水土保持措施对黄土高原小流域重力侵蚀的调控机理研究

采用有限差分软件FLAC3D对有无植被及淤地坝的黄土高原小流域重力侵蚀机理进行探索,揭示了主要工程措施(淤地坝)和生物措施(植被)对重力侵蚀的调控机制。通过对比分析无治理措施和实施淤地坝及生态恢复治理措施条件下,小流域位移场、应力场和塑性屈服区分布,揭示了淤地坝和植被措施减缓重力侵蚀的作用。结果表明:植被可使梁峁顶处位移减9.8%,沟坡中下部位移减小11%,淤地坝只能使坝址处位移减少10%;植被可使塑性区体积减少46%,淤地坝可使塑性区体积减少11%。淤地坝增加了流域的凹形边坡,而根系加固作用改善了坡面浅层土体应力,二者均有效降低了坡面土体的应力集中,减少了塑性屈服区体积,但均未改变小流域以剪切破坏为主的屈服模式。小流域小尺度范围内,淤地坝减蚀作用强于植被,而大尺度范围内,植被减蚀效果优于淤地坝。研究成果可为小流域水土保持措施的合理配置提供科学依据。     

黄土高原小流域重力侵蚀稳定性评价

为评价黄土高原小流域重力侵蚀稳定性,采用有限差分FLAC3D软件对黄土高原王茂沟小流域概化模型进行了研究。对小流域平衡状态时位移场和应力场和塑性屈服区进行数值模拟,并结合Rosen-blueth矩估计方法对流域重力侵蚀破坏概率可靠度进行了分析。结果表明,剪切塑性区域主要分布于坡面和沟坡大部分区域,张拉塑性区域主要分布于梁峁顶和梁峁坡上部;该流域重力侵蚀处于不可接受的风险水平,需采取有效的工程措施以提高其稳定性。Rosenblueth法可有效地将传统安全系数与概率分布相互结合补充,为建立流域稳定性与重力侵蚀可靠度的指标评价体系提供了一种好的方法。     

黄土丘陵区近10年来典型小流域对侵蚀环境演变的泥沙响应

针对近年来黄河泥沙的锐减现状,以2003—2011年国家退耕还林工程实施效果的显现期为背景,采用典型流域剖析的方法,深入研究了近10a来黄土丘陵区典型流域侵蚀泥沙总量以及年际变化量。结果表明:小流域土壤侵蚀强度大幅度下降,年平均侵蚀模数不足500t/(km~2·a),下降至退耕还林还草工程实施以前的8.3%;如不考虑建坝初期2003年的特殊状况,小流域2004—2011年侵蚀模数平均值为144.93t/(km~2·a),为退耕前的2.4%。这表明在新的侵蚀环境背景下该小流域的侵蚀强度已稳定在轻度以下。     

极端暴雨下典型小流域重力侵蚀的分布及影响因素

为探究极端暴雨下重力侵蚀分布规律及其环境条件,以2019年利奇马台风引发的特大暴雨事件为对象,采用无人机航拍、室内解译等方法,研究了位于暴雨中心的山东省临朐县曾家沟小流域内不同类型重力侵蚀的数量、空间分布特征及其影响因素。结果表明:(1)小流域内发生的重力侵蚀共70处,主要类型为滑坡(49处),其次为泥石流(14处)和崩塌(7处)。(2)重力侵蚀面积、侵蚀量分别与坡度变率、坡度、坡位、高程、坡向和坡向变率呈正相关,与距梯田距离、距道路距离和土地利用类型呈负相关。(3)坡度是影响重力侵蚀的最重要因素,侵蚀易发生在坡度为30°~50°的斜坡。(4)人类活动对重力侵蚀的影响较大,特大暴雨下的严重重力侵蚀多发生在梯田田坎、道路边坡等位置,需将重力侵蚀防治的重心放在加强道路两侧边坡、梯田田坎和坡度>30°的陡坡边坡防护上。研究结果可为应对和预防重力侵蚀灾害提供科学依据。     

重力侵蚀分类研究

我国的水土流失面积大,范围广,各地的立地条件差异很大,水土流失的形式更是复杂多样,重力侵蚀十分严重,其在流域产沙中所占的比例很大,进行重力侵蚀研究具有重要的理论意义与现实价值。该文在回顾前人研究的基础上,将重力侵蚀分成崩塌、滑塌、滑坡、溜坍、泥石流侵蚀5种类型,其中崩塌侵蚀又分为9种型,滑塌侵蚀3种型,滑坡侵蚀9种型,溜坍侵蚀5种型,泥石流侵蚀3种型,即重力侵蚀共分为5种类型、29种型;并在此基础上给出了重力侵蚀5种类型的定义。     

降雨侵蚀力与东北黑土区典型小流域侵蚀沟发育关系研究

降雨是东北黑土区侵蚀沟发育主要动力因素,土壤、地形、地貌等下垫面因素地域性分异造成降雨对黑土区侵蚀沟发育的影响具有一定差异性,降雨侵蚀力是衡量降雨侵蚀能力的重要指标,与侵蚀沟的发育密切相关,选取3个典型小流域为研究对象,利用差分GPS实地测量获取侵蚀沟2013年雨季发育数据,计算各流域2013年雨季降雨侵蚀力,分析不同流域降雨侵蚀力与侵蚀沟发育的关系。研究发现,降雨侵蚀力对光荣、吉兴流域侵蚀沟发育影响显著,对光荣流域侵蚀沟发育影响相对较弱,平均1 MJ·mm/(hm2·h)降雨侵蚀力造成光荣、吉兴、五一流域侵蚀沟长度增加0.001、0.013、0.025 m,侵蚀沟面积增加0.037、0.02、0.334 m2,侵蚀沟体积增加0.078、0.144、0.154 m3。     

黄土高原小流域重力侵蚀数值模拟

为研究黄土高原小流域重力侵蚀机理,采用fish语言编写多层复杂地形建模的前处理程序,对多层复杂地形建模进行了二次开发。从力学稳定性角度,采用有限差分FLAC3D软件对黄土高原小流域概化模型进行重力侵蚀机理研究,分析了流域重力侵蚀的发育过程,并对小流域位移场和应力场进行了数值模拟。结果表明：建立的三维模型能真实地表现小流域地形、地貌,仿真效果良好。小流域重力侵蚀过程分为发育期、成熟期和稳定期3个阶段,沟头溯源区是小流域侵蚀最强烈的部位;凹形的边坡整体几何形态利于边坡稳定,减缓了重力侵蚀的发生程度。建模方法和数值模拟结果可应用到重力侵蚀研究中,为推动流域侵蚀产沙时空规律研究的深入发展和小流域水土流失综合治理以及生态环境建设提供科学依据。     

黄土高原沟壑区小型重力侵蚀影响因素分析

小型重力侵蚀是黄土高原沟壑区流域产沙的重要来源.影响小型重力侵蚀的因素很多,根据野外实际观测,研究和讨论了沟道发展阶段、沟坡坡度、土体风化、土体蠕动、植被发育、降雨等因素对小型重力侵蚀的影响.结果表明:沟坡土体的风化和蠕动是小型重力侵蚀的重要影响因素,沟坡坡度是决定小型重力侵蚀特点和强度的主要限制性因素,降雨是小型重力侵蚀的重要触发因素,植被的发育对小型的重力侵蚀有比较明显的抑制作用.     

GIS与小流域侵蚀产沙模型在淤地坝设计中的应用

选取侵蚀严重的黄土丘陵沟壑区作为研究区域，对在晋西离石羊道沟建立的小流域侵蚀产沙模型进行了修正，并在汾河水库上游地区的曲井典型小流域进行应用，依托地理信息系统(GIS)技术，通过对数字高趣模型(DEM)的三维计算，完成了对曲井小流域的侵蚀产沙的年度预报，并对曲井小流域淤泥坝的年淤积量、淤积面积进行测算，对淤泥坝高度及使用寿命进行了规划设计。     

基于MIKE模型的不同淤地坝型组合情景对小流域侵蚀动力和输沙量的影响

为科学认识黄土高原淤地坝建设对小流域侵蚀动力过程的影响,通过分布式水文模型MIKE SHE和一维水动力模型MIKE 11耦合模拟了王茂沟流域的洪水过程,并计算了流域主沟不同断面的侵蚀动力参数和不同坝型组合的减沙效益。结果表明:(1)淤地坝建设在不同程度上改变了小流域沟道的侵蚀动力分布,坝系建成后沟道的侵蚀动力参数减幅最大。(2)小流域径流侵蚀功率表现为上中游剧烈变化,下游趋于稳定,且下游径流侵蚀功率明显小于上游。(3)淤地坝建设可以有效减小流域的输沙量,其中单独建设骨干、中型、小型坝相比流域未建坝时,输沙模数分别减少24.74%,47.11%,64.11%;流域坝系建成后减沙效益最明显,流域输沙量减少83.92%。研究成果可为黄土高原淤地坝减沙效益评估提供科学参考。     

黄土丘陵沟壑区小流域水蚀预报模型构建

根据黄土丘陵沟壑区侵蚀产沙垂直分带性规律,提出小流域土壤侵蚀方式发生部位界定方法。基于黄土丘陵沟壑区侵蚀环境特点,设计了GIS支持下的小流域分布式水蚀预报模型结构,模型考虑的侵蚀过程包括雨滴击溅侵蚀、片蚀、细沟侵蚀、浅沟侵蚀、切沟侵蚀以及沟道侵蚀。同时。提出模型各模块的计算方法,根据动态物质平衡原理。完成了流域侵蚀产沙过程演算。     

建立小流域风蚀量统计模型初探

根据模拟实验及野外实测资料，以陕北神木县六道沟为例建立了小流域土壤风蚀流失量的经验估算模型，并以此模型估算该小流域的年同蚀量，风蚀模数，计算结果表明：六道沟小流域的风蚀模数为１８８７．２７ｔ／（ｋｍ＾２．ａ），相当于１．２５ｍｍ／ａ，接近强度风蚀。春季是订风蚀季节，占年风蚀总量的９９．９８％以上，其中又主要集中于４－５月，占年风蚀量的９９．３０％。若该小流域的平均侵蚀模数按２５０００ｔ／（ｋｍ＾２     

福建沿海地区土壤侵蚀监测与评价

福建沿海地区是全省经济最发达的地区,同时也是全省水土流失最严重的区域,为加强对重点地区水土流失的监测预报,应用“3S”技术开展了福建沿海地区的土壤侵蚀动态监测,及时掌握土壤侵蚀的现状变化,实现对重点地区土壤侵蚀的监测评价,为全省水土保持防治工作提供科学依据.     

四川紫色土区小流域土壤养分流失初步研究

通过对四川紫色土区小流域降雨的观测、径流养分和泥沙含量的分析,初步探讨了紫色土区养分的流失规律。多数研究认为,土壤养分大部分随泥沙携带而流失,而本文的研究结果却表明了:在研究区域,土壤养分流失的主要途径是径流的流失,而随泥沙携带的潜在土壤养分,由于产沙量较少,其流失总量并不多。     

典型泥石流小流域降雨和土地利用对坡面侵蚀的影响

[目的]揭示泥石流小流域降雨和土地利用对流域内坡面侵蚀的影响和作用,为泥石流的生态治理提供科学依据。[方法]以白龙江流域一级支沟——甘家沟泥石流小流域为研究区,基于该流域已建的5个径流小区(裸地、坡耕地、草地、土坎梯田、经济林地)连续5年的观测资料,利用K-均值聚类法,选择降雨量(P)、降雨历时(D)和最大30 min降雨强度(I₃₀)3个降雨指标,将该流域46次侵蚀性降雨事件划分为3类雨型(Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型),以平均径流系数和平均土壤流失量为主要指标,定量化分析了不同降雨雨型和土地利用类型对坡面产流产沙的影响和作用。[结果]径流和土壤流失对降雨的响应存在差异,平均径流系数为Ⅰ型降雨最高,其次为Ⅲ型和Ⅱ型降雨;土壤流失量为Ⅱ型降雨>Ⅰ型降雨>Ⅲ型降雨。最大30 min降雨强度与5种土地利用类型的径流系数和土壤流失量的正相关性最高,其次为降雨量、降雨历时。5种土地利用类型的平均径流系数为裸地>经济林地>坡耕地>草地>土坎梯田,土壤流失量为裸地>坡耕地>经济林地>草地>土坎梯田。降雨和土地利用相互作用下,径流...     

川中丘陵区小流域土壤侵蚀空间分异评价研究

将地理信息系统(GIS)技术Arc/Info与通用土壤流失方程(USLE)相结合进行了小流域土壤侵蚀量的估算。以盐亭农田生态系统国家野外科学观测研究站内的截流村小流域(简称截流村小流域)为研究对象,依据实地调查资料及地形、土地利用、土壤和植被等数据,建立了小流域空间数据库,利用GIS的栅格数据空间分析功能,将小流域空间离散化为10 m×10 m的栅格,在栅格内根据合适的USLE因子算法进行了土壤侵蚀量估算,进而对小流域内土壤侵蚀强度空间分异和小流域内侵蚀量进行了统计分析。结果表明,截流村小流域年均输沙模数为1244.7 t/(km2.a),侵蚀强度属轻度;坡耕地占流域面积的44.17%,年均土壤侵蚀模数为2195.0 t/(km2.a),其侵蚀总量占流域总侵蚀量77.93%,表明坡耕地是该小流域水土流失的策源地,小流域水土流失治理的关键是实现流域内坡耕地的合理利用。同时对于林地和小于10°坡耕地的侵蚀模数结果与相关研究仅相差19.8%和4.4%,证实了该模型的准确性和可靠性。