不同水土保持临时措施下工程堆积体坡面减流减沙效应

为量化城市生产建设项目水土保持相关规范中对于水土保持临时措施的布设要求,并为水土保持监管提供科学依据,该研究以深圳市生产建设项目工程堆积体为例,基于工程堆积体特征及其水土保持临时措施实施情况现场调查结果,结合深圳市多年自然降雨强度,概化设计室内人工模拟降雨试验,研究临时苫盖和拦挡措施在不同降雨强度及坡度下对工程堆积体坡...     

红壤坡地水土保持措施减流减沙效果研究

根据多年定点观测数据,定量分析了不同水土保持措施的减流减沙效果及差异。地面植被尤其是近地表植被的覆盖有着极其显著的减流减沙作用,只有当不同层次的植被优化配置时,才能达到最佳的减流减沙效果;等高横坡间作的减流减沙作用较顺坡间作更为明显;梯田的减流减沙效果明显,梯壁植草效果更好。     

栓皮栎林下枯落物减流减沙效应研究

采用室内人工模拟降雨的方法,对有枯落物覆盖的栓皮栎林与无枯落物覆盖的栓皮栎林在不同的雨强、坡度条件下的减流减沙效应进行比较分析,研究结果表明:(1)相对于只栽植栓皮栎的坡面,林下枯落物的存在能有效地减弱坡面径流,且在坡度为10°、雨强为60mm/h时减流效果最优,达到25%;(2)枯落物的存在显著提高了栓皮栎林的减沙效益,其中在坡度10°、雨强为90mm/h条件下减沙效果最优,达到125%;(3)枯落物层的存在还能延长坡面径流产生的时间,降低坡面流流速,同时还能有效地减少坡面的总产流量(6.60%~28.17%)和总产沙量(11.08%~65.08%);(4)对比枯落物层对总产流量和总产沙量的减少率可以发现,枯落物层在不同条件下对总产沙量的减少率普遍大于相同条件下其对总产流量的减少率。     

草被减流减沙效应及其力学机制分析

 利用人工模拟降雨试验,定量研究不同降雨强度下20°坡面草地的减流减沙效应,探讨草被坡面固土作用的力学机制。结果表明:在45、87和127mm/h降雨强度下,草地坡面土壤的平均入渗率是裸地坡面入渗率的2.1～4.2倍;与裸地相比,草地径流流速减少77.3%～79.8%,径流量减少51.9%～99.1%,产沙量减少93.6%～99.2%;从力学角度分析坡面土壤颗粒的受力情况,建立的坡面产沙量与径流切应力的关系模型可用于草被坡面土壤流失量预测;试验条件下,草地临界径流切应力值为2.857N/m2,裸地临界径流切应力值为0.861N/m2,坡面产沙量随径流切应力的增大而增大。研究结果对定量评价草被减流减沙作用和深化土壤侵蚀力学过程有一定的参考意义。     

降雨历时动态变化对临时苫盖措施坡面减流减沙效益的影响

工程堆积体具有独特的物质组成,其土壤抗侵蚀能力差,受暴雨冲刷极易导致水土流失,密目网苫盖作为一种重要的临时措施,定量揭示密目网苫盖的蓄水保土机理具有重要意义。为分析降雨历时动态变化对工程堆积体密目网苫盖减流减沙效益的影响,试验设计60,90,120 mm/h 3个降雨强度,对5°,15°,25°,35°共4个坡度的堆积体坡面在裸地和密目网苫盖处理下进行人工模拟降雨试验。结果表明：60 mm/h降雨强度时,密目网苫盖处理在15°～35°对坡面产流历时抑制作用显著(p<0.05),当大于60 mm/h时,在15°～25°可显著延长坡面产流历时(p<0.05);不同坡度下60 mm/h与90,120 mm/h降雨强度减沙效益差异显著(p<0.05),密目网苫盖处理减流减沙效益随降雨历时延长而减小,均在90 mm/h降雨强度达阈值;幂函数可很好地描述减流减沙效益随降雨历时的变化关系,效益衰减系数(b)随降雨强度增大陡增;密目网苫盖处理减流减沙效益随降雨历时变化可分为高效阶段、递减阶段和稳定阶段,最佳减流效益历时总体小于30 min,最佳减沙效益历时在20 min附近。综上所述...     

福建省长汀县不同水保措施的减流减沙效应

[目的]揭示福建省长汀县不同水保措施的减流减沙效应,为南方红壤侵蚀区治理水土流失提供科学的依据。[方法]以福建省长汀县水土保持科教园7种水保措施为研究对象,利用K均值聚类的方法将降雨特征划分为4类雨强和雨型定量研究径流泥沙,分析不同水保措施及雨型下的减流减沙效益。[结果](1)小区ZG(小平台+种果)与MWS(马尾松纯林)减流率最为显著;小区BC(全坡面种植+播草)和ZG减沙效果最为显著。(2)径流量与降雨量呈显著正相关,径流泥沙量在不同雨型下差异不显著,径流量与植被盖度显著相关;(3)同一雨型下,不同水保措施处理的减流减沙效果均显著。[结论]水保措施与对照小区的年径流量差异极其显著,减流减沙率受雨型影响较小,径流泥沙量与植被盖度、土壤有机质存在显著相关。     

不同植物配置模式对人工边坡减流减沙效益的影响

[目的] 探讨不同植物模式（混草、花草、灌草、乔草）及配置比例对生产建设项目人工边坡水土流失的影响,为人工边坡植被恢复提供参考。[方法] 采用径流小区定位观测法,记录2019年1—12月自然降雨,研究4种植物模式的产流产沙特点,揭示4种植物模式的减流减沙效益。[结果] ①观测期内总降雨量为1 052.73 mm,总降雨历时为845.1 h,7月降雨量最大,2月降雨历时最长,降雨集中在1—7月,以中雨、大雨、暴雨为主。②每场降雨产流差异大,产流月季差异大,集中在2—4月及7月,多发生在中雨、大雨和暴雨情况。③每场降雨及月、季降雨之间产沙差异大,3月产沙最大,产沙集中在2—4月及7月,多发生中雨、大雨和暴雨。④以花草模式为对照,每场降雨条件下灌草模式的减流率最大,乔草模式的减沙率最大,月降雨累计条件下,混草模式减流率最大,乔草模式减沙率最大,不同降雨等级累积和全年累积条件下,乔草模式的减流减沙率最大。[结论] 植被恢复初期,受植被覆盖度差异影响,乔草模式、混草模式的减流减沙率较大,具有较好的固土保持效益。     

北京北部褐土区2种典型植物措施减流减沙效应

为了对比沙打旺和紫花苜蓿的减流减沙效果,设置3种流量(1,2,3m~3/h),5种植被覆盖度(100%,75%,50%,25%和0),利用潜水泵进行径流冲刷试验。结果表明:(1)种植沙打旺和紫花苜蓿的坡面入渗系数大于对照组,径流量及产沙量小于对照组,说明沙打旺和紫花苜蓿均具有减流减沙效果。(2)沙打旺的减流减沙效果优于紫花苜蓿,以流量为3m~3/h时为例,种植紫花苜蓿、沙打旺的坡面入渗系数分别比对照组增加了5.8%和45.3%;径流总量分别比对照组减少了3.7%和11.2%;对照组产沙量分别是种植紫花苜蓿和沙打旺的坡面产沙量的6.40倍和9.19倍;沙打旺组坡面入渗效果、减沙效益均优于紫花苜蓿组,而紫花苜蓿组的径流量稳定值、径流总量优于沙打旺组。(3)植被的减流减沙效益存在临界现象,50%~75%是本地区草本植物减沙效益的临界盖度。     

不同降水强度等级和坡度下水土保持措施减流减沙效益研究

基于宁夏海原县树台水土保持试验站的20个径流小区2014—2019年连续6年的观测数据,对5°、10°、15°、20°和25°五种坡度在不同降水强度等级(中雨、大雨和暴雨)下的产流产沙进行统计分析,量化不同降水强度等级和坡度下水土保持措施的减流减沙效益。结果表明：中雨、大雨和暴雨是该地区发生频次较高的侵蚀性降雨类型,且集中发生于7—8月;所有土地利用类型的产流产沙量均表现为暴雨>大雨>中雨,裸地呈现最高的产流产沙量,且均随坡度的增加而增加;4种水土保持措施中人工乔木林地和人工灌木林地的减流减沙效益最高,减流效益在0.8附近波动,减沙效益接近1,在坡度15°时人工乔木林地的减流减沙效益最高,在坡度20°和25°时人工灌木林地减流效益最高,减沙效益与人工乔木林地相当;与中雨和大雨相比,暴雨条件下4种措施的减流效益均降低,减沙效益变化不明显。     

土壤结皮对降雨入渗和产流产沙的影响

 依据250场次人工降雨和相应的径流、泥沙资料,采用对比法,分析结皮与无结皮土壤对降雨入渗和产流产沙的影响。结果表明,非结皮土壤的平均入渗率是结皮土壤的1.25倍,平均产沙总量为1.28倍,而结皮土壤的平均产流总量是非结皮土壤的1.15倍。因此,土壤结皮具有减缓降雨入渗、增大地表径流和抑制产沙的作用,且雨强愈小影响作用愈大,雨强愈大,影响作用愈小。     

高分子聚合物对土壤物理及坡面产流产沙特征的影响

 为研究高分子聚合物对土壤改良和防治水土流失的作用,选择聚丙烯酸、聚乙烯醇、脲醛树脂3种高分子聚合物,通过室内试验和人工模拟降雨试验,以不同浓度施入土壤,观察其对土壤物理及坡面产流产沙特性的影响。结果表明:1)3种高分子聚合物均是较好的土壤结构改良剂,经聚合物处理后的土壤水稳性团粒含量平均增加17.27%,渗透性能提高41.81%,密度减小11.18%,土壤持水能力较对照提高2.8倍。2)坡地喷施上述高分子聚合物能显著推迟产流时间,降低产流速度,与对照相比,施加聚合物的坡地减少径流量42.05%、土壤侵蚀量58%以上。3)根据其对土壤改良、减流减沙、防治土壤侵蚀效果的影响,确定3种高分子聚合物最佳施用浓度范围分别为116～145mL/m2,36～40 g/m2,180.0～240.0mL/m2,其中聚丙烯酸为作用效果最显著的高分子聚合物。上述3种高分子聚合物在改良土壤,防治水土流失方面有广泛的应用前景,今后还需对其效果持续性、最佳施用量等进一步研究。     

地表糙度对径流和产沙影响的室内试验研究

该文通过室内人工模拟降雨的方法,分析了连续降雨过程条件下,不同糙度地表的径流量和产沙量的变化。研究结果表明：人工锄耕的地表,延缓径流的作用较为明显,但这一作用仅发生在降雨初期;随着降雨的进行,不同糙度地表的径流变化规律基本一致,先增加,随后趋于稳定的趋势,但径流总量没有明显变化。同样,人工锄耕的地表,延缓地表的产沙作用强于糙度小的地表,产沙率15°坡面要高于5°坡面,随着降雨的进行,在雨强1.0 mm/min条件下,这一变化更为明显,最终产沙总量变化不大。地表糙度对侵蚀的影响,不仅与降雨持续时间相关,同时与坡度密切相关,并初步证实黄土区地表糙度对侵蚀的影响存在着一定的临界条件。这为揭示地表糙度的本质特征提供了一定的理论依据,同时也可服务于黄土高原坡耕地水土流失的治理和退耕还林(草)工程的实施。     

岔巴沟流域水土保持减水减沙作用

 运用经验公式法、双累积曲线法和不同系列对比法计算岔巴沟流域1971—1980年水土保持措施的减水作用分别为10.55%、6.18%和26.67%,减沙作用为58.74%、63.40%和72.77%;经过对计算结果和前人研究成果的分析得到如下结论:1)岔巴沟流域库坝等工程措施为主的水土流失治理方式在措施生效期间能够有效减少流域输沙量,减沙作用为65%左右,能够有效拦截洪水,减少洪峰流量,汛期减水作用大于25%;2)库坝等工程措施对流域年径流量的影响不大,减水作用在7%左右,地下径流占总径流比例提高了20.4%,对地下水的补充起到了很好的作用;3)库坝等工程措施不能改善流域坡面和沟坡侵蚀条件,故而无法真正改善流域水土流失的状况,其减沙效果随着淤积量的增加而减小,需要不断投入以维持其减沙作用,而限于自然条件,库坝等工程措施对流域的治理是不可持续的。解决水土流失问题的根本途径在于恢复流域自然植被,顺应自然规律的发展,并采取适当的人工辅助措施。     

水土保持对偏关河径流和泥沙的影响分析

 偏关河流域水土保持面积从1959年的1万1593hm2增加到1996年的5万5338hm2,占流域面积的28.90%。年径流量、常水径流量与年份和各类水土保持措施之间,均呈极显著负相关,年径流量与年降水量、汛期降水量和有效降水量,均呈显著正相关,而常水流量与年降水量、汛期降水量和有效降水量关系很弱;偏关河流域小型蒸发器测定的蒸发量与年份呈显著负相关,但径流和泥沙变化并没有增加,说明水土保持是引起径流量和泥沙量变化的主要原因。洪水径流量、年输沙量和洪水输沙量变化一致,与年降水量、汛期降水量和有效降水量均呈显著正相关,而与水土保持措施面积呈不显著的负相关。     

水土保持措施及其减水减沙效益分析

水土流失已经和正在蚕食着人们赖以生存的宝贵的水土资源，如何有效地控制水土流失日益受到社会各界和科学家们的广泛关注。中国在水土保持方面创造了许多颇具特色的水土保持措施，如：生物林草措施、耕作措施和水土保持工程措施。该文总结了目前所采用的主要水土保持措施类型。采用坡度、坡长校正公式将数据转化为具有可比性的量值(标准小区)，定量分析了各种水土保持措施对于减少径流和土壤侵蚀产沙的效果，即治理措施的减水减沙效益，为小流域土壤侵蚀预报、水土保持措施的优化及合理配置、优化土地利用结构等提供参考依据。     

不同土壤管理措施下基于水蚀过程的含沙量变异及其驱动

In order to prevent soil erosion in southern China, a study was performed to determine the drivers of sediment concentration variation using simulated rainfall and four soil management systems under field condition. Four soil management systems, i. e., forest and grass coverage (FG), forest coverage with disturbed soil surface (FD), contour tillage (CT) and downslope tillage (DT), were exposed to two rainfall intensities (40 and 54 mm h^-1) using a portable rainfall simulator. The drivers of sediment concentration variation were determined by the variations of runoff rate and sediment concentration as well as their relationships. The effects of the four soil management systems in preventing water and soil losses were compared using runoff rates and sediment concentrations at steady state. At runoff initial stage, sediment concentration variation was mainly driven by rainfall and management. The degree of sediment concentration variation driven by flow varied with different soil management systems. Three best relationships between runoff rate and sediment concentration were identified, i. e., reciprocal (CT), quadratic (FG and FD) and exponential (DT). At steady state, runoff rates of the four soil management systems varied slightly, whereas their sediment concentrations varied greatly. FG and CT were recommended as the best soil management systems for preventing water and soil losses.     

南方红壤区坡面次降雨产流产沙特征

研究坡面次降雨土壤入渗及产流产沙特征,对于坡地水土流失防治及水土资源管理利用具有重要意义.基于广东省五华县水土保持试验推广站野外径流场2014年的观测数据,研究不同下垫面条件下坡面入渗及产流产沙特征.次降雨入渗量与地表植被盖度间存在显著相关关系(P ＜0.05,R=0.95).入渗量随降雨强度增加,呈先增后减的变化趋势,存在入渗量达最大值的临界降雨强度;人工林及灌草地临界降雨强度为19.9 ～ 27.8 mm/h,均高于自然撂荒地.次降雨径流深和土壤流失量与地表植被盖度间,存在显著负相关关系(P＜0.05),相关系数超过0.9.土壤侵蚀率随径流系数呈幂函数增加趋势,径流中泥沙浓度随径流系数、降雨侵蚀力呈对数函数增加趋势,土壤流失量随降雨侵蚀力及次降雨径流深均呈线性递增趋势.次降雨径流深20 mm为土壤流失量变化拐点,径流深超过20 mm后,土壤流失量随径流深递增速率较快.     

黔西高原坡面次降雨产流产沙特征

利用野外径流小区径流泥沙观测数据与降雨特征资料,定量研究黔西高原地区降雨对坡面产流产沙的影响.结果表明:1)黔西高原地区年均侵蚀性降雨为22次,中、低降雨强度型降雨次数占降雨次数的93.0％;2)坡面产流产沙特征与降雨的年内分布密切相关,5-8月坡面产沙量占总产沙量的99.2％,产流量占总产流量的95.8％;3)坡面产沙量与降雨量存在显著的指数相关关系,其指数方程为M=0.346e0.109P;4)坡面产流产沙与中、高降雨强度型大雨和暴雨密切相关,4次暴雨事件产生的径流量占总径流量的57.3％,产沙量占总产沙量的91.5％.