利用REE示踪法分析坡面放水冲刷的侵蚀过程

为确定放水条件下坡面侵蚀规律,采用3个坡度(15°,18°,21°)和3个流量(3.5,4.5,5.5L·min-1)交叉组合进行室内冲刷试验,并利用REE示踪法系统分析细沟发生和发展过程.结果表明:坡面上部细沟侵蚀最为剧烈,到试验结束时,坡面上部、中部和下部的沟蚀深度分别在20cm、10cm和5cm的范围内;上部和中部各层稀土元素示踪区的侵蚀率在试验过程中的变化曲线呈现单峰型或多峰型.流量对各元素示踪区侵蚀率的影响比坡度更为显著,是影响细沟侵蚀量的主要因素.水流流量不变时,在试验初始3min内,坡度对坡面下部的侵蚀影响相对较大.     

坡面侵蚀研究现状及展望

坡面侵蚀研究现状及展望杨建英；赵廷宁（北京林业大学研究生部）（北京林业大学水土保持学院）土壤侵蚀系指地球陆地表面的土壤、成土、母质及岩石碎屑等，在水力、风力、重力和冻融等外营力作用下，发生各种形式的剥蚀、搬运和再堆积的过程，地球上除永冻区外，地表都遭...     

黄麻土工布控制红壤坡面侵蚀的研究

采用长期室外径流观测和人工模拟降雨的方法,在第四纪红色粘土母质发育的红壤上进行黄麻土工布保持水土的研究,结果表明：黄麻土工布具有很好的水土保持效果,能推迟初始产流时间,减少径流,防止沟蚀产生,与裸地相比,保水效益高达７５％,保土效益达９９％。黄麻土工布覆盖并结合营造植物,可更提高水土保持的持续效果。     

REEs示踪技术在土壤侵蚀研究中的应用

近年来,随着示踪技术在土壤侵蚀研究中的广泛应用,稀土元素示踪技术(REEs Tracer Method)已被公认为理想的土壤侵蚀示踪法。与传统的研究方法相比较,REEs示踪技术能够定量监测坡面侵蚀形态的时空演变过程,分析坡面侵蚀分布规律。同时,REEs示踪技术也为确定泥沙来源、评估土壤侵蚀与泥沙治理措施提供了帮助。分析了REEs示踪技术在土壤侵蚀研究中的可行性以及取得的成果,并对其在土壤侵蚀研究中的不足进行分析。     

土壤坡面侵蚀模型在水土流失监测中的应用研究

土壤坡面侵蚀模型是当前水土流失监测预报的重要工具,明确其应用存在的问题有助于指导生产实践并提升水土流失监测与水土保持评价的科学性。采用同一数据源,对比研究三因子模型、USLE模型及CSLE模型的坡面侵蚀监测结果,揭示了3种模型侵蚀强度分级的差异性。三因子模型与USLE模型的侵蚀等级划分结果相近,而CSLE模型划分的侵蚀等级偏高。CSLE模型划分的中度及以下等级侵蚀分布在3.0°以下坡耕地,5.0°以上坡耕地以强烈及以上侵蚀等级为主且极强烈和剧烈侵蚀面积占总侵蚀面积的80%以上,3.0°～5.0°的坡耕地各侵蚀强度等级所占比例相当,5.0°可以确定为东北地区坡耕地侵蚀强度由轻变重的临界坡度。     

激光微地貌扫描仪的开发研制及在坡面侵蚀研究应用初步

利用光线的反射与聚焦成象原理，将地表高程转换成不同物象点位置的电信号，再经计算机处理成数字高程模型，即形成用于获取地表糙度数字高程模型的激光激地貌扫描仪。实验测量得到；在相同初始条件下，不同坡度土槽放水和降雨实验后地表形态的数字地形模型。通过侵蚀地表形态的分析，得出坡度对坡面侵蚀及沟蚀影响的某些初步规律。     

地表糙度的量测方法及对坡面径流和侵蚀的影响

通过室内试验及野外量测,提出了野外实用可靠的地表糙度量测方法,通过室内对不同糙度下地表径流及侵蚀过程的观测,研究了糙度对坡面径流的水流形态、流速、径流量及侵蚀量的影响规律,从而得出,糙度对侵蚀过程的影响较大,尤以对径流量及侵蚀量影响为甚,是土壤侵蚀预报中一个不容忽视的因子,将其引入有利于提高预报精度。     

草地坡面径流侵蚀产沙过程模拟试验研究

[目的]研究草地坡面径流侵蚀产沙过程模拟试验。[方法]通过放水冲刷模拟试验对内蒙古自治区达茂旗草原土壤侵蚀特性进行系列分析,研究土壤侵蚀产沙过程和机理。[结果]变坡径流平均流速随径流量和坡度的增大呈波动趋势增加;坡面径流平均输沙率和平均剪切力均随流量的增加波动增加,随坡度的增加而呈抛物线形式变化,临界坡度值出现在25°左右,流量对输沙率的影响大于坡度因素的作用;坡面径流平均输沙率与平均剪切力之间有良好的线性关系。[结论]该研究为建立我国草原区土壤侵蚀预报提供理论依据。     

模拟降雨条件下坡度对东北黑土区坡面侵蚀过程的影响

利用野外模拟降雨实验,分析了不同坡度(3°,5°,7°,9°,12°,15°)、不同降雨强度(70,100,120mm/h)条件下,黑土坡地产流和产沙特性随坡度和降雨强度的变化规律。研究结果表明:降雨强度小,产流时间长且坡度对产流时间影响小。降雨强度大,产流时间短且坡度对产流时间的影响明显;在坡度较小的条件下,降雨强度对坡面径流量的影响较小,较大坡度条件下,降雨强度对坡面径流量的影响较大;在同一降雨强度下随坡度的增加,侵蚀产沙率基本呈现增大的趋势;坡度对侵蚀产沙率的影响程度与降雨强度有一定关系;在12°~15°之间存在本试验条件下的临界坡度,超过临界坡度12°后侵蚀产沙率和总产沙量都大幅度下降。     

伊犁河谷次降雨特征对坡面产流产沙的影响

[目的]研究西北干旱区自然降雨与退化草地坡面产流产沙的关系,及坡面阻控措施对水沙变化的影响,为区域洪水防治和水土保持提供理论支持.[方法]基于2019年4～9月伊宁市北坡31场次降雨,分析降雨特征并制定侵蚀性降雨标准;在同一坡面设置枯草覆盖、水平沟、增渗孔以及对照等4种处理开展自然降雨径流监测实验,研究降雨特征与坡面产...     

降雨与坡度对滇东坡耕地土壤侵蚀强度的影响

选择滇东宣威市吉科小流域,采用20 m×3 m试验小区观测,研究滇东地区不同坡度和不同降水水平年坡耕地土壤侵蚀特征。2012年(平水年)和2013年(枯水年)雨季52场自然降雨土壤侵蚀观测表明,吉科小流域初始产流降雨量为10 mm左右,枯水年土壤水分含量低,初始产流降雨量相对较大;11.8°坡地小区土壤侵蚀强度2012和2013年分别为2.0°坡地的2.37和1.75倍;两个坡度坡耕地2012年径流系数和土壤侵蚀强度均远大于2013年;坡度和降雨量对坡耕地土壤侵蚀的影响显著,其中降雨量对坡耕地土壤侵蚀的影响更大。2012和2013年2.0和11.8°坡地降雨与土壤侵蚀的相关系数均较高,降雨~土壤侵蚀拟合关系式对滇东坡耕地土壤侵蚀估算具有较高的参考价值。     

非参数投影寻踪回归在坡面土壤侵蚀产沙量预测中的应用

根据土壤侵蚀机理,采用投影寻踪回归分析的方法,对坡面侵蚀产沙过程进行了预测。以四川某水土保持实验站观测数据为实例,以最大30 min降水量、最大1 h降水量、径流量等因素作为坡面产沙量预测的投影指标,采用可变阶的正交Hermite多项式拟合岭函数,并用单纯形算法优化投影指标函数,进而构建基于投影寻踪回归分析的坡面产沙量预测模型,通过MATLAB语言编制程序进行了仿真试验。结果表明,该模型具有较高的拟合度和良好的预测精度,为坡面产沙模拟预测模型的建立提供参考。     

紫色土旱坡地土壤团聚体稳定性特征对侵蚀过程的影响

 【目的】研究紫色土旱坡地土壤团聚体稳定性特征及其对侵蚀过程的影响。【方法】利用野外人工模拟降雨与土壤团聚体特征分析的研究方法,对4种紫色土旱坡地土壤团聚体稳定性特征及其对侵蚀过程影响进行研究。【结果】（1）快速湿润使大部分团聚体崩解为细小的团聚体,慢速湿润和湿润振荡2种处理对5—2 mm大团聚体的影响最大,崩解后集中分布在2—0.5 mm范围内。（2）4种土地利用类型团聚体稳定性大小为桑园地＞苜蓿地＞荒草地＞菜地,快速湿润作用下4种土地利用类型团聚体的平均质量直径（MWD）和几何平均直径（GMD）都较小,慢速湿润处理的MWD和GMD总体较大,紫色土旱坡地土壤团聚体崩解机制主要是快速湿润时孔隙内封闭的空气压力作用,而黏粒膨胀对团聚体破坏的作用最小。（3）在持续模拟降雨下,4种旱坡地产流产沙量大小为：菜地＞荒草地＞苜蓿地＞桑园地,产流产沙过程与不同土地利用土壤团聚体稳定性特征相耦合;团聚体稳定性指标与产流率和产沙率在第1小时降雨历时相关系数大于第2 小时,快速湿润下MWD值分别和径流总量与侵蚀泥沙总量呈显著负相关,降雨侵蚀产沙过程中土壤团聚体孔隙内部空气压力对土壤团聚体的破碎是侵蚀产沙的主要形式。【结论】土壤团聚体稳定性越差,紫色土旱坡地侵蚀产沙量和径流量越大,降雨前期土壤团聚体稳定性特征与侵蚀产流产沙相关性最高,MWD能更好反映紫色土土壤团聚体与侵蚀产沙和产流间的关系,紫色土旱坡地土壤团聚体内部空气压力破坏是土壤团聚体破碎侵蚀产沙的主要形式。     

A Review of REE Tracer Method Used in Soil Erosion Studies

Rare earth elements （REEs） have been proved ideal tracers for soil erosion and aggregation. REE tracer method （REETM） used to study soil erosion, as a new technique, has been developed in recent 20 yr. It is able to quantitatively monitor the temporal and spatial variation of erosion intensity, compared with traditional approaches. The applications of REETM in studying of sediment differentiation law, erosion process evolution, determination of sediment sources and sedimentation investigations, and determination of prediction parameters, were reviewed. Some application limitations were summarized.     

基于分形理论的坡面土壤侵蚀过程的情景模拟

针对现有的坡面侵蚀预报模型在提取地形地貌特征因子中的局限性,选取坡面在次降雨条件下随时间变化的过程,可视化的模拟了坡面的原始地貌.以计算机图形学的分形布朗运动为理论,采用随机中点位移法构造坡面地形,并在此基础上以黄土丘陵沟壑区坡面水分入渗和产流产沙的模型和试验结论为依据,提出了模拟坡面侵蚀过程的三层映射法:将土壤、降雨、植被的属性映射到坡面地形的三维空间,形成土壤层、水流层、植被层,通过图形处理的空闲回调渲染水沙运移路径随降雨过程及不同植被覆盖下的变化场景.结果表明,该方法能以分形维数真实的刻画坡面的地貌形态,以图形学和可视化技术验证侵蚀模型的正确性,在降雨-径流-产沙的研究中能够将科学计算与情景模拟有机的结合.     

赣北第四纪红壤坡地土壤侵蚀规律研究

通过赣北典型的第四纪红壤坡地16个小区资料的分析,得出土壤侵蚀量(A)与降雨量(P)、降雨强度(I)以及两者乘积存在着显著的相关性,拟合曲线的最优回归方程均为幂函数方程。其中降雨量、降雨强度两者的乘积与土壤侵蚀量之间的相关性更为显著。在第四纪红壤坡地,幂函数方程:A=b0(PI)b1可以很好地揭示降雨因子与土壤侵蚀之间的内在规律。     

贵州山区坡耕地土壤可蚀性研究

[目的]研究贵州山区坡耕地土壤可蚀性。[方法]针对贵州山区坡耕地,通过小区径流法和分析测试开展土壤可蚀性研究。[结果]用Sharply等提出的公式计算出的可蚀性K值变异系数小,K值相对稳定和精确,是贵州山区坡耕地土壤可蚀性K值计算的适宜方法。坡耕地A层的K值随着年份的增长,呈下降的趋势,整个土层可蚀性强、抗侵蚀弱,侵蚀的危害大。通过4年不同种植制度和利用类型的影响,不同土层的K值都下降,其中A层下降1.26%~12.34%,B层下降1.29%~13.80%,C层下降1.26%~10.80%,ABC三层平均下降3.17%~11.64%。除工程梯化处理外,草地、分带轮作、经果林、粮草间作、植物篱、混交林处理的K值下降幅度都高于农民处理,下降幅度的顺序是草地分带轮作经果林粮草间作植物篱混交林。[结论]种树种草有利于坡耕地可蚀性的改善和耕地质量的提高。玉米与其他植物间套作,提高覆盖度和增加生物种类,有利于坡耕地可蚀性的改善。     

雨前土壤含水量对紫色土坡耕地地表产流过程的影响

[目的]为紫色土侵蚀的相关研究提供参考。[方法]试验在盐亭站7个不同坡度、不同土层厚度的径流小区进行,每小区进行两种土壤含水量(10%和20%)的降雨试验,研究雨前土壤含水量对紫色土坡耕地地表产流过程的影响。[结果]当雨前土壤含水量较高时,地表产流较快且径流上升较快,在降雨6 min后开始产流,产流10 min后地表径流达到稳定;而土壤含水量较低时,降雨10 min后才开始产流,产流25 min后地表径流达到稳定;当产流稳定后,2种土壤含水量条件下的稳定入渗率差异不明显,相对偏差小于10%。雨前土壤含水量较高时,地表径流量较大。[结论]雨前土壤含水量对地表产流过程的影响主要体现在降雨初期。     

应用137Cs技术研究江西余江县小流域不同耕地上的土壤侵蚀

选取江西余江县小流域的旱耕地与水稻田作为研究区,利用137^Cs技术示踪红壤耕地的土壤侵蚀。由于耕作措施的混合作用,137^Cs均匀分布在耕层深度内,且绝大部分含量集中在旱耕地和水田表层的18和27cm以内;采用了杨浩的土壤侵蚀模型得到了50a以来不同土地利用方式下的土壤侵蚀速率。结果表明,非耕地土壤侵出速率为2953t·km^-2·a^-1〉旱耕地960t·km^-2·a^-1〉水稻田840t·km^-2·a^-1;水田比旱耕地更有利于水土保持,微地貌是影响研究区内部土壤侵蚀的主要因素;利用周维芝模型和杨浩模型得到的结果基本一致,都能反映土壤侵蚀的强度和空间分布。137^Cs技术不仅用来示踪不同土地类型上50a来的土壤侵蚀速率和空间分布,而且为评价不同水土保持措施提供一种很好的方法。     

川北丘陵区土地利用方式对地表侵蚀产沙的影响

采用野外长期定位观测试验的方法,研究了蔬菜种植、农作物混种和饲草种植影响下的产流产沙过程,分析土地利用方式对地表侵蚀产沙过程的影响。结果表明：不同土地利用方式对多年平均径流量影响较弱,但农作物混种和饲草种植对径流量的年际变化规律有明显影响。农作物混种和饲草种植小区径流量在2005—2016年呈“双峰”现象,而蔬菜种植小区和CK均呈“单峰”现象。土地利用方式的差异对泥沙含量大小的影响强于对其年际变化规律的影响,CK泥沙含量显著高于蔬菜、农作物混种和饲草种植处理,分别为后者的1.63、2.65和2.56倍。改变土地利用方式对降低土壤侵蚀强度作用显著,较CK 3种土地利用方式可降低土壤侵蚀强度2.68～7.42倍。