北京昌平区农地土壤大孔隙特征

研究在利用染色示踪法对北京昌平区农地的优先流发生区进行判断的基础上,采用Photoshop软件和土壤水分穿透曲线对该农地的大孔隙数量与分布特征进行量化分析。结果表明:试验农地的土壤大孔隙半径主要集中在0.5～2.8mm之间,平均半径为0.695～0.711mm,大孔隙率为5.10%～22.06%。随着土壤深度的增加,染色区在土壤剖面上呈现出集中分布的特征,同时,染色面积比例逐渐减小。各土层染色区的稳定出流速率是未染色区的1.39～2.05倍,在大孔隙各孔径范围内,染色区的数量是未染色区的1.33～3.57倍。大孔隙的垂直分布表现出上层多、下层少的特点,其中半径小于1.5mm的孔隙占98%以上。染色区在大孔隙密度、大孔隙连通性上的优势能够使其更快地进行水分运输并更早达到稳定,因而也就更易成为优先流发生区。     

柑橘地土壤大孔隙与优先流的关系研究

以重庆市江津区10和20a林龄的柑橘地为研究对象,应用优先流染色法和室内图像提取技术,土壤水分穿透曲线及Poiseulle方程综合分析土壤大孔隙与优先流的关系。结果表明,大孔隙使染色区的水分渗透速率较非染色区提高了1.48倍以上。柑橘地大孔隙孔径范围在0.3～1.7mm,半径大于0.7mm的土壤大孔隙是形成优先流路径的主要孔径范围。     

辽西半干旱区森林土壤大孔隙特征研究

根据水分穿透曲线和Poiseulle方程,研究了辽西半干旱区8种植被类型下土壤大孔隙的半径范围、个数及分布情况。结果表明,不同植被下土壤大孔隙半径分布在0.5～2.3mm,加权平均半径在0.61～1.85mm,均值为0.95mm,均值为粗通气孔隙标准的近2倍,>1.4mm的特大孔隙仅为大孔隙总数的2.73%,0.5～1.4mm的孔隙占97.27%,表现出大半径孔隙少而小半径孔隙多的特点。不同植被下土壤大孔隙度在0.95%～5.24%,仅占土壤体积很小的一部分,但大孔隙平均半径与稳定出流速率和饱和导水率之间有显著线性相关关系,决定了稳定出流速率71%的变异和饱和导水率50%的变异。     

紫色土坡耕地土壤大孔隙流的定量评价

为阐明大孔隙丰富且孔径呈两极分化的紫色土坡耕地土壤大孔隙流的运移规律,通过室内土柱试验获取耕作层0~20 cm、非耕作层20~40 cm原状土柱和填装土柱的穿透曲线,分析饱和条件下土壤大孔隙流发生规律,并采用解析法CXTFIT软件拟合了水分优先运移参数,PFSP指标(大孔隙流引起的穿透曲线延展量与水动力弥散作用及两区作用引起的延展量的比值)定量评价土壤大孔隙流的贡献率。研究结果表明:1)以填装土柱水流为平衡基质流计算,耕作层0~20 cm原状土柱中大孔隙流的导水贡献率为66.2%~68.5%,而Br-累积淋出量占总淋出量的62.3%~66.1%。对于非耕作层20~40 cm,土壤大孔隙流导水贡献率为0.2%~1.7%,而Br-随大孔隙流运移的比例却达14.5%~20.5%。说明耕作层土壤中大孔隙流现象远比在非耕作层土壤中更为显著;2)PFSP值结果表明大孔隙流作用对穿透曲线延展量的贡献率最大,两区交换运移作用次之,水动力弥散作用的最小。即PFSP值越大,大孔隙流对总水流通量的贡献率越大。     

重庆四面山不同林地土壤大孔隙特征及其影响因素

以重庆四面山不同林地为研究对象,通过亮蓝野外染色示踪实验观测大孔隙流,结合Adobe Photoshop、ERDAS和ArcGIS的图像处理技术分析了阔叶林、针叶林和针阔混交林3种林地的土壤大孔隙分布特征,并探究其影响因子。结果表明:不同林地的大孔隙流形态特征有所不同,大孔隙流的存在使水分在土壤中的运移深度大幅度提高,运移深度规律为阔叶林针阔混交林针叶林;不同林地的染色面积比均随着土层深度的增加而减少;较大的孔隙(1级和2级)主要存在于0—20cm土层,随着土层深度的增加,小孔隙(4级和5级)所占百分比变大;土壤容重、有机质含量、根重密度和根孔数对大孔隙分布均有较大影响,其中,土壤容重与大孔隙数量呈负相关关系,有机质含量、根重密度和根孔数与大孔隙数量呈正相关关系。     

大孔隙扭曲度对土壤水分入渗的影响

[目的]探究大孔隙扭曲度对土壤水分入渗的影响,为深入了解大孔隙扭曲度影响优先流的物理机制提供理论依据。[方法]采用室内含大孔隙土柱的定水头入渗试验,以长武地区黑垆土为研究对象,分析大孔隙不同扭曲度对土壤湿润锋运移、累积入渗量和水分穿透时间的影响。[结果]大孔隙的形状深刻影响入渗湿润锋的形状,对湿润锋纵向、横向运移具有引导作用;大孔隙扭曲度减小可加速湿润锋运移,增加累计入渗量;水分穿透土柱的时间随扭曲度的增大而增加,穿透时间与扭曲度可用对数关系描述;湿润锋运移深度、累积入渗量与时间均呈明显的乘幂关系,其函数式的参数取决于土体中大孔隙扭曲度。[结论]大孔隙扭曲度对水分入渗影响深刻,是研究大孔隙流的重要因素。     

大孔隙对土壤水分入渗特性影响的物理模拟试验

利用不同粒径砂石和大孔隙域模具模拟同一深度、不同有效面孔隙度,在特制试验装置中研究积水条件下大孔隙流的三维运移行为。结果表明：湿润峰平齐且稳定的转折时间和有效面孔隙度相关性较高;不同有效面孔隙度条件下累积入渗量符合Kostiakov模型但其参数是有效面孔隙度的函数;大孔隙的连通性在一定条件下对土壤水分的优先入渗起主导作用;大孔隙的存在导致大孔隙中心特征剖面湿润面积发生典型变化,给出了大孔隙中心特征剖面湿润面积增量的定量概念及其与有效面孔隙度之间的数学模型,并进行了验证,精度满足要求。     

不同大孔隙深度对土壤水分入渗特性的影响

利用特定粒径砂石和特制模具模拟同一有效面孔隙度、不同深度的大孔隙域.研究积水入渗条件下水分在其中的三维运移行为.实验研究表明,大孔隙的存在导致水分入渗湿润锋在入渗初期剧烈紊动,但随着入渗的推移湿润锋逐渐平稳且其稳定的转折时间和孔隙深度相关性较高;大孔隙域的存在使得水分迅速充满孔隙域并到达大孔隙域底部.造成初期水分垂直和径向两部分入渗,累积入渗增量随着孔隙深度的增大而加大并与孔隙深度呈一定的函数关系;大孔隙域的存在使得湿润锋在转折时间T_p前后表现出不同的现象,大孔隙域中心处的湿润锋为入渗过程中的最深值即特征湿润锋Z_(mf),实验分析Z_(mf)与孔隙深度Z在转折时间T_p前后呈同一函数关系但前后系数不同.利用偏差J_p对所建立的回归函数模型进行了累积入渗量I、特征湿润锋Zmf预测值和实测值之间的精度检验.结果表明其满足精度要求.     

重庆江津区柑橘地土壤大孔隙特征

以重庆市江津区不同柑橘地为研究对象,采用土壤坡面染色法标记大孔隙、利用土壤水分穿透曲线方法及Poiseulle方程分析其土壤大孔隙特征。结果表明:染色区较非染色区有更大的稳定出流速率,大孔隙使染色区的水分渗透速率较非染色区提高了1.48倍以上,随着土层深度增加,其提高程度有增大的趋势。虽然染色区较非染色区更利于水分或溶液传导,但相比非染色区,染色区水分渗透曲线的波动更大。柑橘地大孔隙孔径范围在0.3～1.7mm之间,0.3～0.7mm孔径数量虽然为104数量级,但对染色溶液优先迁移的作用较弱;实际影响染色溶液迁移的为半径大于0.7mm的土壤大孔隙;20年林龄柑橘地10-20cm土层有效大孔隙数量高于10年林龄柑橘地。半径大于1.0mm的大孔隙在水分输入初期起到迅速排导水分的作用。柑橘地土壤大孔隙率在1.5%～19.5%之间,与稳定出流速率呈极显著正相关关系,决定了稳定出流速率71.9%的变异;半径大于0.7mm的大孔隙数量与稳定出流速率呈极显著正相关关系,决定了稳定出流速率90.9%的变异。     

普洱茶种植对滇南红壤大孔隙的影响

为探讨滇南典型红壤下普洱茶种植对土壤大孔隙的影响,以灌草地和茶地为研究对象,采用染色示踪法观察土壤剖面,运用Photoshop CS 5、Image pro Plus 6.0软件进行图像处理,利用土壤水分穿透曲线和Poiseulle方程研究了该地区的大孔隙特征。结果表明:茶地在耕作层大面积染色中,染色深度可达土层40 cm深度,灌草地于土层2.8 cm深度开始出现大孔隙流,灌草地比茶地更易发生大孔隙流;样地大孔隙主要集中在当量孔径0.4～2.5mm,其中茶地和灌草地当量孔径0.4～1.0 mm大孔隙密度分别占95.2%和95.5%,当量孔径1 mm的大孔隙密度较低,且灌草地大于茶地;大孔隙密度分布为10～20 cm土层最高,随着土层深度增加依次递减,整体上土壤大孔隙密度关系为灌草地茶地;土壤大孔隙不同当量孔径密度和染色面积比与土壤饱和导水率呈现显著性相关关系,当量孔径1mm的大孔隙仅占4.61%,但控制了饱和导水率90.8%的变异。茶地相较于灌草地土壤结构遭到破坏,水分向下运移速率慢,渗透量减小,致使水土流失加重。     

黄绵土坡面细沟侵蚀剥蚀能力试验

为研究黄土坡面细沟侵蚀规律,探究水流剥蚀能力的室内测算方法,以黄绵土为研究对象,设置2,4,6,8 L/min 4个流量,5°,10°,15°,20°4个坡度,土槽长度为12 m,进行室内径流冲刷试验,得到黄绵土坡面细沟侵蚀的临界沟长和输沙能力,基于二者之间的函数关系,推导出剥蚀能力的计算公式,以此研究不同试验条件下临界沟长、输沙能力和剥蚀能力的变化规律,并验证方法的准确性。结果表明：在设计水力工况条件下,黄绵土坡面细沟侵蚀的临界沟长的变化范围在5.33～11.12 m,且临界沟长随流量和坡度的增加而缩短;输沙能力随流量和坡度的增大而增大;剥蚀能力与流量之间存在明显的线性关系,与坡度之间存在较好的对数关系。试验方法与其他方法相比,操作便捷、结果吻合度高,能较好地确定黄土区细沟侵蚀的剥蚀能力。研究结果可进一步完善黄土坡面细沟侵蚀理论。     

黄家二岔小流域能量流的系统分析──Ⅰ．小流域能量流研究体系的建立

在评述黄土高原地区小流域能量投入产出现状和国内有关研究动态的基础上，分析了研究地区基本自然条件和能量投产情况，并制定了该区小流域能量流分析程序，包括确定范围、划分和调查子系统、能量计算、指标分析及能流图绘制。     

泾阳南塬黄土滑坡的运动规律与液化效应

[目的]查明滑坡的运动特征及其影响因素,探讨滑坡的运动规律与内在机制,为区域防灾减灾工作提供理论借鉴。[方法]以泾阳南塬黄土滑坡为例,通过现场调查及槽探查明了滑坡的运动特征,采用统计学方法分析了滑坡的运动规律,在此基础上,探讨引起滑坡运动特征分异的"液化效应"。[结果]按照运动特征将泾阳南塬黄土滑坡划分为流滑型和滑动型两类,流滑型滑坡的滑距一般为坡高的4倍,滑动型滑坡的滑距约为坡高的2倍。1.50×10~5 m~3可近似的认为是研究区内"足以形成最大液化程度的最小滑体体积"。[结论]滑体体积及边界条件对滑坡运动液化影响显著,一般情况下滑坡体积越大、滑动边界越简单,运动液化程度就越高,运动距离也就越远;而体积越小、滑动边界越复杂,运动液化程度就越低,运动距离也就越近。     

黄土丘陵沟壑区不同地貌类型土地利用景观格局

地貌是自然地理环境的重要要素之一,对土地利用景观格局具有深刻的影响。以陕西省安塞县为例,依据景观生态学原理,运用ArcGIS软件,对不同地貌类型下的土地利用景观格局进行了分析研究。结果表明,不同地貌区景观类型组合不相同,不同景观类型在同一地貌区内的格局特征大不一样,同一景观类型在不同地貌区的空间格局也有明显差异。河谷阶地区景观的空间异质化程度高,多样性和均匀度指数大,黄土梁涧区次之;黄土峁状丘陵区以草地作为本底,其他景观要素镶嵌于这一本底,优势度高;黄土梁峁丘陵区形状最复杂,斑块凸起多,形状不规整,斑块间大小差异十分明显。     

植被覆盖下黄土凸型复合坡面水流特征

针对黄土凸型复合坡面侵蚀产沙规律研究现状的薄弱问题,该文通过对野外凸型复合坡面进行不同流量(14、18、22 L/min)、不同植被覆盖度(30%、50%、70%)和不同植被覆盖坡位(凸型复合坡面的上坡坡底和下坡坡底)的放水冲刷试验,对黄土凸型复合坡面径流侵蚀发生过程中的水流特征进行了深入研究。结果表明,当植被覆盖度为70%,且植被布设在凸型复合坡面上坡坡底时,复合坡面的水流流态属于缓流过渡流,其他情况下凸型复合坡面的水流流态属于急流过渡流。植被布设在凸型复合坡面下坡坡底时的雷诺数和佛罗德数大于植被布设在凸型复合坡面上坡坡底时相应的雷诺数和佛罗德数。用达西阻力系数和曼宁糙率系数这2个参数表达径流阻力结果一致。植被布设在凸型复合坡面上坡坡底时的达西阻力系数和曼宁糙率系数大于植被布设在凸型复合坡面下坡坡底时相应的达西阻力系数和曼宁糙率系数。研究结果可为植被覆盖下黄土凸型复合坡面侵蚀产沙过程机理的研究和植被措施在黄土凸型复合坡面中的合理配置提供科学参考。     

黄土落水洞初步研究

黄土落水洞,是低凹地带湿陷性黄土长期遭受机械潜蚀和溶蚀作用的结果,它可分为黄土碟、黄土陷穴和黄土井三类。落水洞广泛分布于黄土高原,年降水量在450mm左右的湿陷性黄土地区陷穴、黄土井十分发育;黄土塬边及高阶地前缘陷穴、黄土井发育程度较好,粱区落水洞沿冲沟或小支沟呈串珠状分布;黄土丘陵地区峁坟上落水洞以陷穴为主,黄土碟次之,峁间宽缓的掌形地冲沟两侧及沟头陷穴和黄土井较为发育。黄土落水洞在滑坡、泥石流发育过程中起着重要作用,它是黄土高原地区地下水补给的重要通道。     

黄土区坡地和坝地土壤电阻率分布特征及应用

土壤水分的准确高效测定是土壤水文学研究的重要基础,以土壤电学性质为基础的电阻率成像法(ERT)为土壤水分信息获取提供了新的技术手段.为探究E RT在黄土区土壤水文过程研究中的可行性,利用高密度电法仪测定了陕北六道沟小流域典型坡地和坝地剖面土壤电阻率(ρ),分析了不同土地利用方式下ρ二维分布特征,探讨了E RT在黄土区土...     

陕西黄土台塬区植被-土壤系统碳收支估算

[目的]为土地利用的低碳战略提供决策依据。[方法]基于GIS和RS分析与处理NDVI数据和Landsat遥感影像数据源,采用CASA光能利用模型对陕西黄土台塬区植被—土壤系统的碳收支进行估算。[结果]1990—2010年陕西黄土台塬区植被—土壤系统碳源效应明显。其中,咸阳台塬区、宝鸡台塬区和西安台塬区有所减弱,但渭南台塬区和铜川台塬区有所增强。研究时段内,陕西黄土台塬区的高碳源区的面积由38.22%缩减为21.13%,中碳源区由57.40%扩大为67.71%,低碳塬区由3.43%扩大为7.76%;碳汇区由0.96%扩大为3.40%。[结论]1990—2010年该区建设用地占用耕地、林地、草地,土地利用结构变化不利于碳固定,提高复种指数有利于降低植被—土壤系统的碳排放。     

黄土斜坡优先流促滑机理研究现状及展望

[目的]对斜坡中因节理、裂隙、孔洞等优势通道的存在而发育的优先流所产生的促滑效应研究现状进行总结,以期引起学者重视优先流理论在斜坡地质灾害研究中的应用,为准确开展滑坡预测预警提供科学依据。[方法]从优先流的定义与类型出发,分析了优先流的众多影响因素,重点综述和评价了优先流对斜坡稳定性的影响、斜坡优先流探测技术以及稳定性评价模型方面的研究现状,总结了黄土斜坡优先流促滑致灾的4个发展阶段,并以典型滑坡作为实证,最后分析了优先流促滑作用机理研究中存在的问题。[结果]黄土斜坡优势渗流通道中普遍发育的优先流是有限降雨影响深度条件下斜坡失稳的合理解释,然而,优先流在滑坡致灾规律理论及应用上仍需更多实践检验。[结论]斜坡优先流是斜坡水文学、非饱和土力学、地质灾害学等相关学科方面一项重要的理论,多年来已取得不少成果,今后还需继续深入开展黄土斜坡优先流促滑效应研究,加强多学科交叉和新技术应用,来提高地质灾害科学预测与防治水平。     

砒砂岩-黄土沟谷土壤含水量的时空变化

以晋、陕、蒙交界地区常见的砒砂岩-黄土丘陵沟谷为研究对象,分别于2005年7月和lO月对沟谷不同部位土壤含水量进行了测定.结果表明,其时空变化特征明显.(1)沟谷不同部位土壤平均含水量大小为7月份:沟谷底部14.44%,阳坡顶部9.29%,阴坡顶部9.01%,阴坡中部8.25%,阳坡中部6.36%;10月份:沟谷底部9.96%,阴坡顶部9.81%,阳坡中部9.48%,阴坡中部9.09%,阳坡顶部8.06%.(2)砒砂岩平均含水量季节变幅小,属稳定型;黄土及有冲积层的黄土平均含水量季节变化较大,属波动型.(3)在砒砂岩剖面上,泥岩含水量显著大于砂岩,砒砂岩坡面平缓的地段贮水能力比陡的地段大.(4)在黄土剖面上,明显出现土壤干层现象,在夏季、秋季降雨较少的情况下,土壤水分会严重降低,土壤水分处于负补偿状态,土壤干层距地表更深.在半干旱地区的砒砂岩-黄土丘陵沟壑区,黄土剖面土壤干层的发生是一个自然现象,随降雨量的多寡,呈消长状态.