坡面细沟侵蚀断面形态发育影响因素分析及动力特性试验

研究细沟形态发育过程对认识细沟侵蚀具有重要作用,该文采用6种坡度(2°、4°、6°、8°、10°、12°),5种流量(8、16、24、32、40 L/min)下的组合冲刷试验,系统研究了坡面细沟横纵断面形态发育影响机制及动力特性。结果表明:细沟宽深比变化范围为3.006~4.884,根据水力最佳断面,细沟水流远未达到稳定。横断面形态系数随坡度的变化范围为0.36~0.522,细沟横断面形态随流量、坡度以及冲刷历时均趋近于梯形水力最佳断面,即阻力最小的断面。随着流程长度的增加,横断面形态由宽深逐渐变窄,横断面形态系数也随之减小。细沟纵断面形态范围为0.60~11.26,且随坡度的增大而增大,与流量相关性不大。综合阻力系数及消能率均与细沟纵断面形态系数呈良好的幂函数关系。     

东北黑土区冻融循环对切沟沟壁崩塌的影响

[目的]通过测量冻融循环期间沟壁崩塌体积来评价冻融循环对切沟侵蚀的贡献。[方法] 2016—2018年间,选取36条切沟共计463个崩塌点开展了野外调查。基于调查结果,切沟沟壁崩塌主要表现为2种类型：块状崩塌和松散堆积。在每个崩塌点测量2种堆积体的形态参数：崩塌土壤的体积、切沟横断面的宽度和深度,以及相应沟壁土壤的剪切力和硬度。[结果](1)3年研究期间冻融作用导致的沟壁崩塌强度平均为16.12 m³/(km·a)。2种崩塌类型在切沟内随机发生,单点冻融崩塌量主要集中在0～3 m³,但块状崩塌导致的土方量更大。(2)切沟横断面宽度和深度是沟壁崩塌的主要影响因素,崩塌量随宽深比增大而增加,当宽深比>2.71后,崩塌量迅速增加。(3)切沟崩塌量与沟壁土壤的剪切力和硬度等紧密相关。[结论]沟壁冻融崩塌与切沟宽度和深度紧密相关,冻融崩塌量占切沟侵蚀泥沙产量的3.28%～23.68%,其影响与沟头溯源侵蚀相当。研究结果为定量评价冻融循环对切沟侵蚀贡献提供数据支撑。     

黄土坡面细沟发育及细沟与细沟间侵蚀比率研究

基于室内人工模拟降雨试验,采用三维激光扫描仪对坡面进行监测,研究了黄土坡面不同坡度(10°,15°,20°,25°)和雨强(90,120mm/h)下细沟发育过程、形态特征及细沟与细沟间侵蚀比率变化规律。结果表明:(1)随着坡度、降雨强度增大,坡面产流时间、细沟出现时间有减小趋势,断面流速有增大趋势;(2)黄绵土坡面细沟形态变化受降雨强度影响较小,受坡度影响较大。在10°,15°坡度条件下,受溯源侵蚀及沟道下切作用较强,形成的细沟长、窄,深;在20°,25°条件下,受沟壁坍塌作用影响较大,形成的细沟短、宽、浅;(3)采用多元回归方法对细沟与细沟间侵蚀比率与坡度、雨强、径流的关系进行拟合,拟合函数为幂函数方程,细沟与细沟间侵蚀比率随着坡度、降雨强度增大而增大。     

黄土坡面细沟横断面形态及其水流动力学与挟沙特性

为了探究影响细沟横断面形态特征的因素及细沟水流侵蚀挟沙能力的变化,通过室内水槽试验,研究不同坡度下细沟断面形态发育规律及水流动力学与挟沙特性。结果表明:放水流量为1 000L/h,坡面细沟水流流速随坡度增大而增大,弗如德数在0.918~2.126之间变化,且绝大多数值1.0,雷诺数在1 500~4 900之间变化;随坡度增大,细沟水流侵蚀能力加大,细沟发育速度加快;细沟流量一定条件下,伴随细沟发育,断面形态由宽浅形向窄深式发育,细沟水流流速减小;细沟断面形态系数变化于0.40~0.80之间,主要集中在0.50~0.65的范围内;细沟断面形态指标随细沟潜在挟沙量的增大而降低。     

野外模拟降雨条件下矿区土质道路径流产沙及细沟发育研究

为研究矿区土质道路径流产沙及细沟形态发育特征,在野外调查的基础上,设计坡度(3°、6°、9°、12°)和雨强(0.5、1.0、2.5、2.0、2.5、3.0 mm/min)2个处理,在野外建立不同坡度的道路小区,采用人工模拟降雨的方法,测定了不同处理道路径流产沙参数和细沟形态指标。结果表明:1)各坡度道路径流率为1.12~8.24 L/min,与雨强线性关系极显著,随坡度变化不显著;除0.5 mm/min雨强3°~9°坡及1.0 mm/min雨强3°坡道路径流流态为层流外,其余为紊流,雨强-坡度交互作用(I×S)对流态影响显著;阻力系数只与坡度相关。2)各坡度道路剥蚀率为0.92~324.46 g/(m2·s),与雨强、坡度和径流率呈极显著幂函数关系(R2=0.968,P0.01),道路土壤发生剥蚀的临界剪切力和临界径流功率分别为2.15 N/m2和0.41 W/(m2·s)。3)3°道路以片状侵蚀为主,6°~12°道路细沟发育,细沟宽深比、复杂度、割裂度和细沟密度分别为1.80~3.75、1.07~1.55、0.20%~10.33%和0.067~2.01 m/m2,细沟发育程度是雨强和坡度交互作用(I×S)的结果。4)6°~12°道路细沟侵蚀量占总侵蚀量比例为18.0%~57.16%,总侵蚀量与细沟宽深比、细沟复杂度、细沟割裂度和细沟密度均呈显著的函数关系(R2=0.35~0.96,P≤0.01),割裂度是影响土质道路总侵蚀量的最佳细沟形态因子。结果可为矿区土质道路水土保持工程设计及生产安全提供参数支持。     

冲刷条件下裸露砒砂岩区坡面细沟微形态变化及其侵蚀特征

选择裸露砒砂岩坡面为研究对象,基于野外径流小区冲刷试验结合三维激光扫描技术,研究3种流量(60,100,200 L/h)与4个坡度(5°,10°,20°,30°)组合冲刷下砒砂岩区坡面细沟形态演变特征及径流侵蚀产沙机制.结果表明:坡面细沟在坡下最先发育,随着冲刷流量和坡面坡度的增大而向上延伸;细沟出现的时间随着坡度的增...     

工程堆积体坡面细沟形态发育及其与产流产沙量的关系

为揭示工程堆积体坡面细沟形态动态变化规律以及细沟形态指标与侵蚀产流产沙量之间的关系,选取5、9、13和17 L/min 4个放水流量,模拟0.5、1.0、1.5和2.0 mm/min雨强条件,对24°、28°和32°共3个坡度工程堆积体进行冲刷试验,选取沟深、沟宽、宽深比和断面积等指标刻画侵蚀过程中细沟形态变化。结果表明：1）随冲刷历时增加,在前9 min内沟宽和沟深快速发育,沟宽发育宽度占总宽度的57%～90%,沟深发育深度占总深度的38%～73%;2）宽深比随冲刷延长呈先减小后趋于稳定的变化过程,宽深比在0～27 min内快速减小,细沟沿流程纵深方向发育的能力减弱,在27 min之后保持稳定,最终恒定在0.81～1.48,表明细沟断面形态最终大致呈矩形形状;3）沟宽和沟深均随流量的增大而增大,与坡度相比流量对细沟发育的影响更显著;4）沟宽和沟深与放水时间之间存在对数函数关系,断面积与放水时间之间存在线性函数关系,沟宽与径流量之间存在指数函数关系,沟深与径流量、断面积与累计产沙量和累计径流量之间存在幂函数关系。坡面细沟形态的发育过程存在时间差异性,断面积可用来描述侵蚀量的变化过程,宽深比可作为表征工程堆积体坡面细沟发育方向和能力的重要指标。该研究可以为工程堆积体坡面细沟形态指标的动态变化量化提供参考。     

饱和紫色土初始态和稳定态细沟水力学特征研究

细沟水力学特征是影响坡面土壤侵蚀的重要动力因素.不同侵蚀阶段细沟形态影响水流动力学特征,进而影响细沟侵蚀发育与形态演变.试验以饱和紫色土为研究对象,在测量得到不同流量(2,4,8 L·min-1)及坡度(5°,10°,15°,20°)下初始态细沟和稳定态细沟径流流速的基础上,计算得到初始态和稳定态细沟水力学参数,包括平...     

黄土坡面细沟发育过程及侵蚀产沙特征研究

研究细沟发育及其产沙特征对细沟侵蚀预报模型至关重要.采用室内纯净水模拟降雨试验的方法,在不同坡度(10°,15°,20°,25°)和不同雨强(1.5,2.0 mm/min)条件下,研究了细沟的发育过程,并讨论分析各发育阶段产沙特征及其影响因素.结果表明,根据坡面含沙量与细沟形态的变化特征,细沟侵蚀过程可划分为面蚀、细沟雏形、细沟发育、细沟调整4个阶段;各阶段的侵蚀量占坡面总侵蚀量的比例均不同,其中细沟发育阶段最大,约占总侵蚀量的40％;各阶段持续时间随着坡度的改变而改变;雨强增大对细沟间与细沟流速有促进作用,细沟流速为细沟间流速的0.75～1.77倍;坡面侵蚀速率受雨强与坡度的影响很大,在同一坡面上细沟流速与侵蚀速率的关系更紧密,但二者的定量关系有待进一步探索.     

膜下滴灌不同灌水定额对玉米根系生长的影响

玉米根系的分布特征受多种因素的制约,其中影响最大的有土壤水分和生育期阶段等,通过分析不同灌水处理条件下,不同生育期,土壤深度与根长密度和根重密度的关系,研究膜下滴灌玉米各生育期根系在不同灌水定额处理下的分布规律,利用大田代表植株挖根试验得到的实测数据进行根长密度和根重密度计算。结果表明:根长在表层土壤中,随着水分的胁迫减轻,呈现增大趋势,深层反之,而且最大根深出现在80 cm处,在大喇叭期,处理1在20 cm土层根长密度最小（77.27 mm/cm³）,处理9最大（143.31 mm/cm³）,在40 cm土层,处理8的根长密度最小（16.11 mm/cm³）,处理1最大（24.89 mm/cm³）。根重密度与根长密度的规律基本一致,水分胁迫能促进根系向下伸长,在玉米拔节期,处理1在20 cm以上土层根干重仅占总根干重的67.9%,而处理9在20 cm则达到了90.2%。随着生育期的推进,表层根重密度随灌水量增大而增大,在大喇叭期,处理1的根重密度为8.16×10^-4 g/cm³,处理7为2.358×10^-3 g/cm³ 。水分胁迫使得根系深扎吸取水分来补偿亏缺,并且根变得较细较小,这说明根系自身会做出水分适应性环境调整,以达到重要机制的平衡。     

以中国土壤系统分类为基础的土壤参比

为了土壤信息交流、知识共享 ,作者首先阐述了与世界土壤分类发展相伴随的中国土壤系统分类的发展 ,进而对中国土壤系统分类与美国土壤分类和WRB方案进行了参比 ,然后着重讨论了它与土壤发生分类之间的参比。今后拟建立土壤参比信息系统以实现计算机自动参比     

侵蚀对苏南丘陵区非耕作土土壤质量的影响

只要具备适宜的条件，土壤侵蚀就会发生，苏南丘陵区也不例外。以^137Cs示踪法进行的研究表明，尽管植被覆盖良好，自然状态下的苏南坡地非耕作土上仍有土壤侵蚀发生。虽因地貌、气候等条件使这里的土壤净流失量不大，可是侵蚀还是引起土壤颗粒粗化，且主要丢失的是粉粒；并使土壤中有机质、全氮、全磷含量减少，即造成土壤质量退化。此外，当地土壤肥沃，侵蚀及伴随的养分流失产生的异地生态损害亦不容忽视。     

Estimation of the Influence of Soil Moisture on Soil Colour

Soil colour was expressed in terms of chromaticity coordinates instead of traditional Munsell notations which facilitated correlation with the moisture content of soils. Spectral reflectance of twenty-one soil samples was measured in the visible region from saturation to air-dryness from which the colour coordinates for each soil at various moisture levels were calculated. The data were transformed to metric lightness, metric chroma and Munsell values using the tables of Wyszecki and Stiles (1982). All the colour coordinates, metric lightness, metric chroma and Munsell value were negatively correlated with the moisture content. For dark soils, the rate of change of colour parameters with moisture is less compared to red and light coloured alluvial soils. An interesting feature of the study is that all the colour parameters converged to a characteric value for a group of soils at zero moisture level (intercept), which will be useful to assess the moisture status of a soil in that group from the regression equations, if the colour of soil is estimated in terms of spectral parameters.     

盐渍化土壤肥力演变规律研究

本文是在曲周试验区的长期定位试验和大田调查的基础上　，研究了盐渍化土壤在改良、利用及培肥过程中，构成土壤肥力的主要因素的演变规律．研　究结果表明：土壤有机质含量从治理初期的小于５ｇ／ｋｇ提高到１５　ｇ／ｋｇ左右；土壤碱解氮从开　始的富氮假象，逐步出现土壤碱解氮含量迅速下降的现象，再缓慢上升到７０～８０ｍｇ／ｋｇ，有　的甚至超过了１３０　ｍｇ／ｋｇ；土壤有效磷含量从２～３　ｍｇ／ｋｇ或者只有０．５～１　ｍｇ／ｋｇ左右，有的　地块近于零提高到１５～２０　ｍｇ／ｋｇ，有的已接近６０　ｍｇ／ｋｇ；土壤速效钾含量则由治理初期的２０　０　ｍｇ／ｋｇ，下降到３０　ｍｇ／ｋｇ左右；土壤微生物量明显增加，理化性状不断改善，熟化程度逐　步提高；土壤肥力的变化表现出了阶段性特征．提出了盐渍化土壤的合理施肥技术．     

东北黑土区土壤侵蚀对土壤持水性的影响

为探究不同侵蚀程度对土壤持水性的影响,采用压力膜法对表土分别被侵蚀剥离0,10,20,30,40,50,60,70cm,3次重复,共计48个试验小区的土壤田间持水量、凋萎湿度进行测定,计算其土壤有效水含量。结果表明:随土壤侵蚀程度增加凋萎湿度呈微弱上升趋势,田间持水量和土壤有效水含量逐渐降低。土壤侵蚀70cm时,田间持水量降低7%,有效水含量降低11%。随侵蚀程度增加,土壤有机质含量下降。土壤田间持水量、有效水含量与土壤有机质含量呈正相关,与容重呈负相关。     

土壤温度对土壤水分入渗的影响

为了解温度对土壤水分人渗参数的影响,研究了黄土高原三种典型土壤(神木风沙土、安塞黄绵土、杨凌蝼土)在不同温度(18℃,25℃-27℃.30℃,35℃)时的人渗特征.用幂函数对湿润锋距离与时间关系进行拟合.并用Philip入渗公式对累积人渗量及入渗率进行拟合.结果表明:(1)温度对湿润锋的影响主要是通过对参数a的影响来实现.而对土壤水分人渗率的影响主要是通过吸湿率S起作用;(2)随着温度的升高,同种土壤水分入渗达到某一深度所用时间缩短.但不同质地的土壤之间的差别较大;(3)随着温度的升高.湿润锋运移速率和入渗速率增加,且湿润锋运移速率及人渗速率与温度和时间关系可用多元复合幂函数关系拟合;(4)温度对同一土壤湿润锋运移速率和水分人渗速率的影响随着温度的变化而变化.在较低温度区温度对其的影响大于较高温区.     

废黄河沙土区土壤侵蚀量分析

废黄河沙土区是水土流失比较严重地区,通过对废黄河上、中、下游3个典型地带径流小区2006年观测资料的统计分析,获得废黄河沙土区不同下垫面坡面条件下的土壤侵蚀状况.结果分析表明,一般农地土壤年侵蚀量在1191～2714 t/k㎡之间;林地在550～1157 t/k㎡;沟坡在7779～8658 t/k㎡(坡度17°～22°).其中,农地受人工扰动后的土壤年侵蚀量约为未扰动农地侵蚀量的2～4倍.     

南方红壤低山丘陵区水土流失综合治理

"南方红壤低山丘陵区水土流失综合治理"项目(2017YFC0505400)获得国家重点研发计划"典型脆弱生态修复与保护研究"专项支持。项目重点阐明区域水土流失演变规律及关键驱动因子,以生态功能提升与生产功能优化为核心,研发集成地表径流调控、土壤肥力提升、植被可持续恢复和景观结构优化为一体的水土流失治理技术体系,形成生态服务功能提升与民生改善的区域水土流失综合治理模式,为红壤低山丘陵区水土流失治理提供科技支撑。     

东北典型黑土区土壤理化性质的变化特征

东北黑土区是我国最为重要的粮食生产基地,摸清第二次土壤普查以来主要黑土土种理化性质的变化特征可为保护黑土资源提供有力的科学依据。本文基于第二次土壤普查的典型黑土剖面资料,重新调查了典型黑土区内的23个黑土土种,结果表明:近20年来主要黑土土种上的粮食单产增加约81%;在化工肥料和侵蚀的共同作用下,黑土的有机质含量和全氮含量变化不大,但全磷含量显著增加,全钾含量显著降低,表层土壤酸化明显。建议今后适当增加钾肥施用量而减少磷肥施用量。     

紫色土区土壤初始含水量对坡面径流溶质流失的影响

土壤初始含水量在一定程度上影响着紫色土区的水土流失.通过人工降雨试验,研究了紫色土在5％,10％,15％和20％共4种初始含水量条件下的入渗、产流和径流溶质迁移变化过程.结果表明:径流强度随降雨时间呈对数函数变化;降雨25 min后,径流强度趋于稳定值;在单位时间内,紫色土坡面平均径流深度和累积径流量随初始含水量的增大而增大,而坡面平均入渗率则呈相反的变化趋势.径流中PO3-4,K+,Br-浓度均呈现相同的变化规律,在开始产流时,径流溶质浓度很高,随后迅速衰减并逐渐趋于稳定.径流溶质的流失量随初始含水量的增加而增加,径流溶质从土壤迁移到径流的过程是从很小值迅速增大到某一峰值,然后逐渐衰减至稳定.指数函数比幂函数更适合描述紫色土丘陵区坡地径流溶质迁移变化过程.