极端降雨情形下黄土区水土保持治理的减沙效益估算

极端降雨情形下水土流失治理的效益评估对黄河治理具有重要意义,但由于缺乏有效的针对降雨事件尺度的定量评估方法,该问题长期存有争议.2017年陕西榆林"7·26"特大暴雨致灾严重,引发广泛关注.该研究提出了一种适用于事件尺度的减沙效益计算方法,并以岔巴沟流域为研究对象,计算流域水土保持治理在"7·26"暴雨事件中的减沙效益...     

Soil management effects on runoff and soil loss from field rainfall simulation

Soil erosion from agricultural lands is a serious problem on the Chinese Loess Plateau. In total, 28 field rainfall simulations were carried on loamy soils under different management practices, namely conventional tillage (CT), no till with mulch (NTM), reduced tillage (RT), subsoiling with mulch (SSM), subsoiling without mulch (SS), and two crops per year (TC), to investigate (i) the effects of different soil management practices on runoff sediment and (ii) the temporal change of runoff discharge rate and sediment concentration under different initial soil moisture conditions (i.e. initially dry soil surface, and wet surface) and rainfall intensity (85 and 170 mm h^− 1) in the Chinese Loess Plateau. NTM was the best alternative in terms of soil erosion control. SSM reduced soil loss by more than 85% in 2002 compared to CT, and its effects on runoff reduction became more pronounced after 4 years consecutive implementation. SS also reduced considerably the runoff and soil loss, but not as pronounced as SSM. TC resulted in a significant runoff reduction (more than 92%) compared to CT in the initial ‘dry’ soil, but this effect was strongly reduced in the initial ‘wet’ soil. Temporal change of runoff discharge rate and sediment concentration showed a large variation between the different treatments. In conclusion, NTM is the most favorable tillage practices in terms of soil and water conservation in the Chinese Loess Plateau. SSM can be regarded as a promising measure to improve soil and water conservation considering its beneficial effect on winter wheat yield.     

室内模拟降雨条件下土壤水分入渗及再分布试验

降雨入渗对城市绿化、防洪排涝、农业生产等方面有着重要的意义。采用室内模拟降雨,使用时域反射仪采集相关数据,从土壤含水率变化特征和湿润锋运移特点等方面,研究了在垂向一维条件下不同雨强降雨对水分入渗的影响,探讨在降雨条件下土壤水分的再分布情况,从而确定试验所用砂壤土保水性最优土层范围。结果表明：降雨结束后,土壤水分的再分布主要受土水势控制,随着时间的延长,蒸发作用逐渐占据主导地位;试验所用砂壤土的最佳保水性土层深度为20～35 cm,可为植物的选栽提供参考。     

模拟降雨条件下聚丙烯酰胺应用对径流、侵蚀和土壤养分流失的影响

Soil erosion affects soil productivity and environmental quality.A laboratory research experiment under simulated heavy rainfall with tap water was conducted to investigate the effects of anionic polyacrylamide(PAM) application rates(0,0.5,1.0,and 2.0 g m-2) and molecular weights(12 and 18 Mg mol-1) on runoff,soil erosion,and soil nutrient loss at a slope of 5°.The results showed the two lower rates of PAM application decreased runoff while the highest rate increased runoff as compared with the control.Sediment concentration and soil mass loss increased significantly with the increasing PAM application rate.Compared with the control,PAM application decreased K+,NH4+,and NO3-concentrations in sediment and K+ and NH+4 concentrations in runoff,but significantly increased the mass losses of K+,NH4+,and NO-3 over soil surface except for the NH4+ at PAM application rate lower than 1.0 g m-2.PAM application decreased the proportion of K+ loss with runoff to its total mass loss over soil surface from 60.1% to 16.4%.However,it did not affect the NH4+ and NO3-losses with runoff,and more than 86% of them were lost with runoff.A higher PAM molecular weight resulted in less soil erosion and K+ mass loss but had little effect on runoff and NH+4 and NO3-losses.PAM application did not prevent soil erosion and the mass losses of K+ and NO3-under experimental conditions.     

水土保持功能评价及其在水土保持区划中的应用

随着国家对生态文明建设的日益重视,以及国家及地方主体功能区规划的实施,对于水土保持的功能研究也越来越多.结合全国水土保持规划工作的需要,提出水土保持功能的概念、类型确定原则和功能类型,阐述了水土保持基础功能和社会经济功能的评价方法,以及各基础功能的评价指标体系.以太行山东部山地丘陵区为例,举例说明水土保持功能评价的过程和结果.对全国水土保持区划三级区基础功能进行统计分析,明确各功能的区域比例,提出8个一级区水土保持工作主要方向,维护和提高区域水土保持功能将成为水土保持工作的重点和方向.     

北京通州区“7·21”特大暴雨灾害与城市水土保持

2012年7月21日发生在北京市的＂7·21＂特大暴雨引起了社会的广范关注,北京通州区作为北京重点发展新城之一,在这次特大暴雨中也遭受了严重的灾害。通过分析通州区＂7·21＂特大暴雨灾害发生的原因,根据水土保持新法规,提出通州区城市建设从源头控制水土流失、提高城市雨水管网利用率,综合利用渣土资源、提高土石方利用率,减少地面硬化率、提高植被覆盖率以及充分利用雨洪资源、提高城市建设雨洪利用率等水土流失防治对策,以期为城市建设防灾减灾提供参考。     

不同水土保持临时措施下工程堆积体坡面减流减沙效应

为量化城市生产建设项目水土保持相关规范中对于水土保持临时措施的布设要求,并为水土保持监管提供科学依据,该研究以深圳市生产建设项目工程堆积体为例,基于工程堆积体特征及其水土保持临时措施实施情况现场调查结果,结合深圳市多年自然降雨强度,概化设计室内人工模拟降雨试验,研究临时苫盖和拦挡措施在不同降雨强度及坡度下对工程堆积体坡...     

张家口地区水土保持措施空间配置效应评价

该文以张家口各个地貌类型区水土流失监测站实测数据为基础,研究了该区水土保持措施的空间配置的适宜性。结果表明：不论何种地貌类型区,总体的趋势是坡耕地组中水平梯田的水土保持效益最好,蓄水拦沙效益均达到90%以上,其次是经济林,再者是人工种草;荒坡地组中植被措施结合水平沟、鱼鳞坑整地形式的水土保持效益最好,基本在75%以上,自然封禁和人工种草的水土保持效益次之,且空间和年际之间差异较大,造成这种现象的主要原因可能是由于降雨条件的差异影响到植被生长的质量,其次是土壤本身的特征的差异。因此,采取封禁措施治理的初期不能简单依靠生态自身的修复,必须辅助以工程措施为植被的恢复创造条件。     

闽北不同土地利用方式与不同降雨强度对水土流失的影响

运用径流小区法研究闽北不同土地利用方式与不同降雨强度对水土流失的影响.结果表明:1)不同土地利用方式年均径流量的大小顺序为裸露地＞柑橘园＞锥栗林＞杉木林,年均土壤流失量的大小顺序为裸露地＞锥栗林＞柑橘园＞杉木林;2)降雨强度对土壤流失量的影响高于对径流量的影响,不同土地利用方式的径流量及土壤流失量与各降雨强度指标呈显著性幂函数关系,但各指标的拟合相关程度不同;3)裸露地(对照)土壤流失量与I10的相关性最高,锥栗林的土壤流失量与Ⅰ30和Ⅰ60的相关性最好,柑橘园的土壤流失量与Ⅰ30的相关性最好,而杉木林的土壤流失量与降雨强度的相关性极弱;4)裸露地、锥栗林和柑橘园的径流量与Ⅰ60和Ⅰ30的相关性较好,杉木林的径流量与降雨强度的相关性极弱;5)各土地利用方式的径流量和土壤流失量与Ⅰave的相关性均很弱.     

模拟降雨条件下保水剂对沙质土壤水分的影响

为了探究保水剂对沙质土壤水分的影响,采用室内重建土柱,在人工模拟降雨条件下研究不同用量保水剂对沙质土壤(0~30 cm)含水率的影响。结果表明:土壤含水率随着保水剂用量的增加而增加,保水剂用量为0.2%时不但省时省力,而且0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm 3个土层土壤含水率分别为45.42%、48.48%、46.16%,既能满足植物的生长需要,又能节省经济成本,可为干旱、半干旱区节水造林及保水剂的合理使用提供理论依据。     

雨强和土地利用方式对黄土丘陵区水土流失的影响

为了更好掌握黄土丘陵区雨强和土地利用方式对水土流失的影响规律和机理,利用人工降雨模拟器,设计了5种雨强和4种土地利用方式的区组试验,对水土流失进行了定量研究。结果表明：雨强对不同土地利用方式的产流产沙都呈极显著的正效应,4种土地利用方式的地表平均产流产沙与雨强均呈幂函数显著增长趋势;5种雨强的平均地表产流量为林地＞休闲耕地＞栽培草地＞草地,平均产沙量分别为休闲耕地＞栽培草地＞草地＞林地,产流与产沙没有呈现完全的对应关系。如果没有林冠层、灌木层和枯枝落叶层对降雨的截留、阻滞和消弱,林地产流量高于其他土地利用方式,但具有良好的保土效果,而草地具有良好的保水和保土效果。     

人工模拟降雨条件下花岗岩红壤坡面侵蚀过程与特征分析简

通过室内人工模拟降雨试验,研究降雨强度、坡度及地表覆盖3因素对花岗岩红壤坡面侵蚀过程的影响.结果表明：1）起始产流时间随降雨强度和坡度的增加而有所提前,而地表覆盖能延缓起始产流时间;2）在不同降雨强度和坡度条件下,径流率从产流初期开始都快速增加,7 ～ 10 min后达到稳定,且随着降雨强度和坡度增加,径流率也显著增加;3）随着降雨强度的增大,产沙率明显增大,且降雨强度越大,坡度对产沙率的影响越明显;4）降雨强度和径流总量、产沙总量之间相关性极显著,其相关系数分别为0.892和0.799;5）地表覆盖具有良好的减沙作用,其减沙效益超过90％.     

黔西高原坡面次降雨产流产沙特征

利用野外径流小区径流泥沙观测数据与降雨特征资料,定量研究黔西高原地区降雨对坡面产流产沙的影响.结果表明:1)黔西高原地区年均侵蚀性降雨为22次,中、低降雨强度型降雨次数占降雨次数的93.0％;2)坡面产流产沙特征与降雨的年内分布密切相关,5-8月坡面产沙量占总产沙量的99.2％,产流量占总产流量的95.8％;3)坡面产沙量与降雨量存在显著的指数相关关系,其指数方程为M=0.346e0.109P;4)坡面产流产沙与中、高降雨强度型大雨和暴雨密切相关,4次暴雨事件产生的径流量占总径流量的57.3％,产沙量占总产沙量的91.5％.     

水土保持综合措施对红壤坡地养分流失作用过程研究

为了研究红壤坡地养分流失规律,通过江西省水土保持生态科技园2006～2007年野外试验,分析了3种生态措施、3种典型降雨红壤坡地N、P流失过程。结果表明:不同降雨类型下采取生态措施能对整个径流过程中的总氮和总磷浓度起到明显的控制作用,且各处理径流中氮和磷的流失主要集中在径流初期,后期均匀稳定。养分流失均以侵蚀泥沙携带养分流失为主,但随着降雨的减小,泥沙携带养分流失量占养分总流失量的比例会降低。各处理侵蚀泥沙均有养分富集现象,而且随着降雨的减小而增大。     

自然侵蚀量和容许土壤流失量与水土流失治理标准

在总结分析国内有关自然侵蚀量、容许土壤流失量研究成果的基础上,探讨自然侵蚀量与容许土壤流失量的关系,讨论制订水土流失治理标准的思路。认为水土流失治理标准的确定有3个参考值：1）标准值,即一定条件下的容许土壤流失量,是水土流失治理至少要达到的目标,且随着对不同土地利用类型的功能需求与可实施的最佳水土保持措施、以及所在水土流失类型区的侵蚀危害与治理约束条件的不同而不同;2）理想值,即正常自然侵蚀状态下的土壤流失量;3）极端值,即土壤流失量为0,不发生水土流失。水土流失治理应是先控制到现时生态环境与社会经济条件下的容许土壤流失量范围内,逐步达到自然正常侵蚀量或制止水土流失的发生;还应引入环境伦理、环境美学及景观设计等理念,最终实现土地的可持续利用、区域生态系统的健康稳定及人与自然的和谐友好发展。     

槽式人工模拟降雨机的工作原理与特性

利用人工模拟降雨，可以进行各种下垫面条件下土壤侵蚀与水土保持实验研究，大大缩短了试验研究周期，已成为室内与野外试验的重要技术手段，是获取土壤侵蚀、水土保持效益、土壤侵蚀模型等相关研究数据的有效途径。在详细论述人工模拟降雨机的基本要求和类型的基础上，重点论述了槽式人工模拟降雨机的结构、工作原理及其优缺点，旨在促进我国人工模拟降雨机研制的步伐，为土壤侵蚀与水土保持相关实验研究提供参考。     

水土保持对黄河输沙量的影响

采用回归分析方法,研究水土保持对1954—2005年黄河年输沙量的影响。结果表明：1）从24个备选自变量因子中筛选出的由＂河口镇到吴堡区间7—8月降雨量＂＂水土流失治理度＂和＂ln‘河口镇到龙门区间年降雨量’＂3个自变量组成的多元非线性回归方程,相关系数达到0.883,在α=0.001的水平上高度显著,该回归方程＂解释＂了1954—2005年黄河年输沙量76.5%的变化;2）水土流失治理度能够很好地＂解释＂20世纪80年代以来黄河年输沙量减少的趋势;3）当河口镇到吴堡区间7—8月降雨量处于最大观测值时,水土流失治理度由0增加到50%,计算年输沙量减少幅度超过20亿t/a;4）治理程度相同时,水土保持对黄河年输沙量的影响是降雨量大的大于降雨量较小的。     

水土保持对偏关河径流和泥沙的影响分析

 偏关河流域水土保持面积从1959年的1万1593hm2增加到1996年的5万5338hm2,占流域面积的28.90%。年径流量、常水径流量与年份和各类水土保持措施之间,均呈极显著负相关,年径流量与年降水量、汛期降水量和有效降水量,均呈显著正相关,而常水流量与年降水量、汛期降水量和有效降水量关系很弱;偏关河流域小型蒸发器测定的蒸发量与年份呈显著负相关,但径流和泥沙变化并没有增加,说明水土保持是引起径流量和泥沙量变化的主要原因。洪水径流量、年输沙量和洪水输沙量变化一致,与年降水量、汛期降水量和有效降水量均呈显著正相关,而与水土保持措施面积呈不显著的负相关。     

南方红壤区典型水土流失治理小流域的洪水径流泥沙特征

为探究南方红壤区经长期水土流失治理小流域的水沙特征,该研究收集长汀县朱溪河小流域2017—2020年降雨及洪水水沙数据,通过冗余分析、多元逐步回归方程、含沙量-流量滞回曲线等方法进行分析。结果显示：（1）流域年洪水径流深和泥沙量分别为282.30～892.50 mm和35.80～179.50 t/km²,洪水事件的产沙模数集中在0～20.0 t/km²,但总泥沙量由大于5.0 t/km²的少数事件决定;（2）降雨量、30 mim的最大雨强和降雨侵蚀力是影响洪水径流泥沙的主要降雨特征,对径流、泥沙变化的解释度分别为68.99%和49.28%,通过主要径流特征估算泥沙量、平均含沙量和最大含沙量,拟合优度达0.624～0.870;（3）洪水事件共出现6种含沙量-流量滞回关系,其中线型出现频率（55%）最高,该类事件中含沙量随流量的变化具有分阶段特征,临界含沙量约为0.1 g/L。经过长期的水土流失治理,红壤区小流域的洪水泥沙量普遍较低,且主要受径流量影响,洪水事件的滞回关系表明流域的泥沙供应通常处于持续少量的状态,研究结果有助于揭示红壤区土壤侵蚀的发展趋势。     

坡度和刺槐覆盖对黄土坡面产流产沙影响的模拟降雨研究

 选用处于黄土高原的山西省吉县蔡家川刺槐覆盖坡面的表层土壤,栽植刺槐幼林后进行人工降雨模拟试验,对比研究不同坡度对刺槐覆盖坡面和裸露坡面的产流和侵蚀产沙的影响。结果表明:当降雨强度一定时,在一定的坡度范围内,随着坡度增加,开始产流时间提前,径流的速度加快,树冠截留率减小,径流量增大,侵蚀量、含沙量增加;刺槐林树冠截留率与坡度的关系为I=29.556α-0.311（R2=0.9874）;刺槐覆盖坡面侵蚀量与坡度之间的关系为W=0.116 84α3.005 9（R2=0.9795）;同一坡度条件下,裸露坡面比刺槐覆盖坡面径流平均速度高15%～25%,径流量高15%～48%,侵蚀量高10%～117%,平均含沙量高55.5%～133.0%。