裸露砒砂岩区坡面侵蚀过程中地表粗糙度与水力侵蚀特征参数的关系

坡面地形起伏状况是影响土壤侵蚀状况的重要因素,深入了解地表粗糙度和产流产沙以及水动力参数之间的关系是研究坡面土壤侵蚀过程的基础.采用野外原位模拟冲刷试验,使用三维激光扫描仪结合ArcGIS提取地形因子参数,研究了裸露砒砂岩区坡面侵蚀过程中地表粗糙度与侵蚀特征参数的关系.结果表明:(1)冲刷强度的增大使得阻力特征参数逐渐...     

生产建设项目边坡及弃土侵蚀影响机制研究进展

生产建设项目的土壤侵蚀是土壤侵蚀学科研究的热点话题.生产建设项目边坡及弃土侵蚀是一种典型的人为加速侵蚀,严重制约着生态文明建设和经济的发展.本文对边坡和弃土侵蚀影响机制,从降雨径流条件、土壤特性、地形及微地貌因子、水土保持防护措施等方面,将国内外研究成果进行了系统阐述.首先,总结了国内外边坡和弃土坡面侵蚀在降雨径流条件下,其坡面泥沙剥蚀、运移、沉积过程和坡面水流条件的时空变化;指出在土壤自身特性(包括外来物石砾、土壤物理性质、土壤添加物等)条件下,土壤中石砾质量分数是边坡和弃土坡面侵蚀水沙变化的重要因子,土壤物理性质决定坡面径流发生与否,土壤添加物促进土壤团聚过程,增加入渗为主;其次,揭示了坡面地形及其微地貌条件下,影响径流再分配和侵蚀分异特征;最后,对边坡及弃土坡面侵蚀在水土保持防治措施下,调控径流、削减泥沙的效果进行分析,并为今后生产建设项目边坡及弃土侵蚀研究的内容和方向作出展望,为边坡和弃土水土流失防治提供理论依据.     

植被对坡面水力侵蚀的影响机理探析

地表粗糙度是影响坡面侵蚀的重要因素,而植被是控制土壤侵蚀的有效措施。植被可通过直接或间接的方式影响土壤侵蚀营力和可蚀性来影响土壤侵蚀过程。文章从植被类型、植被覆盖度、植被地上、地下部分论述了植被对地表粗糙度及侵蚀营力的影响机理,在归纳总结已有研究成果的基础上,指出已有研究中存在的问题和今后需要加强的方面,以期为土壤侵蚀防治中的植被选择及管护提供理论依据和科学参考。     

小型人为坡面土壤侵蚀、坡面演化与防治对策

我国南方丘陵区土壤侵蚀严重,人类活动对其有重大影响,其中小型人为坡面的土壤侵蚀尤为强烈.根据1990～1996年对苏南孔山地区小型人为坡面土壤侵蚀的观测,土壤侵蚀主要发生在山麓人为开荒、挖土造成的裸露坡面上,土壤侵蚀的季节性变化明显,微沟谷侵蚀、溅蚀与土溜是主要的侵蚀方式.伴随着坡面地貌演化与植被覆盖度的增加,坡面土壤侵蚀趋于停止,人为裸露坡面的侵蚀过程历时6年,早期土壤侵蚀严重.针对侵蚀特征提出了防治小型人为坡面土壤侵蚀的对策.     

黄麻土工布覆盖对花岗岩红壤表土坡面侵蚀特性的影响

[目的]探究黄麻土工布覆盖条件下花岗岩红壤表土坡面侵蚀特性,为花岗岩红壤区坡面土壤侵蚀防治提供科学依据。[方法]通过室内模拟降雨试验,在2个坡度(5°和15°坡度)、3种密度(无覆盖,6 cm×6 cm及3 cm×3 cm网格)的黄麻土工布覆盖条件下,研究极端降雨条件下(90 mm/h)花岗岩红壤表土的坡面侵蚀特性,并观测径流系数、土壤侵蚀速率、泥沙颗粒变化规律及富集率等指标。[结果]坡面径流随降雨历时增加而增加,土壤侵蚀速率则相反,表明侵蚀过程是一个分离受限的过程。和对照组相比,黄麻土工布覆盖在不同试验条件下都具有明显的减流减沙作用。另外,由侵蚀泥沙的粒径分选规律可知,坡面土壤中的黏粒和粉粒大小的颗粒倾向于被优先选择性搬运,其结果致使坡面石英粗颗粒富集,在缓坡(5°)与高密度黄麻土工布覆盖条件下(3 cm×3 cm网格)尤为突出。坡面石英粗颗粒随降雨历时增加不断富集进一步增加了原位坡面的侵蚀抗性,产生了土壤侵蚀速率随降雨历时不断降低的现象。[结论]高密度黄麻土工布的覆盖能够有效地减流减沙,增加原位坡面抗蚀性,是一种有效的水土保持措施,在今后的土壤侵蚀防治和劣地恢复工作中应该被重视。     

人工边坡生态恢复抗侵蚀效果研究

大规模的基础设施建设形成的岩石边坡,严重破坏了原有植被覆盖的地表,从而引发严重的水土流失。对高、陡、破坏严重岩石边坡的人工修复是生态恢复的重点和难点,但人工边坡又具有不稳定性和较强异质性的特点,通常造成边坡生态恢复效果不佳。边坡的抗侵蚀效果是衡量边坡生态恢复成功与否的外在表现,阐述了边坡坡面地质特征、边坡表面形态、坡面平整程度、坡长、坡度等内在因素和降雨、坡面植被、人工土壤、生态防护工程形式等外在因素对人工边坡生态恢复工程抗侵蚀效果的影响。     

坡面径流冲刷侵蚀的植被覆盖阈值现象研究

提高植被覆盖度是防治坡面土壤侵蚀的主要途径之一。一般而言,随着植被覆盖度的增加,侵蚀产沙量会呈负指数下降。植被覆盖度与侵蚀的发展之间存在多种多样的阈值现象。采取GIS模拟技术和野外控制试验相结合的方法,揭示植被覆盖度与坡面径流冲刷侵蚀之间的阈值现象。研究结果表明,在植被覆盖度较低、植被分布分散的情况下,植被汇聚径流的作用会导致侵蚀风险的升高;当植被覆盖度达到一定的阈值后,随着植被覆盖度的继续增加,侵蚀产沙量逐渐减小,并最后趋于稳定。该研究结果有助于增强对植被覆盖度和土壤侵蚀之间阈值现象的认识,也表明简单地认为植被覆盖度和土壤侵蚀之间是负指数关系存在不严谨的地方,即在植被覆盖度较低时是不准确的。     

北京市典型生产建设项目土壤侵蚀规律研究

采用文献资料、专家咨询、无人机倾斜摄影及实际监测等手段对北京市多个典型生产建设项目的土壤侵蚀规律进行了定量分析,结果表明:下垫面因素对待建设区土壤侵蚀影响较为明显,侵蚀控制应加强地面绿化和地表硬化;植被盖度和不透水面积比对建成区土壤侵蚀影响较为明显,控制侵蚀的最优措施为地表硬化;建设区的侵蚀模数与坡度、植被盖度、土壤紧实度、降雨强度及降雨历时关系密切;控制开挖边坡土壤侵蚀最有效的手段是降低开挖坡度及增加地表覆盖,减少堆积边坡土壤侵蚀最有效的手段是降低坡度、压实堆土、增加地表覆盖,防治裸露平台土壤侵蚀的主要方式是增加地表覆盖。     

降雨动能及坡面侵蚀对风的响应研究进展

降雨是导致土壤侵蚀的主要动力因素之一,降雨动能是研究土壤侵蚀机理、建立定量化土壤侵蚀模型的重要物理参数,风作为影响降雨动能的外界影响因子之一,对坡面降雨总动能分布的影响极大,直接影响了降雨侵蚀力的发挥。从降雨动能、坡面侵蚀与风的关系出发,系统阐述降雨动能及坡面侵蚀对风的响应国内外研究现状,总结了当前研究中存在的问题。     

荒草地小区土壤侵蚀的7Be示踪研究

通过裸露地小区和荒草地小区7Be示踪对比研究,发现坡面植被覆盖对利用7Be示踪估算坡面土壤侵蚀速率有较大影响.在Walling等提出的7Be示踪估算裸露坡面土壤侵蚀速率模型中引入植被因子,估算有植被覆盖坡面的土壤侵蚀速率,结果显示修正后模型计算值与小区实测值比较接近,说明增加植被因子后的模型能够很好估算有植被覆盖坡面的土壤侵蚀速率,有关结果可为深入研究植被覆盖与土壤侵蚀之间的响应关系提供有效手段.     

Effects of Topography and Surface Soil Cover on Erosion for Mining Reclamation: The Experimental Spoil Heap at El Machorro Mine (Central Spain)

Mining reclamation tries to reduce environmental impacts, including accelerated runoff, erosion and sediment load in the nearby fluvial networks and their ecosystems. This study compares the effects of topography and surface soil cover on erosion on man‐made slopes coming from surface mining reclamation in Central Spain. Two topographic profiles, linear and concave, with two surface soil covers, subsoil and topsoil, were monitored for two hydrologic years. Sediment load, rill development and plant colonization from the four profiles were measured under field conditions. The results show that, in the case of this experiment, a thick and non‐compacted topsoil cover on a linear slope yielded less sediment than carbonate colluvium or topsoil cover on a concave slope. This study also shows that vegetation establishment, which plays an important role in erosion control, depends on topography. Plant cover was more widespread and more homogeneous on linear profiles with topsoil cover. On concave slopes, plant establishment was severely limited on the steepest upper part and favoured in the bottom. This study suggests that management of topography and surface soil cover should be approached systematically, taking three outcomes into consideration: (i) topsoil can lead to a successful mining reclamation regardless of topography, (ii) created concave slopes can lead to a successful mining reclamation and (iii) topography determines the vegetation colonization pattern. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

坡度对坡面侵蚀产沙响应的研究

坡度是影响坡面土壤侵蚀的重要因素,在一定条件下,坡面土壤侵蚀随着坡度的增大而增加,但存在一个临界坡度,当超过这个坡度后,坡面土壤侵蚀量反而随着坡度的增大而减少。国内多数学者认为这个临界坡度介于25°~29°之间,这对我国25°以下坡耕地水土保持措施的配置以及超过25°坡耕地退耕还林还草计划的实施具有一定的理论指导意义。在坡面上不同坡度范围内配置合适的水土保持措施可以削弱坡度对坡面土壤侵蚀强度的影响,即在缓坡上实施保护性耕作措施,在25°以下坡耕地合理布设水平梯田及植物篱,25°以上的坡耕地实行退耕还林还草,可以有效地控制坡面土壤侵蚀的发生,促进坡耕地的可持续利用和改良。     

两种工程堆积体边坡模拟径流侵蚀对比研究

基于对重庆市城镇建设中工程堆积体野外调查结果,选择广泛存在的紫色土和黄沙壤工程堆积体为研究对象,采用野外实地放水冲刷试验,对比分析了不同土石比及坡度的工程堆积体边坡径流侵蚀过程。结果表明:(1)工程堆积体土壤入渗率随冲刷过程呈先快速减小、后逐渐稳定的变化趋势,且波动幅度大小随冲刷流量的不同出现差异,下垫面稳定入渗率均在0.4~1.7 mm min~(-1)之间。(2)不同下垫面堆积体产流率随冲刷时间均呈先增加后稳定的谷峰交织变化趋势且随放水流量增大而显著增强;在相同放水流量时,黄沙壤堆积体平均产流率最大可为紫色土堆积体的1.89倍。(3)不同下垫面堆积体径流含沙量随冲刷时间呈先增加后稳定的波动趋势;径流含沙量在不同流量条件下介于0.21~1278.49 g L~(-1);冲刷过程中坡面面蚀向沟蚀的转化对径流含沙量有显著影响,最大可增加13.73倍;堆积体坡面侵蚀过程存在突变期、活跃期和稳定期3个阶段,细沟发生的偶然性和随机性对产沙量波动贡献率最大。(4)工程堆积体在不同放水流量条件下侵蚀泥沙颗粒粒径分布差异性明显,紫色土堆积体最大侵蚀泥沙颗粒均大于黄沙壤堆积体。研究结果可为重庆市城镇建设工程堆积体新增水土流失量预测和植被生态恢复提供重要科学依据。     

模拟暴雨条件下植被混凝土坡面侵蚀的水动力学特征

[目的] 探究不同外掺料对暴雨条件下植被混凝土坡面侵蚀水动力学特征的影响,在降雨侵蚀方面为植被混凝土的配方改进提供科学依据。[方法] 通过室外模拟降雨试验,在60°坡度、3种雨强（60,90,120 mm/h）下研究4种外掺条件（无添加、聚丙烯酰胺、生物炭、棕榈纤维）的植被混凝土坡面侵蚀状况,并分析坡面水动力学参数与土壤侵蚀量之间的关系。[结果] 坡面雷诺数始终小于500,坡面流为层流;未添加外掺料的坡面弗劳德数始终小于1,坡面流为缓流,添加外掺料的坡面弗劳德数始终大于1,坡面流为急流。添加外掺料的坡面具有较大的坡面流速、水流功率,较小的水流剪切力、径流深度和阻力系数。添加生物炭的坡面土壤侵蚀量显著高于无添加坡面,添加聚丙烯酰胺和棕榈纤维的坡面土壤侵蚀量显著低于无添加坡面。[结论] 外掺料对植被混凝土坡面水动力学参数影响显著。土壤侵蚀量与雷诺数、水流功率呈极显著正相关关系。添加聚丙烯酰胺和棕榈纤维能有效降低植被混凝土边坡土壤侵蚀量,可在高陡边坡生态恢复工作中进行应用。     

植大豆对坡耕地径流侵蚀产沙的影响

作物是坡耕地最重要的地被物,为了解作物覆盖下坡面土壤侵蚀的发生发展,以大豆(Glycine max)作物为对象,采用人工模拟降雨方法,对大豆不同生育期坡面的产流产沙进行研究。结果表明,与裸地相比,大豆在其全生育期内平均可减少径流量31.43%,减少土壤流失量54.84%。大豆覆盖下坡面产流产沙量随大豆生长逐渐降低,其产流产沙过程的波动性逐渐降低并趋于稳定。大豆植株的存在可使坡面稳定入渗速率较裸地平均提高了约109%,有效增强了坡面土壤的入渗能力。通过对坡面土壤流失比率的计算,表明种植大豆条件下的土壤流失比率由幼苗期的0.79降低至始粒期的0.24,其与大豆叶面积指数呈指数函数关系。大豆对坡面土壤侵蚀具有较强的抑制作用,且对泥沙的拦截作用强于对径流的拦蓄作用。     

横、顺坡垄作对黑土坡面侵蚀-沉积周期规律的影响

我国东北黑土区的水土流失和土地退化正严重制约着东北地区农业经济发展,威胁国家粮食生产安全。掌握不同垄作方向耕作措施下的东北黑土区土壤侵蚀规律,对合理布设水保措施、控制水土流失等具有重要意义。采用¹³⁷Cs示踪技术并结合小波分析方法,对不同垄作方向坡耕地土壤侵蚀-沉积速率的空间变化规律开展研究。结果表明：(1)横、顺坡垄作坡面¹³⁷Cs平均浓度分别为1 802 Bq·m^-2和1 770 Bq·m^-2,均小于当地背景值2 417 Bq·m^-2,说明在两种垄作方向下均发生了不同程度的土壤侵蚀。(2)横坡垄作的坡面平均侵蚀速率(1 341 t·km^-2·a^-1)小于顺坡垄作(1 477 t·km^-2·a^-1),表明在长期平均条件下前者的水土保持作用优于后者。尽管研究区土壤侵蚀属于轻度侵蚀,但其侵蚀速率远大于黑土区的土壤容许流失量(200 t·km^-2·a^-1     

不同植被盖度对三峡库区边坡减蚀的室内模拟降雨研究

为探究气候和植被覆盖度变化对三峡库区消落带库岸边坡的影响,通过开展人工模拟降雨试验,分析不同雨强和植被覆盖度(0,30%,50%,70%,90%)下坡面侵蚀规律及变化特征。结果表明：(1)在不同雨强下,植被边坡侵蚀累计产沙量均随植被覆盖度的增加呈现下降趋势,整体下降演变的趋势可分为迅猛—平缓—稳定3个阶段,三峡库区消落带库岸边坡的临界盖度为50%～70%,维持植被覆盖度在此区间可以有效抑制坡面的泥沙损失。(2)同一植被覆盖度条件下地表径流相对系数与雨强呈正相关。同一雨强条件下地表径流相对系数与植被覆盖度呈负相关,说明坡面植被可以有效地阻滞地表径流,对水土流失具有一定的抑制作用。(3)选用Horton降雨入渗模型分析不同植被覆盖度对降雨入渗速率影响,发现不同植被覆盖下边坡降雨入渗大体分为降雨初期迅速减小,中期减小幅度变缓,后期逐渐趋于稳定3个阶段。植被覆盖度越大,稳定入渗率越高。研究成果可为三峡库区库岸边坡水土流失治理与推动长江生态环境保护修复提供理论参考。     

褐土与棕壤坡耕地细沟侵蚀发生的阶段性水沙变化

为深入探究辽西低山丘陵区坡耕地土壤侵蚀机理,以该区的典型土壤类型褐土和棕壤为研究对象,采用室内人工降雨模拟试验,研究3种坡度(5°,10°,15°)和3种降雨强度(40,60,80 mm/h)下细沟侵蚀发生的阶段性水沙变化过程。结果表明:褐土与棕壤坡面侵蚀过程可划分为3个阶段,即细沟侵蚀之前阶段、跌坎发育阶段和细沟侵蚀快速发育阶段;细沟侵蚀之前的面蚀阶段,同一坡度条件下,褐土与棕壤随雨强的增加,坡面流速呈增大趋势,而在同一雨强条件下,坡度对流速的影响并无明显规律;细沟侵蚀阶段,当坡度一定条件下,褐土与棕壤细沟内、细沟间的流速随雨强的增加而增大,当雨强一定时,褐土与棕壤随坡度的增加细沟间流速增加;细沟侵蚀阶段流速表现为细沟内流速坡面流速细沟间流速;细沟侵蚀快速发育阶段2种土壤产生的径流量占总径流量的80%以上,土壤侵蚀量占总侵蚀量均在70%以上,且棕壤对总体侵蚀量的贡献更稳定,更易发生细沟侵蚀。整场降雨的侵蚀方式是面蚀向细沟侵蚀的转变,坡面一旦发生侵蚀,细沟侵蚀对坡面总侵蚀的贡献更大。     

短历时强降雨对典型喀斯特坡耕地侵蚀产沙的影响

探索短历时强降雨对典型喀斯特坡耕地侵蚀产沙的影响,为喀斯特区坡耕地应对极端天气的水土流失防治提供理论依据。研究采用人工室内模拟降雨试验的方法,对喀斯特坡耕地侵蚀产沙特征在短历时强降雨作用下的影响因素开展研究。结果表明:(1)短历时强降雨导致喀斯特坡耕地地表输沙模数和产沙量随降雨强度的增大而增大,而地下输沙模数和产沙量与降雨强度无明显变化规律,坡耕地土壤侵蚀以地表为主。地表产沙临界雨强为30～50 mm/h。(2)坡度增大时地表产沙比重大于地下产沙比重,地表土壤侵蚀以地表为主。产沙比重发生转折的坡度值为15°～20°。70 mm/h降雨强度和5°坡度下,降雨强度对地下土壤侵蚀可能存在"负效应"。(3)喀斯特坡耕地侵蚀产沙特征与降雨强度和坡度密切相关,但降雨强度因子起主导作用。强降雨主要影响地表土壤侵蚀,因此,对喀斯特坡耕地土壤侵蚀治理应以地表为主。研究结果有助于深入了解短历时强降雨对喀斯特坡耕地土壤侵蚀的影响,为对喀斯特坡耕地应对极端天气和水土流失防治以及维持生态环境健康持续发展提供理论依据。     

地表侵蚀与地貌相互关系的研究

地表侵蚀与地貌相互关系的研究郭耀文（青海师范大学，西宁８１０００８）杨军（青海省土地管理局）王满堂（青海省科技情报所）ＳｔｕｄｙｏｎＣｏｒｒｅｌａｔｉｏｎＢｅｔｗｅｅｎＳｕｒｆａｃｅＥｒｏｓｉｏｎａｎｄＬａｎｄｆｏｒｍｓ￥ＧｕｏＹａｏｗｅｎ；Ｙａｎｇ...