侵蚀性降雨及不同植被类型对小流域产流产沙的影响分析

以锦州市巧鸟小流域为例,运用K-均值聚类分析法探究了布设农作物、天然草地、人工草地、灌木林、乔木林等5种措施的径流小区2018—2020年泥沙、径流、降雨观测资料。结果表明：研究区5～9月的侵蚀性降雨较集中,其中8月的侵蚀模数、径流模数以及侵蚀性降雨量最大;将侵蚀性降雨划分成暴雨量超大雨强、大雨量超大雨强、大雨量中雨强、中雨量大雨强、中雨量小雨强5种类型,发生的频率依次为2.88%、5.70%、14.26%、34.30%、42.65%;径流模数与平均雨强、降雨时长呈显著相关,与最大30 min雨强、侵蚀性降雨量呈极显著相关;产沙模数与降雨时长、平均雨强、最大30 min雨强、侵蚀性降雨量呈极显著相关,强烈侵蚀产生的动力主要来源于强降雨;不同植被类型调节产流产沙的作用明显不同,大雨量条件下产流产沙受地表覆盖度的影响较大,地表扰动小、地表覆盖度较高的天然草地和林地具有较小的产沙模数,因收割、除草、施肥等活动农地和人工草地对地表扰动大,较长的地表裸露时间形成较大的产沙模数。     

不同土地利用产流产沙与降雨特征的关系

为了明确土地利用对水土资源的影响 ,必须明确不同土地利用的产流产沙特征 ,尤其是要研究与降雨特征的关系。通过对陕西省安塞县降雨侵蚀资料的分析 ,研究了不同土地利用方式产流产沙随降雨量、降雨强度和降雨侵蚀力变化的规律。不同农作的侵蚀性起始产流雨量雨强差异不明显 ,不同土地利用产流产沙随降雨特征的变化具有明显的分段性 ,产流产沙及减流减沙主要是在I3 0 ≥ 0 .4mm/min ,P≥ 5 0mm时段内产生 ,它们的差异也主要发生在该时段内。同时 ,不同土地利用的产流产沙和减流减沙还具有明显的季节性     

紫色丘陵区侵蚀性降雨与降雨侵蚀力特征

降雨侵蚀力（R值）的空间分布反映了区域气候对土壤侵蚀的作用。利用四川盆地紫色丘陵区多年实测降雨资料,应用频率分析法,推求该地区侵蚀性降雨的一般雨量标准,揭示该地区侵蚀性降雨及其侵蚀特征,进而运用降雨侵蚀力日降雨量计算方法,分析紫色丘陵区降雨侵蚀力时空分布特征。结果表明：1）紫色丘陵区顺坡休闲农耕地的侵蚀性降雨的一般雨量标准为11．3mm;2）紫色丘陵区多年平均总降雨量中有60％以上属于侵蚀性降雨,侵蚀性降雨主要集中于5—9月,其中7、8月年均侵蚀性降雨量和土壤侵蚀量最大,空间分布上表现为丘陵区边缘地区大于中部地区;3）紫色丘陵区年均R值介于5000～6500MJ／（mm·hm^2·h）之间,由丘陵区周边向中心逐渐减小,研究区北部的巴中、达县、阆中3站的年均降雨侵蚀力形成高值区,中部的遂宁站形成低值中心,北部大于南部,西部大于东部;4）紫色丘陵区R值主要由≥15mm的降雨构成,占76．9％-82．1％,年内集中度较高,主要分布在汛期5—10月份,占年R值的89％以上;5）R值的年际变化较大,达到中等程度变异,不同地区的R值年际变化差异较大,但并未表现出明显的随时间变化的增减趋势。     

降雨特征对低山丘陵区典型小流域水土流失的影响

[目的]探究降雨特征对南京市低山丘陵区典型小流域水土流失的影响,为低山丘陵区尺度上产汇流分析及水土保持综合治理提供理论支撑。[方法]以南京市低山丘陵区桥头小流域为研究对象,利用2015—2018年156场降雨事件的水文泥沙数据,运用K-均值聚类法对降雨类型进行划分,采用LSD多重比较法分析不同雨型的特征,建立主要指标的多元拟合回归方程,探讨不同降雨条件下小流域产流产沙特性。[结果](1)降雨量、30 min最大雨强(I_(30)),降雨侵蚀力是桥头小流域产流产沙的重要影响因素,小流域的156场降雨事件中,主要以降雨量75 mm,I_(30)20 mm/h且径流系数0.2,含沙量1 g/L的水沙特征为主。(2)降雨类型分为Ⅰ(小雨量、小雨强),Ⅱ(大雨量、中雨强),Ⅲ(中雨量、小雨强),Ⅳ(中雨量、大雨强),Ⅴ(小雨量、中雨强)5种,Ⅰ雨型发生频率最高,Ⅳ雨型发生频次最低。(3)Ⅱ,Ⅳ雨型的产流产沙能力均高于其他雨型,Ⅲ雨型次之,Ⅰ,Ⅴ雨型最小。Ⅰ,Ⅲ,Ⅴ雨型的产水产沙特性差异不显著。(4)产沙模数和洪峰流量多元回归方程拟合效果较好,拟合回归系数R~2都在0.75以上且通过显著性检验,回归方程可用于相关指标的定量计算。[结论]降雨量,I_(30),降雨侵蚀力是桥头小流域产流产沙的重要影响因素;不同雨型的降雨特征差异性显著,Ⅱ,Ⅳ雨型是区域产流产沙的主要雨型;利用多元回归方程可以进行指标定量计算。     

喀斯特土石异质坡面产流产沙规律

侵蚀性降雨是引起喀斯特黄壤坡面水土流失的主要动力因子。采用贵州省遵义市浒洋水流域2018—2020年4个径流小区92次侵蚀性降雨产流产沙实测数据,研究次降雨条件下,裸露坡面和块石出露小区对产流产沙的影响。结果表明：(1)侵蚀性降雨可以分为A、B、C 3类,A类降雨是造成喀斯特黄壤坡面土壤侵蚀的主要雨型。侵蚀性降雨的标准为次降雨量>6.6 mm或I₃₀>3.6 mm/h。(2)裸露坡面63.27%的侵蚀性降雨径流深<0.4 mm, 66.30%的侵蚀性降雨土壤流失量<1 g/m²,坡面土壤侵蚀量主要是由个别的次降雨所贡献。比较3类降雨,产流产沙的规律总体上表现为A雨型>C雨型>B雨型。(3)土壤流失量主要是由径流深决定,径流深直接决定着坡面产沙的多少。A类降雨中20 mm降雨量是喀斯特黄壤坡面径流深和土壤流失量明显增加的突变值。(4)3类降雨下,块石出露增加了坡面产流量,产流量随着出露率的增加而变大。但产沙量的变化比较复杂,A类降雨下,产沙量随着块石出露率的提高呈明显增加。研究结果对喀斯特坡面水土流失治理和土...     

黄土高原沟道降雨产流产沙过程变化的统计分析

根据子洲团山沟，蛇家沟，刘家沟，岔巴沟等４个不同等级沟道１９６３－１９６９年３０多次降雨的产流产沙实测资料，统计分析了黄土高原沟道降雨产流产沙过程变化的基本特征。     

长江中游低丘黄壤坡面地表产流产沙规律初探

通过野外人工模拟降雨试验,得出湖北省象鼻嘴小流域内2个板栗林梯地、2个花生农地(梯地、坡地各1个)径流小区在同等雨强条件下的产流产沙过程变化特征。结果显示:在水热状况、土壤、小地形等条件较一致的前提下,4个径流小区的初损雨量、历时表现为板栗梯地1板栗梯地2花生梯地花生坡地;结合各径流小区产流产沙强度及累计过程线分析得出,梯地的水土保持效果明显优于坡地,坡地的产流产沙过程更为复杂;林地在拦蓄径流、增加入渗方面要明显优于农地;板栗梯地1,2的水沙流失特征差异显示出植被盖度、物种多样性等对地表产流产沙过程也有较大影响;各场雨的累计产流、产沙量与降雨历时之间符合Y=ax2+bx+c的多项式相关方程。     

六股河流域坡面产流产沙特征及降雨特征响应规律研究

以六股河流域10个典型径流小区为例,采用2016年2月—2020年8月45场次小区降雨和水沙监测数据,揭示不同用地类型下的产流产沙特征及其降雨响应规律。结果显示：(1)生物措施与工程措施具有显著的减水减沙效益,随着地表植被盖度增大其产流产沙量逐渐减小。(2)I₆₀、降雨量(P)均与产流产沙量呈显著正相关,相关系数达到0.80以上。(3)增加植被盖度或布设工程措施会减弱I₆₀的影响作用,该条件下的产流产沙量受I₆₀影响不显著,受P影响显著;裸地、盖度低且未设工程措施的玉米地产流量受I₆₀和P影响显著,产沙量受P影响不显著,受I₆₀影响显著。(4)除中盖度灌木林外其它地类的相关系数均较高,达到0.65以上,水土保持措施通过控制径流含沙量和产流量发挥减沙效益,可有效减少流域水土流失,削弱降雨径流侵蚀作用,为科学治理六股河流域坡面产流产沙提供一定支持。     

喀斯特小流域坡面与流域降雨产流产沙特征

基于贵州省关岭县蚂蝗田水土保持监测站坡面及小流域的监测数据,分析了喀斯特坡面和小流域两个不同尺度下的降雨产流产沙特征。结果表明:次降雨量达到9.1mm(雨强大)和10.5mm(雨强小),坡面发生产流产沙。产流产沙的次降雨量(P)、平均雨强(I)、最大30min雨强(I30)、最大60min雨强(I60)、降雨历时(T)分别主要集中10~40mm,2~10mm/h,5~30mm/h,5~20mm/h,1~10h;与产流产沙相关度的高低为:PI_(60)I_(30)T。不同措施径流小区产流产沙存在显著性差异,荒草地产流产沙量最高;经果林+玉米的坡耕地次之;水保林、岩石裸露率高的荒草地最低。小流域与径流小区产流产沙的月变化趋势相似,但数值差异极大,产流产沙不同步,径流小区的数据不能完全反映喀斯特地区产流产沙特征。     

紫鹊界梯田区坡面产流产沙特征的模拟试验研究

通过野外模拟降雨试验,研究了紫鹊界梯田区红薯地与裸地土壤入渗及坡面产流产沙特征。结果表明,与裸地坡面相比,红薯地坡面由于覆盖度高,土壤疏松,其土壤入渗率比裸地高。在小雨强(0.65mm/min)条件下无径流产生,中(1.15mm/min)、高(1.65mm/min)雨强下坡面产流产沙速率以及径流系数均有很大程度的降低,表现出较强的减流减沙效益,但径流含沙量分别为裸地的1.3和2.8倍试验条件下的坡面产流产沙和土壤入渗过程均符合幂函数关系,产流率与产沙率之间呈线性关系。     

黄土丘陵沟壑区典型草被产流产沙特征及其影响因素

退耕还林还草是黄土高原水土流失重要治理措施之一。为探讨自然降雨条件下,不同种类草被种植对坡面产流产沙特征的影响,采用定位观测方法,基于罗玉沟水土保持监测站6种不同草被(小冠花、红豆草、沙打旺、紫花苜蓿、红三叶、鹰咀紫云英)覆盖坡面的野外观测数据,分析了不同降雨条件下各草被覆盖径流小区的产流产沙规律。结果表明：(1)各场次降雨中,小冠花覆盖下的坡面产流量及产沙量均较大,沙打旺和鹰咀紫云英覆盖坡面均较小;(2)除沙打旺和鹰咀紫云英以外的草被覆盖小区产流产沙量均与降雨量和最大降雨强度呈显著或极显著关系;(3)侵蚀性降水依据降雨量、降雨历时和最大降雨强度分为3种类型：Ⅰ雨型(降雨量大、降雨历时长、最大雨强大)、Ⅱ雨型(降雨量、降雨历时、最大雨强均居中)、Ⅲ雨型(降雨量较小、降雨历时短、最大雨强小)。6种草被在不同雨型下产流产沙特性不同,沙打旺和鹰咀紫云英覆盖坡面在不同雨型下产流量及产沙量均较少,小冠花覆盖坡面在不同雨型下产流量及产沙量均较大。综上,不同草被覆盖下的坡面产流产沙规律不尽相同,对不同降雨特征的响应程度也存在差异,小冠花覆盖小区的抗侵蚀能力较差;沙打旺和鹰咀紫云英覆盖小区的抗侵蚀能力...     

湘中低山丘陵区坡面产流输沙对降雨、土壤类型及水保措施的综合响应特征

针对湘中低山丘陵区地形地貌条件多样、水土流失影响机制复杂的问题,选取湖南省中部井头(黄壤)、秋波(紫色土)以及莲荷(红壤)3个径流场不同水土保持措施径流小区,综合探究湘中丘陵区不同土壤类型、水土保持措施以及侵蚀性雨型等因子对坡面产流输沙规律的影响特征。结果表明:在年降水量相近的条件下,年径流深和年侵蚀量均为红壤紫色土黄壤;各水保措施小区的减流效益较差,但其减沙效益较好,以黄壤草地措施、紫色土水保林以及红壤经果林和草地措施减沙效益较为明显,年侵蚀减沙率分别达87.89%,55.88%,37.99%和41.07%;大雨强、短历时、低雨量、高频率的降雨占各小区侵蚀降雨场次的比例均在50%以上,该类降雨也是黄壤和红壤各小区坡面产流输沙以及紫色土各小区产流的主导雨型。中雨强、长历时、高雨量、低频率降雨是引起各小区单次降雨径流泥沙流失量最大的雨型。研究结果对完善水土流失的相关理论和规律具有重要的意义,对区域水土保持工作的开展提供了重要的指导作用和理论价值。     

降雨和前期含水量对大别山区不同作物坡面产流产沙的影响

基于霍山县水土保持试验站3个径流小区（茶叶、桑树、红芋）2016—2017年逐日连续观测数据,定量研究土壤含水量与天然降雨条件下产流产沙规律与动态变化特征。结果表明：（1）4—7月为产流高峰期,该时期各小区产流量占年产流量的76%（桑树）,57%（茶叶）,70%（红芋）。3种作物对产流产沙的抑制效果为茶树地 > 桑树地 > 红芋地。（2）各作物年内土壤含水量变化趋势相似,全年变化呈W形。其中表层土壤平均含水量排序为茶树地 > 桑树地 > 红芋地,与作物抑制产流产沙效果排序一致。秋季土壤水分稳定性最强,夏季最弱。全年以桑树为例的乔木对土壤水分稳定效果最好。（3）降雨参数与土壤含水量之间灰色关联度大小为历时 > 平均雨强 > I₃₀ > I₆₀ > 雨量。作物小区内产流量贡献度最大变量为降雨侵蚀力,而就产沙量而言,茶叶地与红芋地的产沙量贡献度最大变量为I₃₀,对桑树地产沙贡献度最大变量为降雨量。     

不同下垫面径流小区次降雨对产流产沙的影响

[目的]揭示南方红壤区人工径流小区次降雨对径流泥沙作用规律,为区域水土保持工程实践与基础理论研究提供参考。[方法]基于云南摩布小流域3种下垫面(林地、农地、裸地)人工径流小区2013—2015年自然降雨观测资料,采用M-K趋势检验、灰色相关分析及双累积曲线等方法研究了次降雨量、径流量、泥沙量和入渗率的变化趋势及相关关系,以及降雨因子对径流泥沙的影响。[结果](1)2013—2015年摩布径流小区月降雨均呈先增加后减少的波动性变化趋势,3a降雨量无显著性变化趋势。(2)相同降雨量各下垫面径流小区产流差异显著(p0.05),其中林地最小,农地次之,裸地最大;3种下垫面次降雨径流深增长速率大小规律与此相同。(3)次降雨产沙量与降雨量、径流量均存在密切相关关系,相关系数分别为0.67~0.82,0.69~0.85。径流小区产沙能力随雨强增大而增强。相同雨量下,林地产沙能力最小,而裸地累积产沙量增速最大。(4)3个径流小区的入渗率均随降雨量和雨强增大而增大,其中林地入渗率最大,平均入渗率为94.03%;裸地入渗率最小,平均入渗率为86.28%。[结论]与农地和裸地相比,林地不同程度提高了土壤入渗性能,降低了产流量和产沙量。     

降雨因子对沂蒙山区不同土地利用方式径流小区产流产沙的影响

[目的]研究降雨量、降雨强度、降雨历时等降雨因子对沂蒙山区小流域不同土地利用方式径流小区产流产沙的影响,为该区水土流失防治、水土保持规划、生态建设等提供参考。[方法]对沂蒙山区不同土地利用方式径流小区(自然荒坡和荞麦、野生牧草和花生)两两对照并且进行连续3a的定位观测,对观测数据进行统计分析和显著性检验。[结果](1)降雨量与各径流小区产流量的相关性显著(p0.01),与荞麦小区和花生小区产沙量的相关性显著(p0.01),与自然荒坡小区和野生牧草小区的产沙量相关性较差。(2)平均降雨强度(I)与各径流小区的产流量和产沙量的相关性均不显著。10 min最大降雨强度(I10)和30min最大降雨强度(I30)与各径流小区产流量以及荞麦小区、花生小区的产沙量均具有较好的相关性,其中30min最大降雨强度(I30)的相关性最好。(3)降雨历时与荞麦径流小区的产流量和产沙量相关性显著(p0.01),与其他径流小区的产流量和产沙量虽皆呈正相关但相关性均不显著。[结论]降雨量(P),10min最大降雨强度(I10),尤其是30min最大降雨强度(I30),降雨历时等降雨因子在沂蒙山区坡面产流产沙过程中都起到了不同程度的作用,不同的土地利用方式也是影响坡面产流产沙的重要因子。     

移动降雨条件下坡面产流产沙过程试验研究

通过对降雨移动方向上不同雨强和降雨历时的研究,揭示移动降雨坡面产流产沙关系及其变化规律,采用2个降雨移动方向(沿径流向上和向下移动)、2个雨强(1.35,2.75mm/min)和2个降雨历时(60,120min)在室内进行模拟移动降雨试验,分析不同降雨移动方向、不同雨强和降雨历时坡面产流产沙特征。结果表明:(1)向上移动降雨,相同历时(相同雨强)条件下,大雨强(长降雨历时)初始产流时间为140s(240s),比小雨强(短降雨历时)提前165s(65s)。(2)向下移动降雨,雨强越大,降雨历时越短,产流产沙曲线越陡峭;产流量和产沙量达到峰值的时间一致。(3)与向上移动降雨相比,向下移动降雨初始产流平均时间、产流和产沙达到峰值的平均时间分别滞后了2 210,2 468,2 948s;产流总量和产沙总量分别减少了13.08%~74.90%和42.95%~84.24%,但产流和产沙峰值大小没有明显变化规律。(4)不同降雨移动方向,坡面累计产沙量和累计产流量之间的函数表达式不同。     

太行山土石山区侵蚀性降雨对典型植物措施产流产沙的影响

通过对山西省长治市白马小流域的1个标准小区和4个植物措施小区近5a(2006—2010年)的降雨和径流泥沙观测,研究太行山土石山区的降雨特征以及不同类型降雨对典型植物措施小区径流泥沙的影响。结果表明:(1)太行山土石山区侵蚀性降雨主要集中于5—8月份,7—8月份侵蚀性降雨次数占侵蚀性降雨总次数的54.55%,侵蚀性降雨量占侵蚀性降雨总量的61.19%,故该时期是防治水土流失的关键时期;(2)径流量R与降雨量P、最大30min降雨强度I30、降雨量和最大30min降雨强度的乘积PI30呈正相关且在0.01水平上显著;侵蚀产沙量E与最大30min降雨强度I30、径流量R、降雨量和最大30min降雨强度的乘积PI30之间呈正相关且在0.01水平上显著;(3)在不同类型降雨条件下,4种典型植物措施的减流效益在17.18%~91.86%之间,差异明显;在B类型降雨条件下各措施的减流效益最低,分别是乔木43.38%、灌木24.44%、人工种草26.59%、自然荒坡17.18%,在E类型降雨条件下各措施的减流效益最大,分别是乔木89.29%、灌木91.86%、人工种草75.56%、自然荒坡66.22%;(4)在不同类型降雨条件下,减沙效益:乔木林灌木林人工种草自然荒坡;降雨量最大的A类型降雨和最大30min降雨强度最大的B类型降雨对植物措施减沙效益影响显著。研究表明,在该地区不同类型降雨条件下4种植物措施的减流减沙效益明显,能够有效防治水土流失。     

玉溪市尖山河小流域侵蚀性降雨的特征

[目的]分析侵蚀性降雨特征及其与产沙之间的关系,为水土保持生态建设提供参考依据。[方法]基于尖山河小流域降雨资料和径流小区监测资料,选取2014—2016年的降雨历时、降雨量、平均雨强、最大30min雨强和最大60min雨强5个指标,分析不同降雨量级别和不同降雨强度等级下的降雨场次、侵蚀性降雨量、侵蚀性降雨频率、各侵蚀性降雨特征指标与产沙的相关性。[结果](1)从3a的降雨情况来看,大体变化类似正态分布。研究区的降雨主要集中于5—10月,汛期在9月;从10月开始,降雨量逐渐减少,而从季节分布来看,降雨集中在夏秋两季,干湿季节明显。这一规律与大陆性季风气候特点有关。(2)玉米地和烤烟地径流小区的平均产沙模数均显著高于次生林、人工林地和灌草地径流小区。(3)在一定降雨强度范围内(0~5mm/h),次生林径流小区的产沙量与降雨量和最大60min雨强呈显著正相关关系,烤烟地径流小区的产沙量与降雨量呈显著相关关系。[结论](1)降雨特征与大陆性季风气候相吻合,集中在夏秋两季,呈正态分布;(2)覆盖度不同的土地利用方式在拦截泥沙和径流等方面存在很大差异,耕作方式和农作物对土壤流失也有不同程度的影响。     

鲁中南山丘区坡面产流产沙与降雨关系

为探求鲁中南山丘区坡面侵蚀规律,选取山东省泰安市药乡小流域,以4个坡面径流小区的降雨、径流、泥沙实测资料为基础,探究不同措施下各小区产流产沙的差异性和导致产流的降雨量临界值,并利用相关分析方法探究径流泥沙与降雨的相关关系。结果表明:(1)导致径流产生的降雨量临界值表现为裸地农地草地,草地临界降雨量分别比梯田种植、横坡种植、裸地高0.2,2.8,3.8mm;(2)在相同的降雨条件下,各小区产流产沙均为裸地最大,其中产流量约为农地的1.3~4.3倍,约为草地的2.8倍;产沙量约为农地的3.1~10.4倍,约为草地的77.6倍;产流开始时间以裸地最早,草地最晚,二者之间相差37min,结束时间正好相反;(3)通过对不同降雨因子与产流产沙进行皮尔逊相关分析,除降雨历时(D)外,其它降雨因子均与产流、产沙量有较好相关性,其中与降雨量(P)相关性最强。