神府东胜煤田原生地面放水冲刷试验研究

神府东胜煤田是我国重要的能源重化工基地,在开发建设过程中造成了严重的人为水土流失,为了分析计算神府煤田弃土弃渣、扰动地面及非硬化路面的新增水土流失量,以本区未经人为扰动的、撂荒的原生地面为自然侵蚀本底值的作用对象,采用野外放水冲刷实验的研究方法,对原生地面的侵蚀产沙规律进行了研究.结果表明径流量、产沙量与放水流量,径流量、产沙量与坡度的关系均呈线性相关,即随着坡度与放水流量的增大,径流量和产沙量也在线性增加.径流量与产沙量之间呈幂函数关系变化,关系式为Ms=0.049W0.93.     

神府东胜煤田开发建设弃土弃渣冲刷试验研究

采用野外放水冲刷实验,对神府东胜煤田弃土弃渣侵蚀产沙规律进行了系统研究。结果表明:弃土弃渣堆积年限越短,可蚀性越大,侵蚀程度越强。经过4～7年的自然沉降过程,其表面的紧实度逐渐趋于稳定值。流量相同时不同下垫面条件下的产沙量1997年弃渣>1994年弃渣>煤渣>煤矸石。径流量、产沙量与放水流量呈线性关系,产沙量与径流量亦呈线性关系。集中的水流冲刷对弃土弃渣坡面造成严重的侵蚀,使含沙量保持在一个较高的水平,随着时间的变化含沙量出现剧烈的上下波动,总体上表现出逐渐减小的趋势,同时,会出现高含沙水流过程甚至泥石流过程。     

神府东胜煤田开发中人为泥石流形成条件分析

神府东胜煤田是我国重要的能源重化工基地,自1987年大规模开发以来泥石流频繁发生,通过野外考察发现,神府东胜煤田泥石流属由人为诱发的人为泥石流。详细地分析了该区泥石流形成的三个基本条件：丰富的松散固体物质储备、陡峻的地形条件和沟床比降和高强度长历时的降雨过程,认为在流域内人为堆置的大量松散弃土弃渣物质是该区泥石流形成发育的主要因素。     

神府东胜煤田扰动地面野外降雨试验

神府东胜煤田是我国探明储量最大的煤田,在开发建设过程中产生了大量的扰动地面,造成了严重的矿区水土流失。为了科学地预测和治理矿区扰动地面的水土流失,采用野外人工模拟降雨试验对神府东胜煤田扰动地面的侵蚀产沙过程进行模拟,深入探讨其侵蚀产沙、产流特征。结果表明:降雨强度是影响扰动地面产流时间的主要因素,产流时间与降雨强度呈负幂函数相关;在试验条件限定的范围内,入渗率随降雨强度和坡度的增大均呈先增大后稳定的趋势,但坡度对其影响较弱;径流率随降雨强度和坡度的增大均呈幂函数增大,且相关系数较高;径流含沙量和侵蚀速率均与降雨强度呈幂函数相关,但相关系数不高;径流量与降雨强度呈很好的线性相关;产沙量与径流量呈幂函数相关,且相关系数较高。     

神府东胜煤田扰动地面水流水动力学特征

神府东胜煤田开发建设过程中造成了大量的扰动地面,形成了新的人为水土流失。采用野外放水冲刷实验,对人为扰动地面水流的水动力学参数进行了系统研究。结果表明,流速与放水流量呈幂函数关系,在上、中、下3个断面上呈先增大后减小的变化规律;水流流态属于紊流,雷诺数与放水流量呈幂函数关系;弗劳德数值在0.59～0.88之间,Fr<1,水流属于缓流;阻力系数随坡度增加而增大;水流剪切力和水流功率分别与放水流量呈幂函数关系,并随坡度增加而增大。     

神府东胜煤田扰动与原生地面产流产沙规律对比研究

采用野外人工模拟降雨试验方法,对神府东胜煤田开发建设中原生和扰动地面的产流、产沙规律进行了研究。结果表明,扰动地面径流起始时间是原生地面的1.8~11.7倍,径流率比原生地面小5%~54.4%;初始径流含沙量是原生地面的1.1~5.8倍,径流含沙量是原生地面的1.2~6.3倍,产沙量是原生地面的2~12.7倍。由于扰动地面质地疏松,孔隙度大,入渗率大,与原生地面相比,一般在强降水条件下才产流并发生侵蚀。扰动地面临界抗剪力较小,侵蚀一旦发生,在相同降水条件下,更易发生侵蚀,且其侵蚀强度更大。通过回归分析,得出两种下垫面产沙量与水流剪切力呈线性相关。     

神府东胜煤田非硬化路面野外降雨试验

神府东胜煤田是世界7大煤田之一,在开发建设过程中造成了严重的水土流失,其中非硬化路面水土流失是其重要的组成部分.采用野外模拟降雨试验,研究非硬化路面的侵蚀产流、产沙规律以及二者之间的关系.结果表明:非硬化路面的径流含沙量过程曲线包括平缓型、多峰型、单峰型3种类型,侵蚀速率随时间变化过程可分为快速增长阶段、波动起伏阶段以及稳定阶段;非硬化路面的产流时间随降雨强度的增大呈幂函数减小,随坡度的增大呈先增大后减小的抛物线趋势;径流率随降雨强度的增大而增大,拟合关系式为r=2.5961 -0.431;产沙量与径流量之间呈幂函数关系,其关系式为M,=0.223 9W1.9462.研究结果可为矿区水土流失预测和治理提供依据.     

神府东胜煤田不同下垫面侵蚀特征野外试验

通过野外放水冲刷试验,对神府东胜煤田不同下垫面（原始地面、扰动地面、非硬化路面、弃土坡面、沙少石多弃渣坡面和沙多石少弃渣坡面）上的侵蚀特征进行分析。结果表明：1）在不同下垫面上,侵蚀量与径流量及径流剪切力都呈正相关关系,原始地面、扰动地面和非硬化路面侵蚀量与径流量呈较好的幂函数相关,弃土坡面和沙多石少弃渣坡面侵蚀量与径流量呈线性相关,沙少石多弃渣坡面侵蚀量与径流量呈指数函数相关;原始地面、扰动地面、非硬化路面、弃土坡面和沙多石少弃渣坡面侵蚀量与径流剪切力呈较好的对数函数相关,沙少石多弃渣坡面侵蚀量与径流剪切力呈较好的线性关系;2）与原始地面对照,弃土弃渣坡面更易遭受侵蚀,其中弃土坡面的平均侵蚀量最大,为22.68 kg,是原始地面侵蚀量的45.27倍,其次为沙多石少弃渣坡面和沙少石多弃渣坡面,侵蚀量分别为原始地面的19.61和10.61倍,扰动地面、非硬化路面侵蚀量为原始地面侵蚀量的4.35和4.41倍。     

神府东胜煤田沉陷区三种人工林生长状况比较研究

采用野外调查与室内试验相结合的方法,研究了神府东胜煤田沉陷区不同立地条件下三种人工林的生长状况,并对林下土壤含水量进行了测定,分析了人工林生长指标与林下土壤含水量的相关性,结果表明:不同立地条件下,樟子松的生长状况为梁地阴坡＞覆沙地＞梁地坡顶＞梁地阳坡,方差分析表明差异显著(P＜0.05).沙棘与山杏的生长状况为梁地阴坡＞梁地坡顶＞梁地阳坡,方差分析表明沙棘生长状况差异性极显著(P＜0.01),山杏生长状况差异不明显.不同立地条件樟子松,沙棘,山杏的各项生长指标之间有较好的相关性,山杏各项生长指标之间的相关性最好,相关系数大于0.9.樟子松,沙棘,山杏的生长状况与土壤含水量有较好的相关性,相关系数均在0.6以上.     

神东煤田扰动地面与原地面产流产沙及水动力学参数对比

 煤矿开发建设活动破坏了原地表植被和土壤结构,形成的人为扰动地面水土流失剧烈。采用野外放水冲刷试验,研究神府东胜煤田原地面与扰动地面产流、产沙以及水动力学参数的变化规律。结果表明:扰动地面产流时间小于原地面,产流强度是原地面的12倍;扰动地面的初始含沙量是原地面的1030倍,产沙强度是原地面的1050倍;扰动地面的雷诺数和阻力系数均大于原地面,弗劳德数差异不显著;不同坡度、不同流量2种处理类型的产沙强度与产流强度呈指数函数关系,产沙强度和雷诺数呈幂函数关系,产流强度和雷诺数呈幂函数关系。研究结果对矿区扰动地面水土保持生态环境建设具有重要的参考意义。     

伊犁河流域裸露缓坡地放水试验研究

 通过野外径流小区实地放水冲刷试验,研究伊犁河流域裸露缓坡地在不同放水条件下土壤水分变化、径流泥沙特征,并运用水力学理论分析坡面径流水力学参数特征。结果表明:1)土壤入渗率随着放水流量的增加呈现递增的趋势,随着放水量的增加,土壤表层含水量增大,入渗率随之减少,坡下部土壤水分变化量高于坡上;2)随着放水流量的增加,输沙率呈现递增的趋势,含沙量呈先增后减的趋势,含沙量与放水流量存在较好的幂函数关系,随着冲刷时间的延长,含沙量、输沙率均呈现递减的趋势;3)随着放水流量的增加,径流平均流速、雷诺数、Darcy-Weisbach阻力系数逐渐增大,弗劳德数逐渐减小,流速与流量、弗劳德数与雷诺数均呈良好的幂函数关系,水流为层流、急流状态。     

覆沙坡面径流冲刷试验研究

通过室内模拟冷冻和放水冲刷试验,采用2个放水流量(1,2L/min)、2个土壤处理(未冻坡面,冻结坡面)和4个覆沙厚度(0,1,2,3cm)研究不同处理对覆沙黄土坡面产流产沙的影响。结果表明:(1)相同流量条件下,覆沙坡面初始产流时间延长,随着覆沙厚度的增加,延长效果越明显,而冻融作用使坡面初始产流时间缩短;不同处理坡面的产流产沙峰值均增大,并且产流量与产沙量的峰现时间具有不同步性。(2)不同流量条件下,不同处理坡面总产流量是对照坡面的1.02~1.28倍,冻结坡面和冻结-覆沙坡面的总产流量与对照坡面有显著差异(p0.05),坡面总产沙量是对照坡面的1.97~10.94倍,冻结坡面、对照-覆沙坡面和冻结-覆沙坡面的总产沙量与对照坡面有显著差异(p0.05)。(3)不同流量条件下,相同处理坡面产流强度随产流时间变化趋势大致相同,裸坡坡面产沙强度随着产流时间的变化趋势较为平稳,而覆沙坡面产沙强度波动程度较大,覆沙是影响坡面产沙过程的主要因素;相同流量条件下,不同处理坡面产流强度大致分为快速上升-相对稳定和相对稳定两种变化趋势。(4)相同流量条件下,裸坡坡面的产流强度受冻融作用的影响较大,冻融和覆沙处理对产沙强度的影响均较大,冻融作用在裸坡条件下对产沙过程的影响大于覆沙坡面,覆沙坡面在土壤未冻结的情况下对产沙过程的影响大于在土壤冻结的情况。     

Effects of drying and rewetting on soluble phosphorus and nitrogen in forest floors: An experiment with undisturbed columns

Drying and rewetting (D/W) of soils often resulted in the release of soluble phosphorus (P) and nitrogen (N), thereby changing the availability of both nutrients. Most experiments on D/W have been conducted with disturbed mineral soil samples and with rewetting of the soil samples by abrupt change in the water potential. Here, we studied the effect of D/W on the leaching of P and N from undisturbed forest floors of a European beech and a Norway spruce site under near field conditions of desiccation and rewetting. We hypothesized that even under realistic rewetting of undisturbed forest floors, the leaching of P and N is increased after D/W and that the effects are less pronounced for spruce than for beech because of the larger hydrophobicity of the spruce forest floor. Undisturbed forest floor columns were subjected to desiccation at 20°C until a matrix potential of –100 MPa (pF 6.0) was reached, while controls were kept at moist conditions. Columns were irrigated by 22 mm day^?1 from day 1–3 and by 10 mm day^?1 from day 4–14 given in automated short pulses. Leachates from the soil columns were analyzed for orthophosphate, total P, NH₄, NO₃, and total N. In the spruce forest floor the concentrations of total P in leachates and the leachate fluxes were strongly increased after D/W. The increase of solute P was less for beech than for spruce coinciding with less actual rewetting of the beech forest floor. Leaching of total N from the spruce forest floor was not affected by D/W, however, concentrations and leaching of NH₄ increased, while leaching of NO₃ decreased. For beech the leaching of total N and NH₄ increased after D/W, while NO₃ leaching decreased. The results indicate that also under realistic conditions, D/W of forest floors increases solute P and leads to changes in the ratio of NH₄/NO₃ in solution, thereby altering the availability of the nutrients.     

神府─东胜矿区河势变化分析

本文对考察区河道自然特征,河道横向、纵向变化及河势进行了分析研究,并提出了河道整治建议.     

前期土壤含水量对坡面产流产沙特性影响的模拟试验(简报)

为了研究黄土区降雨前期土壤含水量对不同土壤坡面降雨入渗、产流和产沙特性的影响,采用室内降雨模拟试验方法,探讨了前期土壤含水量从风干土状态至近饱和条件下塿土和砂黄土坡面降雨入渗、产流产沙的特征。研究结果表明：在雨强（80 mm/h）和坡度(10°)较大情况下,前期土壤含水量对塿土坡面产流时刻、入渗和产流过程影响不明显;砂黄土坡面产流时刻受前期土壤含水量影响显著,随着前期土壤含水量的增大先延长后缩短,其极差值达到28.91 min;前期土壤含水量在风干土～10%和15%～25%两段范围内,砂黄土坡面入渗产流规律差异十分显著。基于土壤水分累积入渗过程特征,塿土前期含水量可分成“三区”,砂黄土则可分成“两区”;利用前期土壤含水量与坡面土壤流失量的二次多项式关系,分别确定出塿土和砂黄土坡面土壤流失量最少的前期含水量值为11.25%和12.74%,为黄土区坡地水土管理提供理论依据。     

前期土壤含水量对坡面产流产沙特性影响的模拟试验

为了研究黄土区降雨前期土壤含水量对不同土壤坡面降雨入渗、产流和产沙特性的影响,采用室内降雨模拟试验方法,探讨了前期土壤含水量从风干土状态至近饱和条件下填土和砂黄土坡面降雨入渗、产流产沙的特征.研究结果表明:在雨强(80mm/h)和坡度(10°)较大情况下,前期土壤含水量对塿士坡面产流时刻、入渗和产流过程影响不明显;砂黄土坡面产流时刻受前期土壤含水量影响显著,随着前期土壤含水量的增大先延长后缩短,其极差值达到28.91min:前期土壤含水量在风干土～10%和15%～25%两段范围内,砂黄土坡面入渗产流规律差异十分显著.基于土壤水分累积入渗过程特征,填土前期含水量可分成"三区",砂黄土则可分成"两区";利用前期土壤含水量与坡面土壤流失量的二次多项式关系,分别确定出壤土和砂黄土坡面土壤流失量最少的前期含水量值为11.25%和12.74%,为黄土区坡地水土管理提供理论依据.