晋西黄土高原降雨侵蚀力研究

降雨侵蚀力R值,是判断土壤侵蚀的最好指标,也是建立土壤流失预报模型最基本的因子之一。本文通过对大量实测资料进行分析,确定出适合于晋西黄土高原降雨侵蚀力R的最佳计算指标R=∑EI10,并根据这一计算指标和417站年、3679次侵蚀性降雨资料,应用微机求得了晋西黄土高原4.6万多km~2的多年平均R值为125.81J/(m~2·h)。晋西黄土高原降雨侵蚀力的年际变化幅度很大,最高年可达575.65J/(m~2·h),最低年只有3.85J/(m~2·h),一年中降雨侵蚀力R值以7、8两个月为最高,可占年R值的76.87%。在空间分布上,南部R值较大,北部偏小。     

黄河中游多沙粗沙区侵蚀产沙与植被相互作用的临界现象

黄河中游多沙粗沙区是黄土高原境内侵蚀最为强烈的地区,也是下游河道强烈淤积的主要物源区。该区的土壤侵蚀受到多重因素的复合作用,植被作为其最显著的影响因子之一而广受关注。以统计资料为依据,论述了研究区侵蚀模数、林草覆盖度和林木覆盖度的空间分布特征,发现一些相对较大的侵蚀模数与植被覆盖度之间具有良好的非线性关系。将这些相对较大的侵蚀模数定义为极端侵蚀模数——相似植被覆盖度条件下的最大侵蚀模数,并拟合出它们与林草和林木覆盖度之间的定量函数关系,得出极端侵蚀模数由增加到减小的临界林草覆盖度为24.2%,临界林木覆盖度为12%。这就是说,在其它复合因素不发生明显改变的情况下,当研究区林草覆盖度小于24.2%或林木覆盖度小于12%时,极端侵蚀模数随着林草或林木覆盖度的增大而增大;当覆盖度大于上述临界值后,极端侵蚀模数则随之减小。该研究成果对于更有效地管理黄河中游流域具有一定的指导意义。     

黄土高原侵蚀产沙的地貌临界

从地貌学的角度,较为深入地研究了黄土高原侵蚀产沙的几个临界问题:坡地系统的产沙临界、河道系统的产沙临界、以及地貌发育阶段的临界问题等,对地貌临界在黄土高原侵蚀产沙中应用作了进一步的探讨。结果表明,在黄土高原地貌发育阶段的不同临界范围内,其产沙量是不同的,因此,研究地貌临界不仅蕴涵着比较深刻的哲学和科学理论意义,而且具有一定的实践意义。     

草本植被覆盖对坡面降雨径流侵蚀影响的试验研究

通过野外人工模拟降雨试验,研究了草本植被覆盖对坡面降雨径流侵蚀的影响,并从径流侵蚀功率和降雨侵蚀力两个方面对比分析了草本植被对坡面侵蚀动力的调控效果,结果表明草本植被覆盖深刻影响降雨侵蚀动力,并最终对坡面径流侵蚀量产生较大的影响。植被覆盖度为0%～60%时,产流产沙量随植被覆盖度的增加迅速降低,植被覆盖度>80%时,覆盖度的增加不能引起产流、产沙量的大幅度下降,植被水沙调控作用趋于稳定,确定本研究的临界植被覆盖度为60%～80%;以径流深和洪峰流量模数表示的坡面径流侵蚀功率以及降雨侵蚀力等侵蚀动力指标均与侵蚀产沙量呈正相关关系,但径流侵蚀功率与产沙量具有更强的相关性,说明径流侵蚀功率能更好地模拟侵蚀动力;以径流侵蚀功率/侵蚀量表示植被覆盖度对侵蚀结果的影响,反映了临界植被覆盖度的存在,可以作为评价植被侵蚀动力调控效应的一个指标。     

黄土高原多沙粗沙区侵蚀产沙的临界问题

黄土高原多沙粗沙区高强度产沙是自然因素和人文因素综合作用的结果。该产沙过程对其影响要素存在着多个维度的临界响应。在对多沙粗沙区侵蚀产沙影响要素进行识别的基础上，比较系统地阐述了该地区侵蚀产沙存在的自然临界和社会经济临界问题及其产生的内在机理，以便为该地区的水土流失治理和生态环境建设提供一定的理论和调控依据。     

晋西黄土高原降雨侵蚀力研究(续)

<正> 三、晋西黄土高原降雨侵蚀力的时空分布规律 (一)侵蚀性降雨基本雨量标准的确定 每一场天然降雨都具有一定的侵蚀能力。由于土壤具有一定的抗蚀性,因而微量的降雨虽也具有侵蚀力,但不会发生土壤流失。我们所研究的是能够产生土壤流失的降雨,即侵蚀性降雨。为了求得晋西黄土高原降雨侵蚀力的定量数值,必须首先确定出这一地区侵蚀性降雨的基本雨量标准,以便收集资料,开展研究工作。     

黄土高原南部降雨侵蚀力试验研究

基于Wischimeier关于降雨侵蚀力R=EI30的经典算法,以黄土高原南部杨凌天然降雨为研究对象,较详细地分析了一次降雨过程雨滴大小分布;拟合了雨滴中数直径、降雨动能与降雨强度的关系;分别以EI10、EI30、EI60为降雨侵蚀力R指标,计算了该地区6-9月降雨侵蚀力大小,研究分析了降雨侵蚀力与降雨量之间的关系。得出以下结论:雨滴大小分布满足Best提出的分布式;雨滴中数直径反映次降雨过程中雨滴大小的总体趋势,与降雨强度关系密切,其关系式可表示为D50=2.25I0.21;降雨动能由降落雨滴从高空下落而具有的能量,以及与雨滴直径和下落速度有直接关系,得出降雨动能与降雨强度的关系式为E=26.57I0.28;杨凌区降雨量多集中于6-10月,月降雨侵蚀力分布随着月降雨量变化而变化;3种R指标计算的降雨侵蚀力值,EI10>EI30>EI60,且3种指标计算结果与CREAMS月雨量经验模型的相对偏差中,EI10与其相对偏差最小,但波动幅度较大,EI30与其相对偏差居中,但相对较稳定,分析得出EI10更适用于短阵型降雨,EI30适用于普通型降雨。基于上述理论,本研究旨在为今后建立黄土高原南部地区降雨侵蚀力简易计算模型提供理论依据。     

降雨侵蚀力与东北黑土区典型小流域侵蚀沟发育关系研究

降雨是东北黑土区侵蚀沟发育主要动力因素,土壤、地形、地貌等下垫面因素地域性分异造成降雨对黑土区侵蚀沟发育的影响具有一定差异性,降雨侵蚀力是衡量降雨侵蚀能力的重要指标,与侵蚀沟的发育密切相关,选取3个典型小流域为研究对象,利用差分GPS实地测量获取侵蚀沟2013年雨季发育数据,计算各流域2013年雨季降雨侵蚀力,分析不同流域降雨侵蚀力与侵蚀沟发育的关系。研究发现,降雨侵蚀力对光荣、吉兴流域侵蚀沟发育影响显著,对光荣流域侵蚀沟发育影响相对较弱,平均1 MJ·mm/(hm2·h)降雨侵蚀力造成光荣、吉兴、五一流域侵蚀沟长度增加0.001、0.013、0.025 m,侵蚀沟面积增加0.037、0.02、0.334 m2,侵蚀沟体积增加0.078、0.144、0.154 m3。     

黄土高原降雨侵蚀力时空分布

降雨侵蚀力时空分布规律定量研究是进行土壤侵蚀预报的基础。利用231个气象站多年平均年雨量资料估算了黄土高原地区多年平均降雨侵蚀力,并绘制了等值线图。利用17个气象站日雨量和日雨强资料估算了半月降雨侵蚀力及其年内分配特征。全区降雨侵蚀力变化于327~4416MJ.mm/(hm2.h.a)之间,等值线图显示降雨侵蚀力的空间分布与年降水量的空间分布规律十分相似,大致从东南向西北递减。半月降雨侵蚀力占年侵蚀力的累积频率表,为估算土壤侵蚀方程中土壤可蚀性因子和植被覆盖—管理因子提供了基础。侵蚀力年内分配集中度指标反映出黄土高原R值年内分配集中度很高,且多集中在6—9月,集中度最大的达96.4%,最小的也有66.9%。     

黄土高原多沙粗沙区农村聚落土壤侵蚀研究

通过分析黄土高原土壤侵蚀人为因子体系，发现黄土多沙粗沙区农村聚落土壤侵蚀研究是目前该区水土保持工作的薄弱环节。对多沙粗沙区农村聚落抽样调查统计并进行农村聚落土壤侵蚀量计算，得知多沙粗沙区农村聚落常年土壤侵蚀量已占到区内年人为产沙量的9．77％。在研究黄土高原农村聚落土壤侵蚀方式和特点的基础上，提出了黄土高原农村聚落土壤侵蚀的6项基本防治措施。     

黄土高原坡沟系统侵蚀产沙过程的REE示踪研究

利用室内概化的坡沟系统模型,结合REE示踪技术,采用放水冲刷试验,对黄土高原坡沟系统侵蚀产沙过程进行了深入研究。结果表明,坡沟系统的坡面侵蚀速率大于沟坡的侵蚀速率,即坡面侵蚀较沟坡侵蚀剧烈;在本研究设计的流量范围内存在一个临界流量Q=12 L/min,当冲刷流量小于该值时,起始侵蚀率随流量的增大而增大,当冲刷流量大于该值时,起始侵蚀率随冲刷流量的增大而减小;相同流量下,随着冲刷历时的延长,其侵蚀率呈波动变化趋势,陆续达到最大,然后又逐渐减小,而且随着流量的增大,La元素示踪带和Eu元素示踪带侵蚀率达到最大的时间越来越短。     

基于植被恢复的黄土高原典型流域次洪水沙特征分析

研究大规模植被恢复条件下岔巴沟流域次洪水沙变化,对揭示黄土高原土壤侵蚀演变规律和黄河水沙调控具有重要作用。基于101场洪水事件,结合NDVI和降雨数据,通过分析不同生态建设时期岔巴沟流域次洪水沙变化特征,选取2场典型洪水事件进行对比,揭示次洪输沙与径流侵蚀能量的关系。结果表明:时期Ⅱ的次洪平均径流量是时期I的1.86倍,但平均输沙量仅为0.52倍。在4个洪峰流量分级中,时期I的次洪平均输沙模数明显高于时期Ⅱ。与NO.2洪水事件相比,NO.100洪水事件的径流过程和输沙过程具有良好的同步性,洪水历时更长,洪峰流量、输沙峰值明显较低。时期I和Ⅱ的次洪输沙模数均随径流侵蚀功率的增加而增加,但时期Ⅱ的输沙模数整体低于时期I。研究结果表明大规模植被恢复对黄土高原典型流域次洪输沙的调控作用较径流更为显著。     

黄土高原不同侵蚀类型区侵蚀产沙强度变化及其治理目标

为了确定黄土高原不同侵蚀类型区的治理目标,采取"水文—地貌法",利用98个水文站控制区和234个侵蚀产沙单元,在分析其不同治理阶段土壤侵蚀产沙变化特征与减沙幅度,不同侵蚀强度面积的变化及其空间分布的基础上,提出了未来20a黄土高原主要流失区的区域治理目标:土壤流失量控制在3.60×108 t左右,土壤侵蚀模数1 300 t/(km2.a)左右。其中,黄土峁状丘陵沟壑区为3 000t/(km2.a),黄土梁状丘陵沟壑区为2 000t/(km2.a),干旱黄土丘陵沟壑区为2 000t/(km2.a),黄土平岗丘陵沟壑区为1 000t/(km2.a),风沙黄土丘陵沟壑区为1 000t/(km2.a),黄土山麓丘陵沟壑区为1 000t/(km2.a),森林黄土丘陵沟壑区为300t/(km2.a),黄土高塬沟壑区为1 500t/(km2.a),黄土残塬沟壑区为3 000t/(km2.a),黄土阶地区为500t/(km2.a),风沙草原区为500t/(km2.a),高原土石山区为100t/(km2.a)。未来20a黄土高原的治理重点区域为黄土峁状丘陵沟壑区(2.20×104 km2)、干旱黄土丘陵沟壑区(1.50×104 km2)、黄土高塬沟壑区(8 600km2)、黄土梁状丘陵沟壑区(4 600km2)。     

黄土高塬沟壑区沟坡道路侵蚀临界水动力学试验研究

道路侵蚀是黄土高塬重要的侵蚀方式,通过野外放水冲刷试验研究了黄土高塬沟壑区沟坡道路侵蚀水力学及产沙特性。结果表明,平均输沙率随坡度和流量的增加而增大,输沙率与坡度之间呈对数关系。水流剪切力在3°～12°的坡度变化中呈增大趋势,在9°～12°其增大趋势变缓。进一步的分析结果表明,道路侵蚀的发生具有一定临界条件。土壤剥蚀率与径流剪切力、水流功率和单宽能耗之间均呈线性关系,其中临界剪切力为2.443N/(m2.min),临界水流功率为0.369N/(m.s),临界单宽能耗为1.993J/(min.cm);对比分析知,土壤剥蚀率与水流功率相关系数最高。     

黄土高原人为加速侵蚀下水土与养分流失耦合研究

利用野外模拟人工降雨试验,对人为加速侵蚀下耕地、草地和林地的水土与养分流失进行耦合研究.结果表明:人为加速侵蚀后养分随径流和泥沙的迁移,导致土壤肥力下降,其中泥沙结合态是养分流失的主要途径.耕地翻耕后加速土壤侵蚀,除产流量减少22.4%外,侵蚀速率和产沙量分别增加了27.1%和27.3%;总有机碳、总氮和总磷流失量分别...     

基于RUSLE的北洛河上游流域侵蚀产沙模拟研究

以RS、GIS和RUSLE模型结合SEDD模型,分析了退耕还林前后北洛河上游流域1990年、2000年和2010年土壤侵蚀强度和产沙量的时空变化特征。结果表明:3个时期年平均土壤侵蚀模数分别为18189.72,7 408.93,2 857.76t/(km~2·a),年均输沙模数分别为14 093.31,5 997.65,2 394.37t/(km~2·a),均呈减小趋势。3个时期的土壤侵蚀量在地形上的分布表现出趋同性,即高程上均在1 475~1 575m内平均侵蚀模数和侵蚀量表现出最大值。随着坡度增加,平均侵蚀模数增加,流域内75%以上的侵蚀量均来自于坡度15°区域。3个时期平均侵蚀模数均遵循阳坡半阳坡半阴坡阴坡的规律。研究为该区域生态环境建设效益评价及水土资源合理利用提供有益信息。     

基于GIS的黄土高原不同植被区土壤侵蚀研究

在对黄土高原植被进行分区的基础上,利用地理信息系统技术和景观生态学方法对黄土高原植被区空间数据和土壤侵蚀空间数据进行了空间叠加分析。结果表明,黄土高原被划分为森林植被区、森林草原植被区、温性草原植被区和荒漠半荒漠植被区。在森林植被区,黄土高原土壤侵蚀主要以水蚀为主,轻度以上的侵蚀百分比为41.92%,水蚀土壤侵蚀指数比温性草原植被区和荒漠半荒漠植被区的水蚀土壤侵蚀指数大,为346.90。在森林草原植被区,黄土高原土壤侵蚀主要以水蚀为主,轻度以上的侵蚀百分比为70.45%,水蚀土壤侵蚀指数均比其他植被区的水蚀土壤侵蚀指数大,为449.40,水蚀最为严重。在温性草原植被区,黄土高原土壤侵蚀主要以水-风混合侵蚀为主,风蚀微度-水蚀剧烈的百分比最大,为33.01%,水-风混合侵蚀土壤侵蚀指数均比其他植被区的水-风混合侵蚀土壤侵蚀指数大,为633.45,水-风混合侵蚀最为严重。在荒漠半荒漠植被区,黄土高原土壤侵蚀主要以风蚀为主,轻度以上的侵蚀百分比为99.65%,风蚀土壤侵蚀指数均比其他植被区的风蚀土壤侵蚀指数大,为589.78,风蚀最为严重。黄土高原的土壤侵蚀表现出明显的地带性分异规律。     

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。