地面覆盖条件下雨强和坡度对红黏土坡面侵蚀过程的影响

为揭示地面覆盖条件下第四纪红黏土坡面在不同雨强和坡度时的侵蚀变化规律,选取3个降雨强度(1.0,1.5,2.0 mm/min)和3个坡度(10°,15°,20°),通过人工模拟降雨试验,分析坡面产流、产沙、入渗特征,并以15°为例计算覆盖坡面的减流减沙效益。结果表明:(1)坡面产流时间随雨强和坡度增加而提前,覆盖对产流时间有明显的滞后作用,雨强的增加会削弱覆盖延缓产流的作用;坡面径流率呈现前期增长,后期趋于稳定的变化特征;(2)当坡度一定,雨强从1.0 mm/min增加至2.0 mm/min,累积侵蚀量增加1.89～2.96倍;雨强一定,坡度从10°增加至20°,累积侵蚀量增加1.91～3.45倍;(3)坡面初始入渗率和入渗总量随坡度的增加而减小,而雨强的增大会增加坡面初始入渗率,减少入渗总量;(4)15°条件下覆盖坡面的径流量和泥沙量较裸坡平均减少50.26%和95.31%,松针覆盖的水土保持效益显著,且减沙效应大于减流效应;(5)坡度对覆盖坡面累积产流量和累积产沙量的影响程度大于雨强,不同雨强、坡度下累积径流量与累积产沙量呈现幂函数关系(R~20.97)。研究结果可为南方红壤丘陵区林下水土流失治理与生态恢复提供参考。     

布设植物篱条件下工程堆积体坡面产流产沙过程研究

为了探究植物篱措施对工程堆积体坡面产流产沙过程和减流减沙效益的影响,采用35,45,55L/min 3个流量,对24°,28°,32°3个坡度的堆积体边坡(20m×5m标准小区)进行模拟放水冲刷试验。结果表明:植物篱坡面的初始产流时间和产流强度较对照坡面(裸坡)均有不同程度减小,产流强度在时间尺度上表现为间歇性波动上升;植物篱坡面产沙率先增大后减小,产沙率整体低于对照坡面,且二者差值随时间逐渐缩小;小流量条件下产沙较稳定,大流量条件下产沙率变化较大;产沙量与产流量之间有良好的线性关系;植物篱措施的平均减沙效益随坡度增大而减弱,平均减流效益随坡度增加而增大,减沙效益仅与坡度有显著相关性。减流效益与减沙效益的关系较复杂,但降低工程堆积体坡面坡度仍是防治水土流失的关键,对于植物篱措施减流减沙的局限性,应通过提升植物篱的布设参数来改善。     

暴雨下川东黄壤区不同径流路径调控措施对坡面侵蚀特征的影响

为研究川东区不同径流路径调控措施对黄壤坡面侵蚀特征的影响,设置3种坡度(25°,30°,35°)的稀疏型菱形网格(R1)、密集型菱形网格(R^2)和对照(R0)的裸坡坡面,基于人工模拟降雨试验,对比分析3种降雨强度(60,90,120 mm/h)下坡面的侵蚀过程与特征。结果表明:(1)相同坡度下,2种处理和对照组坡面在60,90 mm/h的雨强下初始产流耗时表现为R0R1>R^2,当坡度增大至35°和雨强增大至120 mm/h时,R1、R^2坡面的产流产沙速率逐渐接近甚至有稍微超过R0坡面的趋势。(4)与产流产沙过程相对应,R1、R^2坡面在不同坡度和降雨强度组合中,通常减沙效益大于减流效益,累积产沙量与累积径流量均成幂函数关系。研究结果可为揭示川东黄壤区坡面的侵蚀过程研究提供参考,为该区域的水土流失治理提供科学依据。     

鲁中山区小流域坡面土壤侵蚀产流、产沙及侵蚀方式变化过程的研究

采用模拟降雨的方法对鲁中山区坡面土壤降雨条件下产流、产沙和侵蚀方式的演变过程进行了研究,结果表明:产流量都是随时间递增最终达到稳定产流,但是各次降雨达到稳定产流的时间均随降雨强度和坡度的增大而递减。相同坡度条件下120mmh-1雨强产流较60mmh-1雨强先到稳态,而相同雨强条件下10°坡面则较5°坡面先达到稳态。产沙量呈递增趋势且逐渐达到稳定产沙,达到稳定产沙的时间随雨强和坡度的增大而递减。相同坡度条件下120mmh-1雨强处理较60mmh-1雨强处理先达到稳态,相同雨强条件下10°坡面比5°坡面产沙过程先达到稳定产沙状态;在降雨过程中坡面首先产生面蚀,后出现细沟侵蚀;面蚀率随降雨历时延长有减小趋势,但变幅较小,细沟侵蚀率随降雨时间先急剧增加后保持稳定。     

东北黑土区野外模拟降雨条件下产流产沙研究

对不同坡度(3°,5°,7°,9°,12°,15°)的径流小区,采用野外人工模拟降雨试验方法,对不同降雨强度(1.24,1.87,2.17 mm/min)黑土坡地产流和产沙随雨强和时间的变化特性进行模拟试验.通过对模拟降雨试验数据分析,得出结论:①同一坡度下,产流时间随雨强的变化具有明显的规律性,雨强越大,产流所需的时间越短.②累计产沙量随累计径流量的增加呈幂函数增加,满足y=AxB函数形式(定义A为产沙基数系数,B为产沙速率系数).③侵蚀产沙量随含沙量的增加呈线性增加,其表达式满足y=ax+b形式,系数a体现了产沙能力.④随着雨强的增大坡面径流量也增大;随着坡度的增大坡面径流量呈现先减小后增加,最后减小的趋势.⑤随着雨强的增大,坡面侵蚀产沙量基本呈现增加的趋势;而随着坡度的增加,坡面侵蚀产沙量变化复杂,12°～l5°之间存在试验条件下的临界坡度.     

林火前后坡面覆盖类型对产流产沙影响的模拟试验

通过室内模拟降雨试验,设置3种降雨强度(30,60,90 mm/h)和3种地表覆盖类型(裸土坡面、1 cm马尾松枯落物覆盖、1 cm马尾松灰烬覆盖),研究林火发生前后不同地表覆盖下的坡面产流产沙过程,明确枯落物和植物灰烬覆盖的减流减沙效益。结果表明:(1)相比裸坡,枯落物和灰烬覆盖下的坡面初始产流时间分别延长33%~80%和51%~200%,灰烬覆盖对延缓产流的效果更为明显;(2)相比裸坡,枯落物覆盖的减流效果稳定在12%~36%,而灰烬覆盖在中小雨强的减流效果高于70%,在90 mm/h雨强时减流效果降低至7%;(3)裸土坡面产流呈现先快速升高后稳定的趋势,而枯落物和灰烬覆盖坡面产流效果呈现"阶梯"形上升趋势;(4)枯落物覆盖能够减小径流携沙量和总产沙量,在3种雨强下减沙效益均高于85%,且高于同雨强下灰烬覆盖的减沙效益。枯落物覆盖的减流减沙效果在不同雨强下表现较为稳定,而灰烬覆盖的减流减沙效果受降雨强度的影响显著,且枯落物覆盖的减沙效益在3种雨强下均优于灰烬覆盖,说明在林火发生后地表覆盖改变是引起土壤侵蚀增加的重要因素之一。     

不同雨强对我国西南喀斯特山区土壤侵蚀影响的模拟研究

选取我国西南喀斯特地区作为研究区域,通过资料查询、野外考察,设计加工满足该区域雨强范围的针管式人工降雨装置,在不同地表覆盖情况下,针对不同雨强对土壤侵蚀的影响进行了16场室内模拟试验,结果表明(1)坡面径流率在产流后180～300s之后保持稳定.随着雨强的增大坡面径流率增大,同雨强时坡面覆盖的植被或岩石均有明显的减流效果.(2)坡面输沙率变化可分为快速增大、迅速减小、增大、缓慢减小和趋于稳定5个阶段.坡面平均输沙率均随雨强的增大而增大.同雨强时坡面覆盖的植被或岩石的减沙效果显著.(3)坡面总径流量随雨强的增大而增大,同雨强时裸地坡面总径流量最多.裸地、植被覆盖(70%)地、植被一裸岩覆盖(70%～60%)地坡面总侵蚀量随雨强的增大而增大.裸岩覆盖(60%)地坡面总侵蚀量随坡度的增大而先增大后减小,在60～114mm/h之间存在土壤侵蚀的雨强转折点.同雨强时裸地坡面总侵蚀量最大,植被或岩石覆盖的减沙量均在71%～88%之间.     

淮北平原黄潮土多雨强变坡度产流产沙规律试验模拟

针对淮北平原黄潮土水土流失严重的问题,为揭示其产流产沙规律,利用五道沟水文实验站大型人工模拟降雨径流试验场,开展了40,60,80mm/h 3个雨强及5°,10°,15°3个坡度产流产沙规律试验模拟。结果表明:坡面初始产流时间随坡度、雨强的增大而缩短,雨强、坡度越大缩短越不明显;单位时间产流、产沙量随降雨时间变化的转折点在产流后6～15min,单位时间产流量随降雨时间变化表现为前期快速增加,中期缓慢增加,后期平稳,其中40,60mm/h雨强单位时间产流量随坡度增加而减小,80mm/h雨强随坡度的增加而增加;单位时间产沙量随雨强、坡度的增大而增大;不同坡度累计产沙量及产流量随降雨时间变化呈幂函数或线性函数关系(R20.99);坡度及雨强与坡面产流、产沙总量分别呈多元线性和多元幂函数关系。     

不同放牧条件下坡面初始产流时间和径流流速变化特征

[目的]研究不同降雨强度下植被覆盖度和坡度对我国北方典型草地坡面产流的影响,以期进一步丰富我国有关北方典型干旱半干旱草原的水土保持研究理论,为合理配置草原资源提供理论及实际参考依据。[方法]研究基于野外人工模拟降雨试验的方法,分析了不同雨强下初始产流时间与植被盖度和坡度的相关规律,以及不同放牧条件下坡面径流流速的变化规律,建立了初始产流时间与植被盖度和坡度以及坡面流速与植被盖度和坡度的多元回归模型。[结果]雨强为1.5 mm/min时,3个坡度4°,9°,14°坡面的初始产流时间相比裸地,放牧条件下分别增加了1.23,1.39,1.30倍,围封条件下分别增加了2.02,2.03,1.38倍。整个模拟降雨的坡面径流流速变化范围0.05～0.3 m/s,围封状态下,坡面流速仅是放牧条件下的63%～68%。[结论]植被盖度和坡度对初始产流时间的影响较为显著,在其他条件相同的情况下,初始产流时间随着雨强或坡度的增大均减短,随着植被盖度的增加而明显延长。在其他条件相同的情况下,雨强或坡度越大,坡面流速越大;植被盖度越大,坡面流速越小,产流总量与之规律相同。     

生态棒间隔距离对铁尾矿坡面减流减沙效应的影响

中国铁尾矿库的排放量大而综合利用率低,遗留下的铁尾矿库形成大面积裸露库面和边坡,易引发水土流失、边坡滑塌等危害。为明确边坡生态修复中生态棒拦挡措施的水土流失防治机理,该研究以张宣铁矿区尾矿库边坡为对象,采用人工模拟降雨,研究不同间隔生态棒拦挡措施的减流减沙效应。结果表明：坡度25°、30°,30~90 mm/h雨强下,1）不同间隔生态棒拦挡措施下初始产流时间较裸坡分别增加0.44%~57.76%、1.08%~39.14%,且随生态棒间隔、坡度、雨强的增大而减少;减流效应分别为8.92%~80.68%、12.67%~76.45%,随雨强增大而减小,30mm/h雨强下随生态棒间隔缩短呈增强趋势,60、90 mm/h雨强下无明显规律变化;径流流速削减效应分别为20.78%~55.12%、20.16%~41.44%,随生态棒间隔缩短呈增强趋势,随坡度增大而降低,同时0.67 m间隔削减坡面流速效应最佳;2）减沙效应分别为-127.47%~71.57%、-287.19%~62.01%,减沙效应弱于减流效应;3）30 mm/h雨强下累积径流量、侵蚀量随生态棒间隔的缩短而减少,60、90 mm/h雨强下规律不明显;且90 mm/h雨强下,坡度30°的累积侵蚀量显著大于坡度25°;4）对产流产沙指标进行Pearson相关分析,表明生态棒拦挡措施在坡面减流、削减流速方面发挥关键作用,雨强对产流产沙的影响处于主导地位,坡度处于辅助地位;5）建议坡度25°、30°,雨强30、90 mm/h时选择0.40 m生态棒间隔,雨强60 mm/h时选择1.00 m生态棒间隔。研究结果可为铁尾矿边坡生态修复中生态棒拦挡措施的科学应用提供参考依据。     

基于生态系统服务功能及生态敏感性与PSR模型的生态承载力空间分析

沁水区块煤层气开发区域生态环境面临的问题日益突出。基于生态系统服务功能及生态敏感性,利用PSR模型进行了沁水区块煤层气开发区域的生态承载力评价。结果表明:（1）水源涵养、水土保持、生物多样性维护功能较好区域主要分布在区域西部广大山区的森林生态系统及植被覆盖良好的地区,水土流失敏感性区域分布广泛,主要分布在研究区东部;（2）沁水区块煤层气开区域西北部以及东部地区生态承载力较高,南部地区生态承载力较低,生态承载力高、较高、中等、较低、低水平区域面积分别占19.95%,20.07%,19.99%,20.70%和19.29%;（3）寺河岳城区块、成庄区块、沁城区块、胡底区块、郑庄区块生态承载力低水平与较低水平分别占区块总面积的96.15%,74.55%,82.29%,77.17%和73.35%,说明煤层气开发力度严重影响了生态系统自身的调节能力,使生态系统结构与功能处于不稳定状态。     

砾石含量对崩积体坡面细沟横断面形态影响

为研究砾石含量对崩积体坡面细沟侵蚀的影响,采用室内放水冲刷试验,研究了30°坡面下不同冲刷流量(2,4,8,12L/min)对4种土石混合崩积物(0,10%,30%,50%砾石质量比例)冲刷过程中细沟横断面形态特征。结果表明:(1)随冲刷时间的增加,深度增加速度大于宽度增加速度,横断面向窄而深发展。(2)坡顶细沟横断面深度较大,接近“V”形,侵蚀严重;坡底细沟横断面深度较小,侵蚀较弱;细沟横断面形态指标η随坡长增加出现波动变化。(3)横断面深度随砾石含量增加总体呈先减小后增大趋势,10%砾石含量坡面细沟深度最小;10%砾石含量坡面细沟横断面形态指标η变化范围最大;临空面在10~15cm深度开始发育,低砾石含量土壤更有利于临空面发育。     

基于SEBAL模型的疏勒河流域蒸散量时空动态

蒸散发(Evapotranspiration,ET)是重要的生态水文过程,尤其是在干旱和半干旱地区,对环境变化起着至关重要的作用。以疏勒河流域为例,利用DEM,MODIS和气象数据,基于能量平衡原理的SEBAL(Surface Energy Balance Algorithms for Land)模型,运用ArcGIS软件在栅格尺度上反演出该流域的地表蒸散量,并探究其时空变化特征。结果显示:(1)疏勒河流域2000—2015年8月基于栅格的地表多年平均日蒸散量变化范围为0～8.52mm,空间差异十分显著,从东南向西北呈现逐渐减少趋势,上游蒸散量大于中下游区域;(2)2000—2015年疏勒河流域大部分地区的8月份地表月蒸散量呈减小趋势;(3)疏勒河流域2000—2015年8月份地表月蒸散量时空变异显著,中、上游地区蒸散量较大且时间稳定性差;(4)2015年4个月份地表月蒸散量变化显著(7月>4月>10月>1月),但其空间分布格局相似。研究蒸散量的时空动态定量评价结果对于疏勒河流域的环境模拟、气候变化研究、灌溉和水资源管理,以及深入了解我国干旱半干旱气候区水循环机理具有重要意义。     

黔西南州水土保持设施自主验收的实践与探索

2017年9月22日后,水土保持设施验收由之前的"水行政主管部门实施的一项独立行政许可事项"转变为"生产建设单位按照有关要求自主开展水土保持设施验收",虽然组织验收的形式发生了变化,但其实质并未发生变化,依然是生产建设项目投产使用的前置条件。目前,黔西南州积极尝试,已完成了4个水土保持项目水土保持设施自主验收备案工作。分析了自主验收中遇到的有关问题,并提出了相关建议。     

晋西黄土丘陵沟壑区坡面径流预报模型研究

晋西黄土丘陵沟壑区坡面径流预报模型为R=[(P—z)—FTL-u]T_pC。本模型是为了满足晋西黄土丘陵沟壑区水土保持规划的要求而建立的。模型建立以晋西离石王家沟为试验研究区,考虑了降雨、植被拦截、土壤入渗、耕作方式、土地利用以及表土结皮等因素的影响,所用的资料均是在天然或人工模拟降雨条件下获得的。这一模型可用于预报晋西黄土丘陵沟壑区坡面每次降雨所产生的径流总量。据检验,模型变量设置基本合理,具有良好的预报精度。     

基于MODIS数据的北京市植被覆盖度动态监测

植被覆盖度是反映地表植被覆盖状况的重要指标,也是衡量区域环境质量与水土保持情况的重要因子。以北京市为研究区域,应用基于MODIS NDVI的像元二分模型估算北京市2014—2016年植被覆盖度,分析不同年份、不同分级植被覆盖度的变化情况,结果表明:北京市植被覆盖度整体较高,高植被覆盖度区域在全市范围占了很大的比例,山区植被覆盖度明显高于平原区;植被覆盖状况总体较为稳定,呈现改善趋势,低植被覆盖度、中低植被覆盖度、中等植被覆盖度、中高植被覆盖度面积连续2年均出现了不同程度的减少,其覆盖度等级逐渐向高植被覆盖度演进。     

金属矿水土保持措施体系探讨

金属矿开采周期一般较长,且扰动面积较大,若在开采过程中没能及时布设水土保持措施,则会对区域环境造成严重影响。对近几年的大型铁矿、金矿、铜矿等金属矿的水土保持方案、水土保持设施验收相关资料进行整理分析,结合对典型金属矿的外业调查,总结归纳出了金属矿的露天采场区、工业场地区、排土场区和尾矿库区4个防治区共9类水土保持措施配置模式,期望为相关项目的水土保持措施配置提供参考。     

金属矿水土流失特点探析

通过对收集到的55个水土保持方案和水土保持设施验收资料进行统计分析,总结归纳出了金属矿的水土流失特点,主要为造成水土流失面广量大、产生水土流失时间长和易诱发剧烈的水蚀、风蚀和重力侵蚀等,产生水土流失区域和防治重点区域为工业场地区、露天采场区、排土场区和尾矿库区。     

水土保持科技示范园区规划制图需求分析

水土保持科技示范园区为展示水土流失治理成果、增强社会公众生态意识和加快生态文明建设进程发挥了积极作用。园区规划是指导园区建设的重要基础,图件制作是园区规划的重要组成部分。目前规划制图仍存在一些问题,图件类型和内容不尽一致,制图深度差别较大。为推进水土保持科技示范园区规划制图的规范化,基于《国家水土保持科技示范园区评定办法》(办水保[2016]223号)的相关要求,分析了园区规划制图需求,结合部分规划制图实际,对规范化制图工作提出了具体的意见和建议,以期对水土保持科技示范园区制图工作规范化与标准化的实现有所帮助,更好地推动水土保持科技示范园区的规划和创建工作。     

基于因子-聚类分析的菠萝园土壤养分状况评价

为了解海南万宁市和琼海市菠萝主产区土壤养分现状,调查测定了240个土壤样品养分含量,分别进行单项养分指标等级评价和基于因子聚类分析综合评价。等级评价结果表明,调研区域土壤酸化现象严重,pH <4.5的强酸性土壤占比达78.33%;土壤有机质含量普遍较低,有55.83%的调研地块有机质含量处于缺乏状态<2%;82%以上地块土壤碱解氮和速效钾缺乏;土壤速效磷含量较高,处于中等及以上等级地块比例占82.92%;交换性钙和交换性镁含量普遍缺乏;微量元素有效锌、有效铜和有效硼在部分地块含量较低,分别有17.05%、46.25%、34.17%处于较缺乏及以下等级水平。因子分析表明,测定的10项养分指标可提取出4个公因子,其中因子1和因子2表征的有机质、碱解氮、速效钾、pH、交换性钙和交换性镁是影响菠萝园土壤养分综合状况最主要的因素。进一步对土壤养分综合评价值IFI值进行聚类分析可知,万宁市菠萝园土壤IFI值范围为-0.669～1.605,均值为0.104,其中仅有29.16%的土壤处于中等及以上肥力水平;琼海市菠萝园土壤IFI值范围为-0.767～1.113,均值为-0.104,仅有17.50%的土壤处于中等及以上肥力水平;整体来说,万宁市菠萝园土壤养分综合评价状况优于琼海市菠萝园土壤。