用遥感技术评价花岗岩母质土的侵蚀程度

本研究通过分析1953年(1:40 000),1974年(1:15 000)和1981年(1:40 000)的黑白航空照片及1986年12月12日拍摄的定位跟踪人造卫星图像,调查了泰国春武里和罗勇省花岗岩母质土,其面积为205km~2,评价了该地的土壤侵蚀程度.由这些图片勾绘出了各种沟谷组成的水系和土地利用现状,为了收集资料和修改图件对地面实物作了调查.对沟谷形态作了描述和测量,还观察了土壤剖面,采集了土样,对土壤结构和容重作了分析.分别由航空照片和定位及跟踪卫星假彩色合成像片上解译得出了原土地利用类型和1986年的土地利用类型.1953年的土地利用状况大都是茂密的森林,但后来一下子变成了集约种植的农作物,特别是1974年和1981年都是木薯种植园.然而1986年扩大了橡胶和果树等多年生作物的栽培面积.从1974年和1981年的航空像片可以很清楚地检测出由加速侵蚀形成的细沟和沟谷,这是缺乏水土保持设施的不合理耕作方法引起的.这些细沟和沟谷可由航空照片上的数量和定位及跟踪卫片图像上出现的图像单元归类.花岗岩母质土呈灰色到橘黄色,地表土为砂壤土或壤质沙土,亚表土为橘红色,土质为砂粘土.土壤有微酸性反应,据鉴定,脆底上层在地表以下20～40cm处.沟谷从1953年开始发育,并确定了该区的水土流失特点,其侵蚀模数为439～1480t/km~2·a.本?     

花岗岩风化壳崩岗侵蚀剖面风化强度和粒度分布特征

结合粒度法和化学风化指标法分析了花岗岩风化壳崩岗侵蚀剖面,结果显示:（1）粒度组成以粉砂砾组分最多,平均值为52.52%,砂砾组分为38.38%,黏粒组分最少,平均值为9.09%。4~63 μm粉砂粒组分分别与<1 μm细黏粒组分、<4 μm黏粒组分正相关性较好;>63 μm的砂砾组分与中值砾径呈显著正相关性,与<1 μm细黏粒组分、<4 μm黏粒组分、4~63 μm粉砂粒组分呈显著的负相关性。剖面580~780 cm深度可能是崩岗侵蚀起源区域。（2）化学蚀变指数CIA、风化淋溶系数BA、残积系数Ki和退碱系数Bc一致表明,崩岗侵蚀剖面的化学风化程度高。风化强度从底部往上呈现先小幅度递减而后波动递增的变化趋势。（3）风化参数指标和粒度线性相关性分析得知,化学风化作用强度增强,<1 μm细黏粒组分、<4 μm黏粒组分、4~63 μm粉砂粒组分增加,>63 μm砂砾组分减少。化学风化作用减弱,<4 μm黏粒组分、4~63 μm粉砂粒组分减少,>63 μm砂砾组分增多。     

南方风化花岗岩坡地产流过程与侵蚀率模拟研究

采用室内人工降雨模拟方法研究了不同坡度(5°,8°,15°,25°)和降雨强度(1.0,1.5,2.0,2.5 mm/min)对南方风化花岗岩坡地土壤侵蚀特征的影响。结果表明,径流量和径流率均随降雨强度的增大而增大,但随坡度的增大而减小。径流入渗率与坡度呈极显著正相关(r=0.660,p<0.01),而随着降雨时间的延长呈现出3个不同阶段的变化:初始全渗阶段、快速下降阶段和相对稳定阶段。降雨强度对径流量的影响比坡度更明显。平均产沙浓度与坡度呈极显著正相关(r=0.694,p<0.01),而其与降雨强度之间的关系取决于坡度条件。土壤侵蚀率随降雨延长呈先增后减趋势,整体上与坡度和降雨强度呈正相关(r>0.580,p<0.05)。土壤侵蚀率和径流率在陡坡上呈线性关系(R^2>0.861),在缓坡上呈幂函数关系(R^2>0.966)。最后采用修正的典型土壤流失方程模型来预测土壤侵蚀率,发现模拟值的变化趋势与实际测量值接近,表明该修正模型在研究区具有一定的适用性。研究结果可以为风化花岗岩地区的土壤侵蚀率研究提供数据支撑,对进一步理解土壤侵蚀过程有着重要的意义。     

基于三维激光扫描技术的花岗岩风化土体侵蚀表面特征研究

选择湖北通城花岗岩发育较典型、质地差异较大的粘壤土和砂质土为研究对象,设计室内试验小区,进行3场人工模拟降雨,利用三维激光扫描技术对土壤表面侵蚀形态的微观变化及过程进行高精度、实时监测,从形态学上探讨了土壤侵蚀过程及分布特征。结果表明:(1)三维激光扫描仪及其配套的软件能准确地测量降雨前后2个坡面的土表微域DEM。结合ArcGIS软件对DEM进一步分析,计算了降雨后土壤侵蚀体积与土壤流失量,且3场人工降雨试验测得的试验误差均低于5%。经过精度验证表明,三维激光扫描仪可应用于坡面产流产沙研究,且测算精度较高;(2)将DEM导入到ArcGIS中进行分析处理,获取了坡面侵蚀后的微地形坡度变化,分析得出高级别的坡度主要分布在坡底,说明坡底以上土体表面遭受侵蚀的面积较少,在坡底部易形成冲沟;一次降雨后粘壤土和砂质土的1,2级的栅格比例分别减少了19.26%和12.39%,说明砂质土在降雨时土壤的侵蚀速度更快。后2场降雨中侵蚀速度趋于稳定;(3)获取了坡面侵蚀后的微地形粗糙度变化,分析得出在第1场降雨中土壤含水率较小时,粘壤土粗糙度的增幅为14.29%,砂质土则为11.32%,粘壤土的增幅高于砂质土;在第2,3场降雨中土壤含水率达到饱和时,砂质土粗糙度的降幅分别为3.39%,4.24%,粘壤土则分别为3.33%,4.17%,砂质土粗糙度的下降速度较大,侵蚀速度大于粘壤土。试验定量研究了土壤侵蚀形态的微观变化,可以为花岗岩区域土壤侵蚀监测提供技术支撑。     

不同雨强和坡度下侵蚀性风化花岗岩母质坡地产流产沙特征

为研究解决南方侵蚀性风化花岗岩地区的水土流失问题,该文采用室内人工模拟降雨方法研究了不同降雨强度(30,60,90,120,150 mm/h)和不同坡度(5°,8°,15°,25°)条件下的风化花岗岩残积坡地的土壤侵蚀过程。结果表明:1)坡面径流的初始产流产沙时间都随着坡度和雨强的增大而提前;2)坡面径流量与坡度之间不呈简单的正相关关系,径流系数随雨强的变化呈现指数相关关系,入渗率在雨强为30~120 mm/h之间在坡度8°左右出现极大值;3)侵蚀产沙量随坡度和雨强的增大而增大,其与坡度之间的关系可以用幂函数表示,决定系数均达到0.815,与雨强之间为指数函数关系,决定系数均达到0.889以上;4)水力侵蚀对泥沙具有分选性,径流侵蚀挟带泥沙中的粉粒、黏粒以及细砂粒含量较多;5)坡度和雨强对于侵蚀产沙量的综合影响可以用线性相关方程来比较准确地描述,对产沙量的影响权重排序为:含沙量雨强径流系数坡度。     

花岗岩风化土物理特征曲线间的相关性研究

花岗岩风化壳水分及收缩特性的研究是花岗岩土体稳定性评价及侵蚀机理研究的基础。通过Van Genuchten(VG)模型对不同风化程度的花岗岩土壤的颗粒累积分布、土水特征曲线和收缩特征曲线进行拟合,分析曲线拟合参数间以及这些参数与基本物理性质间的线性及非线性相关关系。结果表明:VG模型可以很好地用于不同风化程度花岗岩风化土的颗粒组成、土水特征与收缩特征的拟合与预测;曲线拟合参数间具有一定的线性相关关系;曲线拟合参数与基本物理性质间具有一定的线性相关关系,其中土水特征曲线参数与土壤质地以及容重线性相关性较高,收缩特征曲线物理参数与基本物理性质间的线性相关性较收缩特征曲线其他参数高。此外,曲线拟合参数间以及这些参数与基本物理性质间具有一定的非线性相关关系,而关系多为二次、三次非线性相关。根据花岗岩风化土颗粒组成状况及其基本物理性质对其水分特征曲线及收缩特征曲线进行预测具有一定的可行性。     

花岗岩侵蚀区不同水土流失治理模式下的植物多样性特征

[目的]对比不同治理模式治理模式下植物群落结构及其多样性差异,为水土流失治理与植被恢复提供科学依据.[方法]以江西省兴国县塘背小流域为研究区域,选取果园开发(模式A)、生态恢复(模式B)为水土流失主要治理模式,以次生林、未人为治理样地(对照,CK)作为对照样地,采用群落学样方调查法,调查分析各林地植物群落的物种组成、群...     

崩岗边坡失稳的岩石风化膨胀机理探讨

针对用非特殊岩土边坡失稳结合沟谷侵蚀的机理来解释崩岗形成机理及发育过程的不足,结合国外对超压密岩土边坡失稳机理的研究,提出了崩岗的边坡失稳可能与花岗岩风化膨胀有关的观点。建议尽快开展花岗岩风化膨胀基础研究和花岗岩风化膨胀对崩岗治理的影响与崩岗小流域治理应用研究,以提高崩岗治理的科技水平。     

花岗岩侵蚀区坡面工程措施的研究

选择水平台地、反坡地、水平沟、撩壕四种坡面工程措施与未采取工程措施进行5×5拉丁方设计。对各小区的植物生长状况,0～60cm上壤含水量统计分析及多重比较,结合各自的拦蓄效果的研究,认为实施水平沟是花岗岩侵蚀区治理的最佳工程措施,撩壕效果较佳,采取的反坡地和水平台地其效果不如水平沟和撩壕好。     

花岗岩红壤丘陵区崩岗侵蚀对农田的危害及治理

以野外实地调查结果为依据,按照形态特征将崩岗分为集水区、崩岗体和洪积扇区3个区域,在阐述崩岗侵蚀对各区农田危害的基础上,提出了相应的防治措施：集水区对农田的危害主要为减少农田面积、降低农田肥力和导致农田缺水,防治措施主要为修建截水保水工程;崩岗体对农田的危害主要为掩埋或直接冲走农作物,导致农田缺水,防治措施主要为修建护坡工程、排水工程,削坡开梯后对梯面临空面的固定和对土壤的熟化;洪积扇区的危害主要为大量洪积物冲入农田砂化土壤和破坏水利设施,防治措施主要为改善土壤结构、培肥土壤、兴修水利设施。     

花岗岩红壤侵蚀退化地不同治理模式土壤抗蚀性评价

为探究花岗岩红壤侵蚀退化地不同治理模式对土壤抗蚀性的影响,通过野外调查与室内外试验,以长汀县封禁（M1）、乔灌草混交（M2）、全坡面播草（M3）、低效林改造（M4）、条沟草灌带（M5）这5种治理模式的土壤为研究对象,选取开垦地（CK1）和裸露地（CK2）为对照,利用主成分分析法揭示土壤抗蚀性主要影响因子,并结合灰色关联分析和耦合分析对土壤抗蚀性进行综合评价。结果表明：（1）不同治理模式的土壤抗蚀性由强到弱依次为M5 > M2 > M3 > M4 > M1 > CK2 > CK1;（2）> 0.25 mm水稳性团聚体含量和有机质含量是影响土壤抗蚀性的主要因子;（3）土壤抗蚀性与土壤理化性质的灰色关联度较高（0.696）,M3的土壤抗蚀性与土壤理化性质之间系统耦合度最高（0.883）。研究结果为花岗岩红壤侵蚀退化地的水土流失治理及生态恢复提供科学依据。     

不同坡度条件下的全风化花岗岩回填土边坡生态防护措施

生态防护措施是治理全风化花岗岩回填土边坡坡面侵蚀的有效手段,以中缅油气管道龙陵段全风化花岗岩回填土边坡为研究对象,通过室内人工模拟降雨试验,在坡长相同的情况下,选择不同坡度(10°,20°,30°和40°),相同雨强(220 mm/h)的4种水土保持措施(工程措施、植物措施、工程+植物措施和工程+耕作措施)来分析坡面土壤侵蚀的变化规律并计算产流率和产沙率,评价其防治效果。结果表明:(1)不同坡度所设置的防护措施均能起到减流减沙的效果,最佳水土保持措施为工程+植物措施。(2)≤10°边坡在裸坡条件下坡体基本稳定,不需要任何防护措施;10°~20°,20°~30°边坡分别在植草(覆盖率100%)和植草+坡面截排水措施下的护坡措施效果较好,＞30°边坡必须在有固坡措施的基础上,坡面设置生物措施方能有效治理坡面侵蚀问题。(3)坡度的阈值不是固定不变的,坡面防护措施越复杂,阈值越大;且在不同的防护措施条件下,坡度对坡面累积产沙量影响最大。     

花岗岩坡地土壤侵蚀强度分级参考指标探讨

根据实测资料建立了花岗岩坡地土壤侵蚀强度模型,并对土壤侵蚀强度分级标准进行了讨论,认为2OOt/km²为土壤允许侵蚀量较合适。在此基础上建立了土壤侵蚀强度分级参考指标系统。该指标是以侵蚀量为基础的,且各指标在野外获取容易,所以该土壤侵蚀强度分级参考指标可以在条件相似的广大南方花岗岩地区推广试用。     

植被覆盖坡面土壤侵蚀的水动力学机理

[目的]研究植被覆盖坡面土壤侵蚀发生的动力学机制,为揭示华北土石山区植被覆盖坡面侵蚀机理提供理论支撑。[方法]从坡面径流水动力学特性出发,基于人工模拟降雨的方法,定量研究油松、侧柏、栓皮栎和酸枣覆盖坡面径流水动力学过程和侵蚀过程的相互关系。[结果]侧柏覆盖坡面的产流量最大,平均总产流量为56.85 L。而产沙量最高的则是栓皮栎覆盖坡面,平均总产沙量高达1 189.15 g。各植被覆盖坡面径流流速范围为0.803±0.213～4.276±0.430 m/min。栓皮栎覆盖坡面径流流速最快,平均流速为2.930 m/min。4种植被覆盖坡面径流雷诺数和弗劳德数范围分别为7.271～62.630和0.177～0.900,径流雷诺数与弗劳德数均随着降雨强度的增大而增大。[结论]坡面植被覆被具有良好的减流减沙效果。植被覆盖坡面径流水动力学要素与产沙率密切相关,是预测土壤侵蚀过程的重要因子。     

施用保水剂对花岗岩红壤坡面侵蚀过程的影响

南方花岗岩普遍存在红壤颗粒粗、物理特性差、保水保肥能力弱、水土流失严重等问题.为了探讨施用保水剂对花岗岩红壤坡面防治水土流失的作用,通过模拟降雨试验和室内分析试验,研究层施(K1)、沟施(K2)、混施(K3)保水剂和不施保水剂(CT)条件下坡面的侵蚀过程.结果表明:3种保水剂施用方式下,花岗岩红壤坡面初始产流时间较对照...     

黄麻土工布覆盖对花岗岩红壤表土坡面侵蚀特性的影响

[目的]探究黄麻土工布覆盖条件下花岗岩红壤表土坡面侵蚀特性,为花岗岩红壤区坡面土壤侵蚀防治提供科学依据。[方法]通过室内模拟降雨试验,在2个坡度(5°和15°坡度)、3种密度(无覆盖,6 cm×6 cm及3 cm×3 cm网格)的黄麻土工布覆盖条件下,研究极端降雨条件下(90 mm/h)花岗岩红壤表土的坡面侵蚀特性,并观测径流系数、土壤侵蚀速率、泥沙颗粒变化规律及富集率等指标。[结果]坡面径流随降雨历时增加而增加,土壤侵蚀速率则相反,表明侵蚀过程是一个分离受限的过程。和对照组相比,黄麻土工布覆盖在不同试验条件下都具有明显的减流减沙作用。另外,由侵蚀泥沙的粒径分选规律可知,坡面土壤中的黏粒和粉粒大小的颗粒倾向于被优先选择性搬运,其结果致使坡面石英粗颗粒富集,在缓坡(5°)与高密度黄麻土工布覆盖条件下(3 cm×3 cm网格)尤为突出。坡面石英粗颗粒随降雨历时增加不断富集进一步增加了原位坡面的侵蚀抗性,产生了土壤侵蚀速率随降雨历时不断降低的现象。[结论]高密度黄麻土工布的覆盖能够有效地减流减沙,增加原位坡面抗蚀性,是一种有效的水土保持措施,在今后的土壤侵蚀防治和劣地恢复工作中应该被重视。     

连续降雨作用下褐土坡面侵蚀及其水动力学特征

为研究在长时间降雨侵蚀过程中北京褐土坡面侵蚀特征及其水动力学机制,通过室内人工模拟降雨试验,分别在60,90 mm/h雨强下对褐土坡面进行连续10场次降雨试验,探讨了坡面侵蚀过程中的产流产沙特征及其与水动力学参数间的关系。结果表明:(1)在雨强及次降雨量较一致的条件下,随降雨场次增加坡面次降雨产流量变动较小,而次降雨产沙量变化较大,60,90 mm/h雨强下次降雨产沙量的变异系数为23.94%和59.88%,且第10场降雨的产沙量仅为第1场降雨的59.74%和22.28%;(2)连续降雨条件下,平均次降雨产沙速率随雨强增大而增大,径流含沙量随降雨时间呈幂函数下降趋势;(3)受褐土坡面细沟形态变化和土壤粗化的影响,60,90 mm/h雨强下坡面径流平均流速分别随降雨时间呈指数函数和幂函数下降趋势,弗劳德数亦表现出相同趋势;坡面径流阻力系数随降雨历时均呈对数函数增加;(4)长时间降雨侵蚀条件下径流含沙量与平均流速、弗劳德数、阻力系数、径流功率相关关系极显著,其中平均流速是径流含沙量变化过程中与其关系最为密切的水动力学参数,径流含沙量的变化深刻受到坡面径流平均流速的动力作用过程影响。     

鄂东南花岗岩红壤不同土层侵蚀过程

为了探讨不同降雨动能条件下花岗岩红壤各层次(淋溶层、淀积层、母质层)在坡面侵蚀过程中的产流产沙特征,研究采用室内人工模拟降雨试验方法,对其水动力学参数变化特征及其与土壤侵蚀速率之间的定量关系进行了研究。结果表明:(1)降雨动能对各层次土壤坡面的产沙产流特征影响显著。随着降雨动能增加,各层次土壤初始产流时间不断递减,且径流含沙量和总产沙量均不断增大;(2)各层次土壤之间的侵蚀规律差异显著。初始产流时间、径流含沙量及总产沙量均表现出显著差异; 通过回归分析,发现土壤侵蚀速率与降雨动能之间有良好的线性关系;(3)水流功率和单位水流功率与土壤侵蚀速率均呈显著的相关性,且能够用幂函数准确地描述它们之间的关系,引入土壤黏粒含量可使得模型更加可靠,在实际应用中有更广的应用范围和现实价值。综上,降雨动能和土壤质地对花岗岩红壤坡面侵蚀的形成和发展过程具有显著影响。