干热河谷植被覆盖对雨季地表径流和土壤水分的影响（摘要）

[目的]研究干热河谷植被覆盖对雨季地表径流和土壤水分变化的影响。[方法]对云南省元谋县的金沙江段干热河谷植被覆盖坡面及裸地进行雨季地表径流和土壤含水量的连续观测,并对观测数据进行统计学分析。[结果]植被覆盖能够显著减少地表径流量,对照小区（裸地）地表径流量是植被覆盖小区的22倍;植被覆盖下0～180cm土壤含水量比裸地增加37.6%;植被覆盖提高了土壤深层含水量的稳定性,并保持土壤物理性质稳定;不同深度土壤不仅水分含量差异显著,而且土壤水分含量变化也明显不同。[结论]坡面植被覆盖能够明显改变土壤水文,维持土壤水分含量在较高水平,特别是20cm以下的土层。     

干热河谷植被覆盖对雨季地表径流和土壤水分的影响

[目的]研究干热河谷植被覆盖对雨季地表径流和土壤水分变化的影响。[方法]对云南省元谋县的金沙江段干热河谷植被覆盖坡面及裸地进行雨季地表径流和土壤含水量的连续观测,并对观测数据进行统计学分析。[结果]植被覆盖能够显著减少地表径流量,对照小区（裸地）地表径流量是植被覆盖小区的22倍;植被覆盖下0-180 cm土壤含水量比裸地增加37.6%;植被覆盖提高了土壤深层含水量的稳定性,并保持土壤物理性质稳定;不同深度土壤不仅水分含量差异显著,而且土壤水分含量变化也明显不同。[结论]坡面植被覆盖能够明显改变土壤水文,维持土壤水分含量在较高水平,特别是20 cm以下的土层。     

伊犁河流域坡面径流侵蚀试验研究

通过野外径流小区实地放水冲刷试验,研究伊犁河流域大豆坡地与裸地在不同放水条件下土壤水分变化及大豆减流减沙效应,并运用水力学理论分析坡面径流水力学参数特征。结果表明:大豆与裸地土壤入渗率随放水流量的增加呈现递增的趋势,与裸地相比,大豆坡面入渗率增加20%,产沙时间晚于裸地8 min左右;大豆坡面较裸地具有显著的减流减沙效应,输沙率减少93.6%,径流系数减少63.5%左右,其削减径流作用明显弱于减沙效应;随着放水流量的增加,大豆与裸地输沙率均呈递增趋势;坡面径流平均流速、径流深、雷诺数、Darcy-Weisbach阻力系数逐渐增大,弗劳德数逐渐减小,流速与流量呈幂函数关系,水流为层流、急流状态。     

江西红壤缓坡地壤中流影响因素分析

针对地表植被覆盖、死地被物敷盖、裸地3种类型的坡面,采用径流小区试验方法,研究江西红壤表层(距地表30 cm)、底层(距地表60 cm)壤中流及地下径流(距地表105 cm)特征,运用数理统计方法分析壤中流流量、流速、历时与降雨、径流因子的相关关系。结果表明:1.与裸地相比,百喜草覆盖、死地被物敷盖显著增加壤中流量,2种措施都延长壤中流历时;2.壤中流量与雨量、雨强、降雨历时、初渗雨量呈正相关关系,覆盖、敷盖小区壤中流量受雨量影响较大,而裸地小区壤中流量受雨强影响较大;3.表层壤中流历时与降雨因子有较好相关性,而底层壤中流历时与降雨因子相关性很差;降雨历时对壤中流历时影响最大,降雨量影响最小;4.壤中流流速与因子的关系受措施及土层深影响,在植被覆盖、死地被物敷盖小区表层与雨量相关性最好,在裸地表层与雨强相关性最好。在各小区底层流速均与降雨历时相关性最好;5.裸地地表径流量与壤中流量相关关系不显著,在采取2种措施后,地表径流量与壤中流量呈线性正相关关系。随地表径流量的增大,覆盖措施壤中流量增大幅度大于敷盖措施。     

元谋干热河谷坡面造林整地截流减沙作用研究

选择元谋干热河谷地区典型区段,采用坡面径流小区观测方法,以自然荒草丛坡面为对照,研究在自然降雨条件下,反坡梯田整地、水平阶整地两种造林整地方式对坡面径流泥沙的截流减沙作用。结果表明,反坡梯田和水平阶造林整地对地表径流的拦蓄都具有很好的作用,但反坡梯田整地方式比水平阶拦蓄径流能力更强,观测期反坡梯田整地和水平阶整地比自然坡面产流量分别减少71．42％和33．68％,产沙量分别减少56．02％和38．57％;实施造林整地措施后,随着时间的推移,产流产沙量越来越少,单场暴雨或特大暴雨对拦蓄径流和拦截泥沙效果起主导作用。     

太行山土石山区典型植物措施水土保持效应

基于山西省平顺县白马小流域标准坡面径流小区的观测试验,以裸地作为对照,运用统计学分析方法,对不同降水量和降雨强度下典型植物措施坡面的产流产沙量进行对比,同时分析各坡面的土壤含水率变化情况,研究太行山土石山区典型植物措施坡面的产流产沙规律和降雨对坡面土壤含水率的影响。结果表明:(1)大雨和暴雨是造成各坡面水土流失的主要降雨类型;在中雨强和高雨强条件下,各坡面径流小区的产流量占总产流量的71.94%~73.60%,产沙量占总产沙量的80.78%~90.35%。(2)在各降雨类型条件下,各坡面的产流产沙量为:裸地自然荒坡人工草地灌木林地乔木林地,灌木林地和乔木林地的产流产沙最少,能够有效防治该地区的水土流失。(3)各坡面径流小区的土壤含水量变化趋势基本一致,其变化趋势与降雨分布有很好的一致性,土壤含水率变化受降雨影响明显。     

江西红壤缓坡地壤中流特征研究

以地表植被覆盖、死地被物敷盖、裸地三种类型的坡面为研究对象,采用径流小区试验方法,研究江西红壤表层(距地表30 cm)、底层(距地表60 cm)壤中流及地下径流(距地表105cm)特征,结果表明:1.壤中流量占降雨量0.92%~3.23%;2.基流占总径流量的50%以上,地表植被覆盖良好或死地被物厚度较大时,基流占总径流量的90%以上,壤中流量排序为覆盖>敷盖>裸地;3.地表植被覆盖、死地被物敷盖小区壤中流量分别是裸地壤中流量的2.45倍和3.52倍,两种措施都延长径流历时,减小洪峰流量;4.覆盖小区底层壤中流量小于表层壤中流量,而其他两个小区底层壤中流量大于表层壤中流量;5.壤中流季节分布以春夏较大,冬秋较小,但敷盖地块表层、裸地底层例外。     

麦糠基质草坪水土保持效果研究

室内人工降雨条件下,对麦糠基质草坪的产流、产沙规律进行了试验研究.结果表明:麦糠基质草坪盖度对坡面出流时间影响显著,随着麦糠基质草坪盖度的增加,坡面径流的出流时间延迟,在降雨强度为1.0mm/min,坡度5°条件下,草坪盖度由裸地增大至80%时,出流时间由4.42min变为12.88min;坡面产流量和产沙量随着麦糠草坪盖度的增大而减少,在坡度30°,降雨强度为0.5mm/min、1.0mm/min、1.5mm/min条件下,30%、55%、80%盖度的草坪的产流量与裸地相比,分别减少了30%、40%、70%以上,与裸地相比,产沙量减少均达到90%以上.研究表明,麦糠基质草坪可有效延迟产流时间,减流、减沙作用明显,具有良好的水土保持效果.     

西南喀斯特地区不同覆被下产沙、产流特征分析——以贵州省关岭县为例

为了揭示西南喀斯特地区不同覆被下产沙、产流特征,选取贵州省关岭县典型喀斯特地区为研究对象,利用不同覆被下野外径流小区径流和泥沙观测数据与降雨特征资料,开展喀斯特地区不同覆被下产沙、产流特征研究。结果表明:研究区年降水总量1 039.7 mm、降雨时间183 d,降雨多以小雨形式产生,并计算得出侵蚀性降雨总量占50%左右;各径流小区坡面产流产沙特征与降雨的年内分布密切相关,相关性以经果林最大,水保林次之,撂荒草地最低;不同植被覆盖下降雨的产流产沙特征差异显著,以灌木为主的水保林减沙减流效果明显,其坡面产流产沙明显低于经果林和撂荒地;3种覆被方式下产流量与产沙量相关性较好。     

华北典型山区坡地径流的退水过程研究

通过位于北京市怀柔区东台沟的华北山区典型坡面径流场内人工模拟降雨实验,分别讨论了地表径流、壤中流和基岩风化带出流共3层的退水特征,三者比较结果表明,壤中流最早开始退水,其退水历时最长,流量最小;地表径流的退水一般受降雨和地形地貌的影响,雨停后迅速消退;基岩风化带出流通常在地表径流退水的后半段开始.影响因子分析表明,降雨历时与地表径流的退水流量呈幂函数变化趋势;雨强与地表径流的退水流量呈对数变化趋势;雨强与壤中流和基岩风化带出流的退水流量之和呈线性变化趋势.雨强还影响退水流量在总径流量中的分配比例.地表径流、壤中流和基岩风化带出流的退水流量分别占总流量的7.8%、1.7%和5.9%.当雨强1.5 mm/min时,随雨强增加地表径流退水量的比例呈直线增加趋势,雨强2 mm/min时地表径流退水量所占比例反而下降.基岩风化带出流的退水流量所占比例呈幂函数逐渐下降的趋势,壤中流的比例一直较小.计算结果表明,该区退水常数可以分地表径流退水和壤中流-基岩风化带退水共2层,其值分别为0.75和0.94这一结果为进一步研究坡面水文过程乃至流域的退水过程提供了参数.      

暴雨条件下不同林型对坡面径流过程的影响

为研究暴雨条件下不同林型对坡面径流及径流过程的影响,采用野外定位观测与室内试验相结合的方法,分析了北京山区典型小流域不同植被下坡面上的径流及其过程特征。结果表明,不同林型对地表径流、壤中流的影响存在差异。各径流小区产流时间和滞后时间有明显差异,其中灌木林产流时间明显早于乔木林,其滞后时间也明显小于其他3个乔木林径流小区。4种林型下的地表径流产流过程与降雨过程有明显的相似性,说明产流过程主要受降雨这个起源动力的影响,而不同林型则主要影响其发生、结束时间和产流量,而对整个产流过程曲线的影响不大。相对于降雨和地表径流,各径流小区的壤中流产流过程曲线表现均相对平缓,且产流开始时间和过程曲线明显滞后于降雨和地表径流的过程曲线,这主要因为土壤的缓冲作用所致。     

元谋干热河谷新银合欢林对降水截流的效应

将元谋干热河谷新银合欢林对降雨的再分配过程分成了林冠截流、枯落物截流、土壤截流和地表径流4个层次,对其降水截流效应进行了研究。结果表明:林冠最大截流量为8.1 mm,平均截流量为4.5 mm,最大截流率为56.1%,平均截流率为32.6%,当降雨量大于20 mm时,截流率随着降雨量的增大而迅速下降。林内枯落物最大持水量为8.14~20.33 mm,平均为12.52 mm,为干重的2倍以上,枯落物截流降雨150.2 mm,占降雨收入的24.48%。土壤最大蓄水量可达219.9 mm,裸地为182.6 mm,土壤截流为219.9mm,占降雨收入的35.82%。新银合欢林地表径流为43.4 mm,占降雨收入的7.07%,而裸地对照区的地表径流为413.2 mm,占降雨收入的70.3%。人工林群落的地表径流比裸地低63.19%。通过林地的层层截流,有效地降低了土壤侵蚀,具有较好的水文效应。     

坡耕地不同水土保持措施对径流泥沙与土壤碳库的影响

自然降雨条件下,采用标准径流小区法,研究了迤者小流域不同水土保持措施试验区水土流失和有机碳的流失特征.结果表明:(1)泥沙作为土壤有机碳流失的重要载体,导致泥沙结合态有机碳的流失量占总有机碳流失量的82.0％以上,最高达97.33％;(2)与裸露荒地(CK)相比,坡面林草措施和等高反坡阶措施均具有一定的蓄水减流和保土减沙效应,其减流率分别为94.47％、61.70％,减沙率分别为94.81％、64.80％;(3)与CK相比,2种坡面措施均具有减少土壤有机碳储量损失的作用,并在一定程度上减缓了土壤有机碳库的负效应.雨季前后,CK坡面小区有机碳储量的减少率达14.39％,明显高于林草坡面3.83％的减少率和反坡水平阶坡面6.25％的减少率.因此,坡面水土保持措施的实施通过改变下垫面及地表微地形,减少坡面径流及径流所携带的泥沙与养分元素,进而减少坡耕地有机碳的输出.     

标准坡面人工草地减流减沙效应及其坡面流水力学机理研究

通过放水冲刷实验,研究草地与裸地坡面土壤水分入渗及产流产沙过程,分析草地减流减沙效益,并从水力学特性剖析草地调控水沙的机理.结果表明:①裸地与草地坡面土壤水分入渗过程均符合Horton入渗公式i=ic＋(i0－ic)e－kt;与裸地相比,草地入渗率增加40％,产流时间推迟2.5 min,径流系数减少28.3％,输沙率减少78.4％.②裸地坡面输沙过程呈高—低—高变化趋势,而草地呈现先增后减趋势.③草地坡面流属于层流中的缓流流态,裸地则属于过渡流的急流流态,说明草地坡面抵抗侵蚀力和泥沙搬运的能力明显强于裸地;草地可明显降低径流流速,增加阻力系数和曼宁糙率系数,但对径流深度影响不明显.      

鲁中南山区侵蚀性降雨及典型作物对坡面产流产沙影响研究

为研究降雨量、降雨历时、降雨强度等降雨因素及典型作物对坡面产流产沙的影响，基于K-均值聚类分析法对山东省泰安市东周小流域2014-2020年77次侵蚀性降雨进行分类，并进一步分析不同降雨类型下不同作物产流产沙特征及对各降雨指标的响应.结果表明：(1)研究区侵蚀性降雨可以分为Ⅰ型(小雨量、短历时、大雨强)、Ⅱ型(大雨量、长历时、小雨强)、Ⅲ型(中雨量、中历时、小雨强)3类.各降雨频率为67.53%,3.9%,28.57%,占研究期内总降雨量的44.2%,14.02%,41.78%.(2)各径流小区产流和土壤流失量从大到小依次为大豆、裸地、地瓜、花生，花生和地瓜对径流和泥沙的削减效果相对较好.在Ⅱ型条件下，各小区产流产沙量最大，Ⅲ型次之，Ⅰ型最小；但当Ⅰ型和Ⅲ型雨频率较高时，产流产沙量也较大.(3)对坡面产流产沙影响最大的因素为降雨量，当作物种类不同时，影响次之的因素有所差别.径流对降雨因素的响应程度高于土壤流失量，控制产流发生可在一定程度上有效降低土壤流失量.     

模拟降雨条件下林下枯落物层减流减沙效应

通过室内模拟降雨试验,研究了不同坡度、雨强条件下枯落物覆盖对坡面产流过程和侵蚀过程的影响。结果 表明:1)枯落物单位面积生物量越大,坡面产流越迟,并且枯落物覆盖延迟地表径流产生的作用在30 mm/h 雨强下 较60 mm/h 更为突出;2)坡面总径流量随枯落物单位面积生物量增大而减小,30 mm/h 雨强下减少率在4.8% ~ 54.8%之间,60 mm/h 雨强下减少率在4.2% ~ 26.8% 之间,30 mm/h 雨强下枯落物的减流效应要优于60 mm/h 雨 强;3)坡面产沙率和总产沙量均随枯落物单位面积生物量的增大而减小,当枯落物生物量为50 g 时,坡面的总产沙 量相比裸坡可降低56.2% ~68.0%,枯落物生物量达到200 g 之后坡面总产沙量相比裸坡能降低92.2%以上,即使 在60 mm/h 雨强下枯落物层仍能发挥良好的减沙效果;4)枯落物层拦截泥沙的效应要强于其减少径流的效应,有 枯落物覆盖的坡面,在径流量较大的情况下,产沙量也可能较小。实验表明,要发挥枯落物层良好的水土保持功 能,枯落物单位面积生物量需达到250 g 以上。      

元谋干热河谷坡面径流蓄积过程中的面源污染物变化

在元谋干热河谷选择严重干扰退化草地、采取“封禁”和“封禁+等高反坡阶”植被自然恢复草地,布设集水系统对3种草地的径流进行拦截和蓄积,并对2008年雨季和之后的地表径流总氮、总磷和化学需氧量浓度进行测定,结果表明：自然恢复植被能大量减少坡面径流和泥沙产生量,进而大幅度减少面源污染物的输出。坡面径流收集过程对径流拦截和沉砂过程中面源污染物的浓度有较大的削减作用,径流从沉砂池进入蓄水设备,使总氮和总磷浓度分别削减4663%和3808%,地表径流在蓄水设备中贮存会使径流中的面源污染物浓度得到进一步削减,证明水土流失防治措施在削减面源污染物输出中有显著作用。     

黄土区土壤结皮和垄高对坡面产流产沙的影响

通过室内人工模拟降雨方法,研究不同坡面处理(有结皮、无结皮)和垄高(7、10和13 cm)产流产沙情况,为黄土区等高耕作水土流失治理提供理论依据。结果表明,同一垄高下,土壤结皮使坡面初始产流时间提前,径流强度增大,径流总量增加;同一坡面处理下,随垄高增加,坡面径流总量和泥沙总量减少。垄高通过蓄积雨水能力影响土壤结皮对坡面泥沙总量作用。垄高7 cm时,蓄积雨水能力较小,坡面径流量较大,土壤结皮增大坡面产沙量,相比无结皮坡面增加38.70%;垄高为10 cm和13 cm时,蓄积雨水能力较强,坡面径流量较小,土壤结皮减少坡面产沙量,相比无结皮坡面分别减少21.10%和65.70%。坡面土壤侵蚀过程中,土壤结皮首先抑制坡面产沙,但随着降雨历时增加,土壤结皮促进坡面产沙。因此,在黄土区等高耕作中,应合理设置垄高,抑制结皮,以降低土壤侵蚀程度。     

天然降雨条件下坡面侵蚀动力学特性研究

采用天然降雨径流小区试验的方法,通过观测天然降雨条件下坡面径流流速,对坡面侵蚀发生过程中的径流水动力学特性进行了研究.结果表明:植被覆盖的坡面和裸坡的径流水力学参数流速、雷诺数、弗汝德数均随降雨强度的增大而增大;阻力系数则随降雨强度的增大而减小.有植被覆盖的坡面流的雷诺数与弗汝德数则随雨强的变化相对平稳.     

露天煤矿排土场边坡防护措施减水减沙效益分析

以排土年限为1 a的边坡为对象,采用野外径流小区定位观测方法,分析了自然降雨条件下撒播种草、沙柳方格、沙打旺秸秆覆盖、稻草帘子覆盖4种边坡防护措施的减水减沙效果。结果表明,稻草帘子覆盖措施的径流调控效果最好,沙打旺秸秆覆盖措施次之,两者产生的径流量分别较裸地减少65.53%和63.35%;沙柳方格措施的减水效果一般,较裸地减少3.19%;撒播种草措施的减水效果不明显。稻草帘子覆盖措施和沙打旺秸秆覆盖措施的减沙效益分别为93.63%和91.46%,效果良好;撒播种草措施和沙柳方格措施次之,减沙效益分别为36.64%、30.75%。其结果为防治矿区水土流失提供了重要的科学依据。