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     

人工模拟降雨下花岗岩崩岗区不同层次土体产流产沙特征

选取湖北通城县五里镇发育典型的崩岗作为研究对象,利用室内人工模拟降雨试验,分析花岗岩崩岗区各层次土体的产流产沙状况和泥沙各粒径流失规律。结果表明,各层次土体入渗率和累积入渗量在整个降雨时段内差异显著。随着降雨时间的延长,各层次土体入渗率均表现出先快速减小后逐渐趋于稳定,累积入渗量则相差越来越大;淀积层的稳定入渗率最大为328.75ml/min,是淋溶层的1.13倍,母质层的1.76倍;Horton模型能对各层次土体入渗率很好的拟合(R20.922),且拟合结果证实了模拟降雨条件下各层次土体入渗速率随时间变化规律。各层次土体产沙率和累积产沙量在整个降雨时段内差异显著。母质层平均产沙率为40.43g/(L·min),是淀积层的1.79倍,淋溶层的3.11倍;淀积层的累积产沙量增加较快,淋溶层的累积产沙量增长缓慢,母质层的累积产沙量在整个降雨时段内不断增加且远大于淋溶层和淀积层的累积产沙量。各层次土体0.2mm粒径的流失量最多,0.2~1mm粒径次之,1~2mm粒径和2mm粒径流失量最小;随着降雨时间的延长,淋溶层各粒径流失量均逐渐减小,淀积层各粒径流失量逐渐增多,母质层各粒径流失量逐渐趋于稳定。该研究对揭示崩岗区各层次土体侵蚀的产流产沙机理及侵蚀规律的研究具有重要的理论和实践意义,为崩岗水蚀过程物理模型的建立奠定基础。     

贵州省喀斯特地区坡面产流产沙特征

土壤侵蚀和石漠化严重影响了贵州喀斯特地区的可持续发展。为了有效防治该地区的土壤侵蚀,利用径流小区观测法,通过布设经济林地(梨树)、水保林地(香樟、柏树)、坡耕地(农作物)和裸地(对照)5种径流小区,对该地区不同地类坡面产流产沙特征进行研究。结果表明:坡度为13°的坡耕地和经济林地减流减沙效果显著,产流量分别减少了47.5%和25.8%,产沙量分别减少了78.5%和58.9%,香樟、柏树减流效果不明显,但产沙量分别减少了44.7%和79.3%;坡度为18°时,经济林地(梨树)、水保林地(香障)、水保林地(柏树)、坡耕地(农作物)4种地类的产流量减少45.8%,4.9%,3.8%,16.6%,产沙量分别减少了91.3%,81.1%,77.4%,61.6%。25°的坡耕地产沙量是对照的8.9倍,土壤侵蚀量大幅度增加。产流产沙量与降雨量(P)、最大30min雨强(I30)和坡度(s)均呈幂函数关系,产沙量与产流量呈线性关系。     

青藏公路路堤边坡产流产沙与降雨特征关系

道路侵蚀是区域土壤侵蚀的重要组成部分,为了摸清公路边坡侵蚀规律,在青藏公路路堤边坡布设自然径流观测小区,进行定位观测,实验结果表明:(1)研究区内的降雨特征是:以次降雨量5～10mm和平均降雨强度小于5mm/h的降雨为主,在观测期内的降雨量分别为52.89mm,61.31mm,分别占总量的56.72%和65.76%。(2)降雨量和平均降雨强度的乘积与侵蚀模数、径流深有较好的线性相关关系,其相关系数分别为0.6576和0.7982,这与通用土壤流失方程较为吻合,降雨量(降雨动能)与平均降雨强度的组合可以作为路堤坡面侵蚀预测的重要因子。(3)对径流深与侵蚀模数分别取自然对数,两者拟合结果表明有较好的线性相关(相关系数R=0.8633),随着径流深度的增加侵蚀模数也在增加。路堤边坡的径流系数主要集中在0.1～0.4之间,平均0.29,表明边坡的入渗能力较强。     

BP神经网络在不同植被产流产沙分析中的应用

以甘肃省西峰市南小河沟小流域径流场为研究对象，利用BP神经网络对4种植被类型的径流小区（农田、林地、人工草地和天然荒坡）进行了产流产沙量模拟和预测。其模拟产流量的相对误差分别为0．2％～5．7％，0．1％～2．5％，0．7％～2.9％和0．1％～3％；模拟产沙量的相对误差分别为0．1％～3．2％，0．2％～3．1％，0．6％～4．2％和0．2％～2．7％。预测农地、林地、草地和天然荒坡产沙量最大相对误差分别为-11％，14％，-14．6％，18％，产流量最大相对误差分别为10．9％，27．3％，15％，26．3％。结果表明，BP神经网络预测产流产沙的效果较好，对径流小区运用神经网络进行蓄水拦沙指标分析是可行的。     

三峡库区小流域产流产沙试验研究

通过建立三峡库区小流域缩微模型,分别进行了3场人工模拟降雨试验(降雨强度分别为60,90,120 mm/h),对小流域产流产沙过程进行了研究。结果表明,3场降雨试验的产流量及产沙量均随降雨强度的增加而增加,但产流量的增加幅度远大于产沙量。产流量在3场降雨过程中均随径流时间呈现先增大后趋于稳定的趋势,但产沙量变化规律较为复杂。在各场次降雨下,累积产流量和累积产沙量均随降雨历时的增加呈线性函数规律变化。3场降雨产流的含沙量均呈波动形式变化。     

官厅水库流域产流产沙变化规律及其影响因素研究

官厅水库是我国在多沙河流上修建的第一座大型水库，探讨水库上游流域的产流产沙规律对水库的运行和管理具有重要的理论和现实意义。对官厅水库流域产流产沙的变化规律进行了研究，结果表明：20世纪50年代是官厅水库上游流域的丰水、丰沙期，以后随着时间的推移，流域产流量和产沙量逐渐减少，造成官厅水库上游流域产流量和产沙量变化的主要因素是降雨和人类活动两方面的因素。     

安家沟流域不同植物措施坡耕地的产流产沙特征

根据安家沟流域2007—2010年5—9月份径流小区观测资料,经过分析计算得到各小区的单位面积径流和累积产沙量,并对各植物措施小区的产流、产沙特征进行了研究。结果表明,5种植物措施小区的产流强度由强到弱的顺序为:油松小麦红豆草封禁沙棘;产沙强度表现为:小麦红豆草油松封禁沙棘;各种措施径流小区径流量、泥沙量与坡度呈正相关关系,且均达到显著相关水平;产沙量与径流量具有一定的相关性。     

不同放牧强度荒漠草原产流产沙过程模拟

为揭示长期放牧的荒漠草原坡面产流产沙特征,以放牧15年的4种放牧强度的内蒙古荒漠草场土壤为研究对象,在室内人工模拟降雨条件下,探究放牧强度及雨强对草原坡面产流产沙耦合过程的影响。结果表明:(1)不同雨强下,不同放牧草场间的初始产流时间均随放牧强度的增大而提前;产流速率呈现先增长后稳定的状态,4种放牧强度草场的产流速率规律及其波动幅度均为重度放牧(HG)中度放牧(MG)对照(CK)轻度放牧(LG),且雨强对产流速率的影响大于放牧强度。荒漠草原累计径流量与降雨历时呈线性相关,且拟合度较高;(2)荒漠草原产沙速率变化呈现多谷多峰的特点,雨强和放牧强度及二者的交互效应对产沙速率有极显著影响。不同雨强下,4种放牧强度草场的产沙速率规律及其波动幅度均为HGMGCKLG。泥沙流失总量与降雨历时之间呈二次曲线关系。     

黔中喀斯特地区坡面种植措施对土壤水分及产流产沙的影响

[目的] 探讨黔中喀斯特地区坡面种植措施对土壤水分及坡面产流产沙特征的影响,为黔中地区坡面水土流失防治提供科学依据。[方法] 基于贵州省龙里羊鸡冲水土保持监测站径流小区2014—2018年野外定位观测资料,采用相关分析及显著性检验等方法分析并探讨了黔中喀斯特地区降雨及不同种植措施对土壤水分、坡面产流及产沙特征的影响。[结果] ①不同种植措施土壤含水率大小顺序为：杨梅 > 桃树 > 树莓 > 杨树 > 梨树 > 杨树+墨西哥柏 > 草地 > 墨西哥柏 > 玉米（等高耕作）,土壤含水率与降雨量呈显著正相关。②坡面多年产流及产沙均以等高耕作（玉米）及水保林中的杨树种植措施为最大,水土保持效果最差;水土保持效果最好的为经果林种植措施,其中又以桃树种植措施效果最好。③各种植措施产流、产沙量分别与平均降雨强度及30 min最大降雨强度（I₃₀）存在正相关性关系。除杨树+墨西哥柏及杨梅种植措施外,研究区其他7种种植措施坡面产流产沙与降雨量之间均存在显著正相关（p<0.05）。[结论] 与坡耕地相比较,经果林、水保林及生态恢复草地措施可不同程度提高土壤含水率,同时降低产流量、产沙量,坡面土壤抗侵蚀能力得以增强,并有效降低土壤侵蚀风险。     

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。     

延河流域水土保持对径流泥沙的影响

 采用Mann-Kendall统计检验方法和Pettitt系列显著性突变点的无参数识别方法分析延河流域径流和泥沙演变趋势及突变点,基于流量历时曲线分析延河流域突变点前后径流和泥沙变化特征,研究了水土保持措施对流域径流和泥沙的影响。结果表明:延河流域径流和输沙量均呈减少趋势,输沙量在1971和1996年有2个显著性的突变点,对于黄土高原丘陵沟壑区,水土保持措施减少河川径流量和输沙量。随着突变点后期水土保持措施力度的加大,水土保持措施拦蓄径流和泥沙的作用逐渐增强。水土保持措施使径流高流量部分减少,常流量和低流量部分增加,表明水土保持措施可削减汛期流量,增补枯季流量。突变点后期输沙量较之变化前期整体呈减少趋势。研究结果可为黄土高原丘陵沟壑区的水土保持和水资源管理工作提供一定参考。     

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...     

坡面径流类型对侵蚀产沙及水沙传递关系的影响

降雨-径流格局对土壤侵蚀过程具有重要影响,以团山沟七号全坡面径流场1961-1969年间65次径流事件的径流泥沙数据为基础,选取历时、径流深和径流变率为径流过程的特征指标,采用K均值聚类和判别分析相结合的方法,将坡面径流划分为5种类型。其中,A型径流具有超长历时、低变率、小径流的特点,是较为特殊的类型,B、C型径流具有中长历时、中高变率、大径流的特点,D型径流具有短历时、低变率、小径流的特点,是最为普遍的类型。E型径流具有中历时、中变率、中径流的特点。不同径流类型下的输沙模数、平均含沙量及最大含沙量由大到小依次为:CBEDA,B、E、C型径流应是坡面径流调控的重点。不同径流类型输沙模数的差异主要来源于径流量(深)的变化,相同径流量(深)条件下,不同径流类型输沙模数的差异主要来源于由径流历时和径流变率所引起的水沙传递关系的改变;与A型径流相比,其作用使D、E、B、C型径流的输沙模数相对增大7.9、6.3、4.8和4.5倍,增大倍数随径流量(深)的增加呈逐渐减小趋势。通过构建包含主要径流特征指标的动力参数ξ,对不同径流类型及径流阶段的径流-泥沙传递关系进行数学描述,其最优回归关系均符合S=alnξ+b的一般形式,能合理解释不同径流类型及不同径流阶段含沙量变化的主要驱动因素。研究结果可为坡面径流类型划分、水沙传递关系构建、全面评估坡面径流调控系统的水土保持意义、进一步丰富坡面径流调控理论的内涵提供一定的参考。     

南方红壤区不同利用土地产流产沙特征试验研究

研究不同类型降雨下土地利用/覆被对水土流失过程的影响,对于科学指导植被建设和控制水土流失具有重要意义。采用人工模拟降雨的方法,对南方红壤区典型小流域8种不同利用土地的径流、泥沙在不同降雨条件下的流失特征进行了研究。结果表明,不同利用土地的径流和泥沙流失差异明显,且各利用土地的径流和泥沙流失的变化对雨量雨强变化的响应不同;相同降雨条件下径流调控排序为果园>旱平地>油茶>弃土场>水保林>坡耕地>水田>裸地,泥沙调控排序为果园>油茶>旱平地>水田>裸地>水保林>坡耕地>弃土场。因此,具有水土保持措施的果园保水保土最好,而裸地产流最大,坡耕地和弃土场泥沙流失最多,产流和产沙没有完全的对应关系,该研究结果为南方红壤区的水土保持规划与水土流失综合治理提供了基础数据和科学依据。     

无定河粗泥沙产沙量的变化及其原因

 为了解决黄河治理中迫切需要解决的粗泥沙来源和数量问题,依据大量实测资料,运用统计方法对无定河粗泥沙产沙量进行研究。结果表明:无定河流域d>0.05 mm粗泥沙产沙量呈现出减少趋势,这种减少与年降水量、年沙尘暴频率的减少和水土保持面积的增大有一定的因果关系;估算出最大30d降雨量和年沙尘暴频率的变化对d>0.05mm粗泥沙产沙量变化的贡献率分别为66.5%和33.5%,即沙尘暴特征的变化对粗泥沙产沙量变化的贡献率相当于暴雨特征的变化贡献率的1/2。建立了粗泥沙年产沙量与最大30d降雨量、年沙尘暴频率和水土保持措施面积之间的回归方程,表明粗泥沙年产沙量随最大30d降雨量、年沙尘暴频率的减小而减小,随水土保持面积的增大而减小。因此,20世纪50年代以来暴雨的减弱、沙尘暴的减弱和水土保持措施面积的增大是无定河流域粗泥沙产沙量减少的原因。     

罗玉沟流域典型暴雨洪水及其产沙特性

以罗玉沟流域实测水文泥沙数据和洪水调查资料为基础,分析几场造成极强烈侵蚀的典型特大暴雨的雨、洪、沙特性。结果表明：典型暴雨面雨量离差系数为0．15—0．74,不均匀系数为0．37—0．90,极端降雨比值系数为1．3-188．8,暴雨中心最大10min、最大30min和最大60min降雨量分别占次降雨总量的19％-29％、35％-73％和60％-100％;次暴雨洪量超过年径流量的30％,径流系数0．20—0．49,洪峰流量模数为4．07—9．34m^3／（s·km^2）,洪水总历时6—96h,上涨历时15—80min;次洪输沙量超过年输沙量的60％,次洪输沙模数为0．71-1．40万m^3／km^2,最大含沙量高达774kg／m^3,且沙峰多超前于洪峰10—20min,沙量过程线的消退明显滞后于流量过程线,最大含沙量出现时的流量较最大流量偏小40％-50％;历次暴雨的雨、洪、沙特性差异主要受暴雨时空分布特征和下垫面条件控制,水土保持措施具有明显的滞洪减沙效应。     

近70年黄河流域水沙情势及其成因分析

深入剖析黄河水沙现状及成因是精准预测黄河未来水沙情势的前提与基础。为此,以黄河干流潼关断面以上4个主要干流水文站及7个主要一级支流把口站1950-2016 年水沙实测资料为基础,采用双累积曲线等多种统计分析方法,系统剖析了黄河流域水沙演变规律及水沙主要源区变化特征,定量评估了不同环境要素对黄河水沙变化影响。结果表明：1）黄河干流兰州、头道拐、龙门及潼关水文站年径流及年输沙量均呈显著减少趋势（P<0.05）,其中,年径流减幅17.93%~40.79%,年输沙量减幅均在46.74%以上。受多种因素影响,黄河水沙在20世纪80-90年代发生减少突变;2）兰州-潼关区间年均径流量沿程变化表现为由总体递增状态向递减趋势转变,年均输沙量递增状态虽未转变,但递增幅度平均减小90%以上;3）黄河泥沙主要来源区由头龙区间向龙潼区间发生转移特征明显,龙潼区间水土流失治理有待进一步加强;4）人类活动对黄河中游水沙锐减占据主导作用,平均贡献率达到90%以上。而上游兰州站年均径流量受气候影响较大,贡献率达到66.57%。研究结果可为深刻认识黄河水沙时空现状及成因提供依据,并对未来水土流失治理区位方向确定提供参考。     

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。     

不同降雨强度下黄土区冻土坡面产流产沙过程及水沙关系

为了明确降雨对冻土坡面侵蚀的作用机理,探讨冻土和未冻土在不同水力条件下侵蚀之间的差异。通过室内模拟降雨试验,采用3种降雨强度(0.6,0.9,1.2 mm/min)对比定量研究冻土坡面和未冻土坡面产流产沙过程及水沙关系。结果表明:在0.9、1.2 mm/min雨强下,冻土坡面的产流时间相对对照坡面提前了18.7,6.4 min。冻土坡面径流量、侵蚀量均远大于对照坡面,在0.9,1.2 mm/min雨强下径流量分别是对照坡面的1.16,1.19倍,侵蚀量分别是对照坡面的10.40,6.40倍。随着降雨进行,坡面产生不同程度的细沟,其中,冻土坡面相比对照坡面细沟出现时间分别缩短了18 min,22 min,且冻土坡面细沟侵蚀量占总侵蚀量的79%～92%,此比例大于同雨强下的对照坡面。两种坡面的累计径流量与累计产沙量之间满足y=kx+b的线性关系,在细沟间侵蚀阶段,冻土坡面的k值是对照坡面的8.48～9.02倍,而在细沟侵蚀阶段,则为对照的3.68～7.50倍。研究结果表明细沟侵蚀是冻土坡面土壤侵蚀率增大的主要原因,而冻结层的阻水作用是导致坡面上细沟出现时间提前的最重要因素。该研究可以为完善土壤侵蚀机理研究提供一定的参考价值。