,其中丘陵沟壑区主要以半开析、中度割裂、半主沟型为主;高塬沟壑区主要以半开析、中度割裂、支沟型为主。[结论]丘陵沟壑区第五副区沟壑狭窄陡峭,沟道破碎化程度高,水土流失量高,治理难度大,沟道难以利用。     

黄土高原重力侵蚀对地貌因素的敏感性分析

地形属性是影响降雨引发重力侵蚀的形成、演变、分布和危害的重要因素。以延安市宝塔区为例,基于已有文献和调查数据,采用GIS和RS技术,以及改进的增长率敏感系数法对影响黄土高原重力侵蚀的地貌等因素进行敏感性分析。结果表明:(1)坡度对重力侵蚀总量、滑坡侵蚀量和崩塌侵蚀量的影响较大,且都呈正相关关系;重力侵蚀总量、滑坡侵蚀量、崩塌侵蚀量对坡度的敏感系数分别达到60.5,1616.6,89.3。(2)对重力侵蚀总量和滑坡侵蚀量而言,距河流距离、高程是次重要影响因素;而对崩塌量而言,植被覆盖率、坡面曲率是次重要影响因素。(3)研究区域中小型重力侵蚀发生次数较多,大型重力侵蚀发生频数较少,但大型重力侵蚀对侵蚀总量的贡献较大;其中,体积大于100×10^4m^3的大型崩滑侵蚀虽然发生频数仅占总数的13%,但其侵蚀量却占重力侵蚀总量的57%。研究结果可为黄土高原地区水土流失综合治理及生态恢复提供参考依据。     

黄土高原坡沟系统径流水动力学特性试验

为了研究坡沟系统中坡面与沟道之间的侵蚀产沙关系,该研究采用双坡段（坡面和沟坡）组合模型,通过室内放水冲刷试验,结合REE示踪技术,研究了黄土高原地区径流的水动力学特性。结果表明：在试验流量范围内,坡沟系统径流雷诺数变化位于342.3～858.8之间,且变化幅度随冲刷历时的增大而增大;弗罗德数变化位于1.36～8.92之间,且具有时空分异特征。相同流量下,坡沟系统的坡面径流流速沿程有先增大后减小的趋势,在从坡面向沟坡过渡时,各流量下的流速均达到极小值,进入沟坡以后,流速又开始增大。当流量相同时,Darcy-Weisbach阻力系数和曼宁糙率系数沿程均呈先减小后增大然后再减小的趋势。该研究为黄土高原坡沟系统侵蚀产沙模型的建立提供理论依据。