用人工模拟降雨研究不同土壤类型的产沙特征

以新疆伊宁、玛纳斯县3种土壤类型为研究材料,采用室外人工模拟降雨试验、野外调查采样与土壤样品室内理化性质测定相结合的方法,比较了相同降雨条件下3种类型土壤的坡面侵蚀特征。结果表明:(1)土壤的颗粒组成和有机质含量是影响土壤可蚀性差异的主要因素。土壤中粉粒的含量越高,其含沙量、可蚀性K值愈大,越易发生侵蚀;土壤中粘粒含量越高,土壤含沙量、可蚀性K值越小,越易抵抗侵蚀。(2)相关性分析发现土壤的径流速率和产沙量的相关系数为0.56,没有显著的相关性。(3)土壤的有机质和累积含沙总量相关性分析,发现两者显著相关,相关系数为0.73。(4)通过打破土壤结构体,发现2 mm结构体土壤中,灰钙土的产流速率、产沙量及可蚀性K值均最小;2 mm土壤结构体中,棕钙土的产流速率、产沙量及可蚀性K值均最小,且2 mm土壤结构体比2 mm结构体的土壤抵抗侵蚀的能力大。     

坡耕地降雨径流与土壤侵蚀特征研究

研究人工模拟降雨对坡耕地土壤侵蚀特征的影响,旨为北方土石山区坡改梯建设提供科学依据。以北方土石山区典型砂质壤土为研究对象,采用人工模拟降雨试验的方法,在室内模拟不同坡度(10°、15°、20°和25°)、不同降雨强度(40、90、120和180 mm/h)下的坡面产流和产沙过程,研究不同坡度和降雨强度对坡面土壤侵蚀过程的调控机制。结果表明:(1)坡面开始产流所需的时间不受坡度的影响,随着降雨强度的增大,坡面产流所需的时间明显缩短;(2)在降雨强度一定的条件下,随着坡度的增大,坡面产沙量逐渐增加,本试验坡面最高产沙量的临界坡度约为22°;(3)产流量随坡度变化并非单调的递增或递减趋势,而是随着坡面由缓变陡呈先增加后降低的变化;(4)在降雨量相等的前提下,大降雨强度能够带来较大的单位时间产流量,但并不能保证总产流量也最大;在其他条件一致时,坡面侵蚀随着降雨强度的增大而增加。在降雨强度一定的条件下,坡面产沙量存在临界坡度,不同土质、不同降雨强度下的临界坡度尚需进一步研究。     

绕阳河流域的侵蚀产沙特性分析

河流泥沙是流域内各种自然因素争人为因素综合作用的反应,表现在降水、风力、气温等要素的变动上,由于水流是泥沙的载体,流域泥沙主要取决于河道径流量的大小。分析研究绕阳河流域泥沙规律的主要影响因素,对流域水资源合理利用具有重要意义。     

柳河流域侵蚀产沙特性及成因分析

论述了柳河流域侵蚀产沙的过程,并对该流域的侵蚀产沙方式、侵蚀产沙的时空分布特征以及加剧侵蚀产沙的原因进行了分析。最后提出对该流域进行以生物措施为主、生物措施与工程措施相结合的治理方法。     

不同管理措施对黄壤坡耕地径流氮输出的控制效果

以黔中黄壤坡耕地氮磷流失长期定位监测基地为平台,于2008—2012年连续5 a进行观测,研究玉米-油菜种植模式下,6种管理措施对黄壤坡耕地地表径流、径流氮输出的控制效果。结果表明:黄壤坡耕地产流系数为15.1%~20.1%,平均18.1%;氮肥流失系数为0.81%~1.34%,平均0.99%;径流氮输出以颗粒态氮所占TN比例46.9%最高,可溶性总氮流失以硝态氮为主,占TN流失的31.1%。优化施肥+横坡垄作+秸秆覆盖+等高植物篱的耕作管理措施截流效果、氮输出控制效果最佳,产流量较CK减少25%;氮肥流失系数最小,为0.81%;TN平均输出总量最小,为4.63kg·hm-2。顺坡常规耕作条件下,优化施肥与常规施肥径流量相当,TN输出量减少23.2%;优化施肥条件下,横坡垄作较顺坡常规耕作径流量减少6.7%,TN输出量减少7.3%;优化施肥+横坡垄作条件下,秸秆覆盖较无秸秆覆盖径流量减少4.8%,TN输出量减少3.4%;秸秆覆盖+等高植物篱较秸秆覆盖径流量减少11.6%,TN输出量减少6.8%。横坡垄作、优化施肥、秸秆覆盖、等高植物篱是控制黄壤坡耕地地表径流、径流中氮输出的有效措施。     

黄土高原典型流域次降雨径流侵蚀产沙规律研究

【目的】研究黄土高原地区小流域次降雨径流侵蚀产沙规律,建立适宜于该地区的侵蚀产沙预报模型。【方法】根据岔巴沟流域32年实测的水沙资料,采用径流侵蚀功率、地貌分形信息维数的计算模型及多元非线性回归方法,分析了黄土高原地区岔巴沟流域的次降雨径流侵蚀产沙规律。【结果】岔巴沟流域次降雨侵蚀产沙模数Ms与径流侵蚀功率E、地貌形态分形信息维数Di有很好的相关性,模型具有较高的精度和一定的适用性。【结论】基于流域径流侵蚀功率与地貌形态分形信息维数的岔巴沟流域次降雨侵蚀产沙预报模型,能够近似反映不同尺度流域次降雨径流侵蚀产沙特性及水沙传递的关系,为建立具有广泛适用性和较高预报精度的黄土高原流域次降雨径流侵蚀产沙预报模型提供了理论依据。     

坡耕地侵蚀泥沙养分富集规律研究

通过人工模拟降雨,研究了雨前样和泥沙样中有机质、全氮、碱解氮、全磷、速效磷等土壤养分含量的变化。结果表明土壤受侵蚀后,有机质、全氮和碱解氮流失的“富集”现象明显,而全磷和速效磷却无明显的“富集”现象。有机质与全氮的富集率基本一致,碱解氮的富集率较高。其中有机质富集率为-10.89%～120.63%,平均为26.38%;全氮富集率为-22.35%～158.62%,平均为23.91%;碱解氮富集率为-63.83%～350.00%,平均为52.41%。泥沙粘粒的“富集”导致与粘粒结合较强的有机质和氮产生“富集”;缺磷及磷与土壤粘粒结合较弱是磷不“富集”的原因。     

海伦市典型小流域坡耕地侵蚀沟特征和治理研究

在2011~2012年,野外详查了海伦市典型小流域坡耕地侵蚀沟的现状,对当前坡耕地侵蚀沟特征和治理措施进行了研究。结果表明,小流域多年平均侵蚀模数为1 769 t/(km2·年),沟壑密度为6.5 km/km2,沟蚀的强度属于极强烈。应用聚类分析法,可将侵蚀沟分为浅沟、切沟、冲沟3类和小型沟、中型沟、大型沟3个级别以及7.91、17.14、33.46 m 3个等级的年平均发育进度。根据侵蚀沟的不同级别,对侵蚀沟的沟头、沟岸、沟坡和沟底采取相应的配套生物措施、工程措施和农业措施进行治理。     

模拟降雨条件下覆沙坡面产流产沙过程研究

【目的】分析不同覆沙条件下坡面降雨的产流产沙过程,为揭示黄土高原水蚀风蚀交错区风水复合侵蚀机制奠定基础。【方法】采用3个雨强(0.5,1.0,1.5mm/min)和3种覆沙方式(全坡、半坡、无覆沙)在室内进行模拟降雨试验,分析不同雨强和覆沙条件下坡面的产流产沙特征。【结果】坡面覆沙与无沙坡面(裸坡)相比延长了降雨初始产流时间1~30min;坡面覆沙后使得坡面的产流产沙过程复杂化,出现多峰多谷现象;坡面的累计径流量和累计产沙量均与降雨历时呈显著线性相关,相关系数在0.9以上;累计径流量与累计产沙量之间呈函数相关性,相关系数在0.90以上。【结论】坡面覆沙在一定程度上加剧了侵蚀的发生。     

赤红壤坡面径流含沙量及产沙特征研究

通过人工模拟降雨试验,研究不同坡度和雨强对赤红壤坡面径流含沙量过程及侵蚀产沙量的影响。结果表明:含沙量随径流历时有一个下降后趋于稳定的过程;侵蚀产沙量跟坡度、雨强的关系可用坡度和雨强的乘积的线性函数描述。     

黔北浒洋水侵蚀性次降雨对地表径流产沙的影响

为研究黔北小流域侵蚀性降雨与产沙的关系, 以遵义浒洋水水土保持监测站2009—2012年降雨实测资料为基础, 在4个径流小区各28场降雨的降雨量、降雨强度、最大30 min雨强、降雨侵蚀模数等数据统计的基础上, 采用次降雨侵蚀力、覆盖度的回归模型及多元非线性回归方法, 分析浒洋水小流域的次降雨径流侵蚀产沙规律。结果表明:流域内5-7月份总径流量、总产沙量分别占全年总量的64.05%和62.62%。当次降雨侵蚀力 < 20, 降雨侵蚀模数与降雨侵蚀力呈幂函数正相关关系, 降雨侵蚀模数与覆盖度呈二次函数负相关关系; 当降雨侵蚀力>20, 降雨侵蚀模数与降雨侵蚀力呈一次函数正相关关系, 降雨侵蚀模数与覆盖度呈幂函数负相关关系。通过二元非线性回归, 建立并验证次降雨侵蚀力、覆盖度与降雨侵蚀模数之间的适用公式。     

不同空间尺度次暴雨径流侵蚀功率与降雨侵蚀力的对比研究

【目的】提出径流侵蚀功率的概念,对比分析降雨侵蚀力和径流侵蚀功率在表征次暴雨水力侵蚀动力上的优劣。【方法】基于次暴雨洪水过程中径流深和洪峰流量模数2个重要的水文特征参数,提出了径流侵蚀功率的概念,并利用岔巴沟流域团山沟径流场和纸坊沟流域2个不同空间尺度实测降雨径流泥沙资料,对径流侵蚀功率和降雨侵蚀力表征次暴雨水力侵蚀动力的优劣进行了比较。【结果】径流侵蚀功率可以更好地表征坡面和流域尺度的次暴雨水力侵蚀动力,更能体现天然降雨和下垫面特性对次暴雨侵蚀产沙的综合影响。【结论】与通用的降雨侵蚀力相比,径流侵蚀功率更适宜用作坡面、流域尺度次暴雨侵蚀产沙模型的侵蚀动力因子。     

上方汇水对黄土坡面侵蚀方式演变及侵蚀产沙的影响

【目的】定量评价坡面上方汇水对坡下方土壤侵蚀方式演变及侵蚀产沙的影响。【方法】利用由位于坡面上部的供水装置和位于坡面下部的试验土槽组成的试验系统,通过人工模拟降雨试验,分析不同降雨强度和坡度条件下,上方汇水对黄土坡面片蚀-细沟侵蚀-切沟侵蚀方式演变过程及侵蚀产沙量的影响。【结果】当坡面接受上方汇水后,各侵蚀方式演变速度明显加快,侵蚀产沙量迅速增大,且坡面侵蚀产沙增加幅度随上方汇水流量的增加而增大;在坡度和降雨强度相同条件下,坡面侵蚀产沙量和上方汇水引起的坡下方的净侵蚀产沙量,均随坡面上方汇水流量的增加而显著增大;受降雨强度、坡度和坡面侵蚀发育不同阶段的影响,坡面汇水引起的净侵蚀产沙量占总侵蚀产沙量的15.36%~78.15%。不同降雨强度和坡度条件下,坡面侵蚀产沙量与上方汇水流量呈幂函数关系。【结论】坡面上方汇水强度对坡面侵蚀方式演变和产沙过程具有重要影响,若能有效控制坡面上方汇水,将可有效减少坡面侵蚀产沙量,抑制沟蚀的发生和发展。     

黑土区坡耕地田间道路的水力侵蚀特征

选取土质平坦路面、土质车辙路面、砂石平坦路面3种黑土区常见农用道路类型,采用人工模拟降雨试验方法,对黑土区不同农用道路侵蚀特征进行分析。结果表明:3种常见农用道路径流系数为0. 87～0. 90,产流过程相似,可分为迅速增长与相对稳定2个阶段。3种路面产沙过程有明显区别,侵蚀量表现为土质车辙路面土质平坦路面砂石平坦路面。3种路面细沟发育情况均不相同,土质车辙路面细沟发育较快,土质平坦路面产生细沟多于土质车辙路面且细沟发育结束较早,砂石平坦路面产生细沟较少且发育缓慢。可见,砂石平坦路面抗侵蚀效果较好,适合在东北黑土区农用道路建设中推广应用。     

贵州喀斯特地区侵蚀性次降雨产流产沙特征研究

为研究喀斯特地区侵蚀性次降雨与产流产沙特征,选取贵州省关岭县蚂蝗田小流域坡面径流小区监测资料,采用经验频率统计法、快速聚类和判别聚类法、降雨侵蚀力简易计算法进行研究。结果表明：5—9月为侵蚀降雨主要集中月份,占侵蚀降雨总量9808%,占降雨总量4883%,6月是侵蚀降雨最多的月份;喀斯特地区侵蚀性次降雨雨量和雨强标准为1449mm和151mm/h;侵蚀性次降雨划分为A （大雨量、长历时、小雨强、低频率）、B （小雨量、短历时、大雨强、高频率）、C （中雨量、中历时、中雨强、高频率） 3种降雨类型;B类型的产流产沙能力远大于A、C,是喀斯特地区最易产流产沙的降雨类型;次降雨侵蚀力R的计算公式中将PI30替换为PI后,更能反映喀斯特地区侵蚀性次降雨产沙的变化特征。     

天山中部林区不同林分类型坡面径流产沙特征分析

该文运用径流小区法对天山中部林区天山云杉9种林分类型坡面径流产沙量进行定位监测。结果表明:(1)裸地产沙量最大,中龄林呈现:中龄林2中龄林1中龄林4中龄林3,幼龄林呈现:幼龄林2幼龄林1、熟林呈现:成熟林近熟林,利用回归分析得出各径流小区产沙量与降雨量、雨强表现为一次线性方程关系;(2)天山云杉防治土壤侵蚀的最佳郁闭度在0.6~0.7;(3)各林分类型防治土壤侵蚀作用在58.4%~94.7%。     

复合地埂在黑土侵蚀山区坡耕地治理中的应用研究

[目的]结合“全国坡耕地水土流失综合治理试点工程”建设,探索复合地埂措施在黑土侵蚀山区坡耕地治理中应用的可行性.[方法]根据单位长度复合地埂拦蓄量与单位面积坡面来水量确定不同坡度复合地埂定型参数;根据调查研究确定施工方法;采用小区及实测对比的方法确定效益.[结果]选择穆棱市跃进北沟项目区进行复合地埂为主的坡耕地治理典型模式建设,项目区保水率和保土率分别达到96.14％和99.73％,实施治理坡耕地平均每年产粮797×104kg,比当地平均水平提高12.38％,取得了较好的治理效果.[结论]复合地埂是低山坡耕地中的一项有效水土保持治理措施.     

贵州中部地区黄壤地表径流特性及降雨资源化 Ⅰ-作物种植对降雨资源化的影响

为了给贵州喀斯特山区降雨资源化、抗御季节性干旱等生态问题的解决提供科学依据,于2001年6月-2003年7月在贵州省修文县设置了3个不同坡度(6.5°,9.5°,16°)和3种不同土地利用方式(玉-麦、菜-菜和裸地)的径流观测试验,采集地表径流量,研究了作物种植对降雨资源化的影响.结果表明,坡地黄壤径流系数大,径流与产流降雨量间呈Rs=-a+bp2+dp3的数量关系;坡地黄壤降雨资源量与产流降雨间呈Pe=a+bP+cP2-dP3的数量关系.作物种植减弱了地表径流,增加了坡地对降雨的入渗与截留量,具有降低单次径流差异、稳定径流变异的作用,提高了降雨资源化水平.     

黑龙江省降雨侵蚀力空间分布研究

利用黑龙江省32个国家基本气象观测站2000~2010年间的逐日雨量资料,采用月雨量模型估算降雨侵蚀力,运用Arc GIS软件,分析黑龙江省侵蚀性降雨和降雨侵蚀力的空间分布特征。结果表明,黒龙江省32个气象站日降雨量达到侵蚀性标准(≥12 mm/d)的降雨时间为8~15 d/a,各站点达到侵蚀性标准的年平均降雨总量为206~391 mm;年均降雨侵蚀力为103.22~295.51(MJ·mm)/(hm2·h·a),并表现出中部较高、东部和西北部低于中部的特征,且呈现出以明水为中心向西北、东南缓慢递减的环状空间分布格局。年降雨侵蚀力空间分布基本与年降雨量空间分布相似,但不完全一致;年内降雨侵蚀力分布主要集中在6~9月份,大致在7月份达最高值,各站点6~9月份的降雨侵蚀力占全年的81%~98%,全年降雨侵蚀力集中度很高。     

小流域侵蚀产沙研究方法进展

小流域是水土保持综合治理的基本单元,其侵蚀产沙规律则是实施水土保持措施的基本依据。本文综述了小流域侵蚀产沙特点,研究方法及泥沙来源等方面的研究进展,并对小流域侵蚀产沙研究中存在的问题进行了评述