福建省长汀县不同水保措施的减流减沙效应

[目的]揭示福建省长汀县不同水保措施的减流减沙效应,为南方红壤侵蚀区治理水土流失提供科学的依据。[方法]以福建省长汀县水土保持科教园7种水保措施为研究对象,利用K均值聚类的方法将降雨特征划分为4类雨强和雨型定量研究径流泥沙,分析不同水保措施及雨型下的减流减沙效益。[结果](1)小区ZG(小平台+种果)与MWS(马尾松纯林)减流率最为显著;小区BC(全坡面种植+播草)和ZG减沙效果最为显著。(2)径流量与降雨量呈显著正相关,径流泥沙量在不同雨型下差异不显著,径流量与植被盖度显著相关;(3)同一雨型下,不同水保措施处理的减流减沙效果均显著。[结论]水保措施与对照小区的年径流量差异极其显著,减流减沙率受雨型影响较小,径流泥沙量与植被盖度、土壤有机质存在显著相关。     

南方红壤区不同植被措施坡面的水土流失特征

植被是南方红壤区水土流失治理的主要措施,为了研究不同的植被措施对坡面产流产沙的影响,以及对坡面侵蚀的抑制效果,在福建省长汀县选择乔灌草、灌草、草本、农作物、乔灌、封山育林、经济林等各植被措施下的标准径流小区,通过观测各种植被措施坡面的产流产沙情况,分析比较各小区的水土流失特征。结果表明植被能较好地调控坡面地表径流和土壤侵蚀。不同植被措施下坡面产流产沙分异规律明显,相对裸地,盖度高的乔灌草、灌草、草本等措施的水土流失量最小,水土保持效果最为明显。在不同的降雨量条件下,不同植被措施的坡面水土流失情况也表现出显著的差异。因此,在未来南方红壤植被恢复与生态环境建设过程中,通过各种植被治理措施的逐步实施,对改善当地的生态环境和水土流失的防治具有重要的意义。     

永定河典型生态护岸措施下坡面产流产沙试验研究

为实现永定河北京段沙质河道生态修复,通过野外径流小区放水冲刷试验,在3种放水流量(0.5,1.0,1.5 m~3/h)、坡度10°、5种护岸材料(生态袋、椰丝植生毯、三维土工网、松木桩、卵石)下分析不同生态护岸坡面的水动力学特性、产流产沙状况。结果表明:(1)3种放水流量下5种护岸材料布设坡面的平均流速均小于裸坡,5种护岸材料平均径流流速均表现为卵石松木桩三维土工网生态袋椰丝植生毯。5种生态护岸材料弗劳德数均小于1,雷诺数均小于500。(2)生态护岸措施有效减少产流,产流量随时间均呈对数显著增加,5种生态护岸材料平均径流拦截率表现为松木桩卵石三维土工网椰丝植生毯生态袋。(3)随放水流量的增大坡面产沙率增大,各生态护岸措施均能有效减少产沙量,各护岸措施的泥沙拦截效果随着放水流量增大显著降低。研究结果对永定河不同河段岸坡治理、生态护岸材料选择、永定河绿色廊道建设有重要意义,也对定量评价不同护岸材料下坡面的减水减沙效益提供参考。     

模拟降雨条件下红壤坡面侵蚀产沙水动力学特征

[目的]对红壤坡面侵蚀过程中的产流、产沙以及坡面径流水动力学参数进行试验研究,为揭示红壤坡面侵蚀产沙机理提供科学依据。[方法]以我国南方侵蚀性红壤为研究对象,采用人工模拟降雨法,通过不同坡度(6°,10°和15°),不同雨强(120,180和240 mm/h)条件下的模拟试验分析红壤坡面产流产沙过程及径流水动力学特征。[结果]在坡度一致时,坡面累积径流量和累积产沙量均随雨强的增大而增大,径流率表现为初期的波动增长,随降雨进行逐渐达到稳定状态,且径流率随坡度增大而增大;坡面产沙过程受坡度和雨强的双重影响;侵蚀产沙率呈降雨初期急剧上升,随后迅速下降并趋于平稳的趋势。试验坡面的径流水动力学特征表明,阻力系数f与雷诺数R_e无明显的相关关系,但与弗洛德数F_r存在显著的指数关系。[结论]径流水动力学参数与侵蚀产沙量之间存在明显相关关系,相比较而言,径流雷诺数R_e与坡面侵蚀产沙量间的关系最密切。     

南方红壤区强降雨下不同农路水蚀过程及其防蚀效应

为防治农路水土流失,以南方红壤区江西水土保持生态科技园为研究区,通过野外调查选择4种典型农路(裸露土路、碎石道路、泥结石路和植草土路)设置12个原位试验小区,采用人工模拟降雨试验研究3.0mm/min强降雨条件下不同农路水蚀过程及其防蚀效应。结果表明:农路的路面被高强度压实,容重较大,比重也较大。农路路面水分入渗率经历了急剧减小后再稳定的过程,以泥结石路、裸露土路和植草土路表现尤为明显。农路产流后泥沙含量在较短时间内即达到峰值,随即迅速下降。与裸露土质路面相比,泥结石路、碎石道路和植草土路的减水效果并不明显,最大只有14.1%;但减沙效益明显,最低也可达40%左右。该研究结果为南方红壤区坡耕地农路基础设施配套建设和水土保持规划提供了科学参考。     

南方红壤区林下水土流失成因及其治理措施

经查阅相关资料和实地考察,发现南方红壤区林下水土流失主要分布在马尾松林、杉木林、桉树林及山地茶果园,而树种结构单一、林下植被匮乏、人为干扰频繁是当前造成林下水土流失的主要原因。针对南方林下水土流失的特点及原因,总结了复合经营、人工补植、施肥改良等林下水土流失治理措施。     

南方红壤区坡面次降雨产流产沙特征

研究坡面次降雨土壤入渗及产流产沙特征,对于坡地水土流失防治及水土资源管理利用具有重要意义.基于广东省五华县水土保持试验推广站野外径流场2014年的观测数据,研究不同下垫面条件下坡面入渗及产流产沙特征.次降雨入渗量与地表植被盖度间存在显著相关关系(P ＜0.05,R=0.95).入渗量随降雨强度增加,呈先增后减的变化趋势,存在入渗量达最大值的临界降雨强度;人工林及灌草地临界降雨强度为19.9 ～ 27.8 mm/h,均高于自然撂荒地.次降雨径流深和土壤流失量与地表植被盖度间,存在显著负相关关系(P＜0.05),相关系数超过0.9.土壤侵蚀率随径流系数呈幂函数增加趋势,径流中泥沙浓度随径流系数、降雨侵蚀力呈对数函数增加趋势,土壤流失量随降雨侵蚀力及次降雨径流深均呈线性递增趋势.次降雨径流深20 mm为土壤流失量变化拐点,径流深超过20 mm后,土壤流失量随径流深递增速率较快.     

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。     

暴雨条件下典型红壤区不同恢复方式侵蚀过程与特征分析

采用空间替代时间的方法,探究暴雨条件下典型红壤区不同恢复方式侵蚀过程与特征。选取不同恢复年限的低效林改造(R1)、乔灌草结构(R2)、自然恢复(R3)和对照(DZ)样地,设计1.5mm/min雨强,进行野外模拟降雨试验,分析坡面初始产流时间、径流率、侵蚀率、累积产沙量、入渗率等特征。结果表明:(1)3种恢复方式初始产流时间表现为R2R1R3,且R1、R2样地初始产流时间随治理年限的增加而延长;(2)3种恢复方式径流率、侵蚀率、累积产沙量均表现出R3R1R2,且R1、R2样地径流率、侵蚀率、累积产沙量随治理年限增加呈下降趋势;(3)同一恢复年限,3种恢复方式初始入渗率、累积入渗量、减流减沙效益均表现出R2R1R3;(4)3种恢复方式,恢复年限对侵蚀过程的影响表现为R1R2R3;累积产沙量与累积产流量成幂函数关系。研究结果为揭示典型红壤区不同治理方式的侵蚀过程研究提供参考,为典型红壤区水土流失治理提供科学依据。     

坡面水保措施下土壤水分特征及对坡体稳定性的作用

为掌握不同水保措施下土壤含水率分布规律和土壤含水率对土壤抗剪强度影响程度的差异性,对上辛庄水保科技示范园的水平条和鱼鳞坑措施径流小区和裸土对照小区的不同土层深度的土壤含水率和土壤抗剪强度展开实验,结合当地的气候、地质、土壤和水文条件,研究了0~100 cm土壤深度下不同水保措施下的土壤质量含水率空间分布特征及其对土壤抗剪强度的影响。研究结果表明,坡面含水率总体上下坡大于上坡;对于不同坡面的相同坡位处,土壤含水率差异较小,水平条坡面鱼鳞坑坡面对照坡面。结合原状土和重塑土的抗剪强度实验可知,在土壤容重=1.04 g cm-3、含水率为7%~16%的范围内,抗剪强度随着含水率的增加先增加再减少。在此条件下,含水率对抗剪强度的影响主要是通过影响土壤的黏聚力来改变抗剪强度,对内摩擦角的影响较小。结果表明,采取水平条措施的坡面蓄水能力比鱼鳞坑坡面和对照坡面强,有较好的水保效益;在含水率低于16%的情况下,相对于采取水平条措施和鱼鳞坑措施的坡面,裸土坡面容易受破坏,坡体内部的潜在失稳风险较大。     

不同植被措施下红壤坡面径流变化特征

[目的]研究不同植被措施对坡面径流的影响,为南方红壤水土保持与生态恢复实践提供科学依据。[方法]以福建省长汀县2001—2010年香根草、胡枝子、类芦、百喜草等植被措施下的径流小区逐月径流量和降雨数据为基础进行分析研究。[结果]植被能很好地调控坡面地表径流,但由于植被的结构、根系以及地表枯落物的差异,各种植被的保水效益存在差异,观测期,各小区年均径流量的大小趋势表现为:空白对照区百喜草类芦香根草胡枝子,胡枝子的保水效益最佳。[结论]香根草、胡枝子、类芦、百喜草等植被均能有效地抑制坡面径流,减少水土流失,均可以作为水土保持措施的优良灌草在南方红壤区进行推广应用,尤其是要加大胡枝子的推广力度。     

紫色土区小流域侵蚀产沙对水土保持措施的响应

探讨降雨量与水土保持措施对流域水沙关系的影响,对流域水土流失预报和水土保持效益评价具有十分重要的科学意义,但在紫色土区这方面的研究还相当薄弱。以鹤鸣观小流域Ⅱ号支沟实测降雨径流泥沙数据为基础,分析了水土保持措施对流域径流、泥沙及水沙关系的影响。结果表明:流域治理后期,降雨产流量变化率、降雨产沙量变化率均减小,随着降雨的增多,水土保持措施对径流、产沙的影响效应增强;暴雨强度愈小,降雨量愈少,水土保持径流拦蓄作用愈显著;但降雨量愈大,泥沙拦蓄作用愈显著;流域减水量一般在30%~70%,而减沙量都高于90%,减沙量明显高于减水量;由于水土保持综合治理的作用,1989年后的多年平均径流量较1989年前减少33.11%,多年平均产沙量减少90.50%。     

红壤坡地水土保持措施减流减沙效果研究

根据多年定点观测数据,定量分析了不同水土保持措施的减流减沙效果及差异。地面植被尤其是近地表植被的覆盖有着极其显著的减流减沙作用,只有当不同层次的植被优化配置时,才能达到最佳的减流减沙效果;等高横坡间作的减流减沙作用较顺坡间作更为明显;梯田的减流减沙效果明显,梯壁植草效果更好。     

中国北方地区水土保持措施减沙水代价分析

水土保持措施是减少河流泥沙的主要措施。水土保持措施在减少土壤侵蚀的同时也会减少地表径流和地表水资源量。根据目前我国北方地区水土保持对径流量和泥沙量的研究结果，比较分析了在坡面和沟道上梯田、造林、种草和坝地等水土保持措施减沙水代价，并对不同流域尺度水土保持综合措施减沙水代价进行了综合分析。研究表明，同一区域不同水土保持各单项措施减沙水代价不同；同一措施和综合措施减沙水代价存在明显的区域分异，通过选择减沙水代价较小的水土保持措施的类型和区域配置，可以在减少相同泥沙量的同时，相对增加河流水资源量。     

不同水土保持技术模式的坡耕地产流、产沙特征

针对松嫩平原北部丘陵漫岗区坡耕地水土流失的严重性,利用2009,2010年2年时间在天然降雨条件下首次采用工程技术与耕作技术相结合的综合技术模式进行研究,径流小区包括鼠洞、鼠洞+暗管、垄向区田、鼠洞+垄向区田、鼠洞+暗管+垄向区田5种不同水土保持技术模式,并与对照小区常规进行对比进而揭示各小区的产流产沙特征.结果表明:(1)综合水土保持技术模式对产流产沙的延缓效果最好;(2)各小区的产流产沙量由大到小依次为:垄向区田、鼠洞、鼠洞+暗管、鼠洞+垄向区田和鼠洞+暗管+垄向区田.(3)与对照区相比,综合技术模式的臧流减沙效益明显优于单一的技术模式,其中鼠洞+暗管+垄向区田和鼠洞+垄向区田的效果最好.     

水土保持措施对径流泥沙及养分流失的影响

以北京市门头沟区龙凤岭水土保持科技示范园为研究对象,对2005—2009年汛期(5—11月)径流小区的径流量、侵蚀产沙量及养分流失量进行了分析。结果是:同为10 m坡长的径流小区,其径流量和养分流失量从大到小依次为裸地、坡耕地和石坎梯田,产沙量最大的是裸地,其次是石坎梯田,最小的是坡耕地;与裸地小区相比,10 m坡长的水土保持措施小区可减少全氮流失量50.5%~91.4%、减少全磷流失量31.8%~75.8%;20 m坡长裸地径流小区的径流量、泥沙量和养分流失量均明显大于鱼鳞坑,鱼鳞坑小区可减少径流量68.4%~83.0%、减少产沙量71.1%~82.7%、减少全氮流失量64.4%~74.9%、减少全磷流失量40.6%~87.3%。说明水土保持措施具有良好的保持水土和减少养分流失的作用。     

北京市门头沟地区不同水土保持措施的减水减沙效益

[目的]评价北京市门头沟区水土保持措施的减水减沙效益,为区域水土保持措施的环境效益评估和土壤侵蚀预报参数选择提供依据。[方法]根据2005—2009年北京市门头沟区龙凤岭水土保持科技示范园内8个径流小区的产流产沙数据,对不同水保措施的蓄水减沙效益进行分析。[结果]坡长不同的径流小区年径流深和土壤侵蚀模数差异显著;梯田和树盘都具有很好的水土保持效益,其减水效益分别达到77.6%和81.0%,减沙效益分别达到84.3%和77.4%;梯田和树盘的影响因子分别为0.17和0.23,玉米、大豆和京白梨的影响因子分别为0.97,0.35和0.85。[结论]研究区内工程措施较植物措施具有更好的水土保持效益,且两者相结合的水土保持效益最佳。     

红壤区不同水土保持措施对土壤抗蚀性的影响

[目的] 研究南方红壤区不同水土保持措施下土壤抗蚀性的变化特征，为该地区的土壤抗蚀性研究和水土流失治理提供理论依据。 [方法] 以江西水土保持生态科技园内柑橘园试验区的裸地对照、柑橘净耕、柑橘+全园植草、柑橘+水平梯田处理为研究对象，通过野外采样和室内试验相结合的方法，研究不同处理、不同深度下土壤抗蚀性。 [结果] 0-20 cm土层，柑橘+全园植草的土壤抗蚀性最强，柑橘+水平梯田和柑橘净耕次之且二者无显著差异，裸地对照最差；20-40 cm土层，柑橘+全园植草和柑橘+水平梯田的土壤抗蚀性最强且二者无显著差异，柑橘净耕次之，裸地对照最差；相同处理下0-20 cm土层的土壤抗蚀性显著大于20-40 cm土层。 [结论] 水土保持措施能显著提高土壤抗蚀性，柑橘+全园植草的处理下土壤抗蚀性最强。建议在该区域采用林草复合的措施提高植被覆盖度，以加强土壤抗蚀性。