南方典型土壤坡面产流产沙过程对PAM的响应

采用室外人工模拟降雨试验方式,系统对比研究了2种聚丙烯酰胺(Polyacrylamide,PAM)配比方案(2 g/m~2和10 g/m~2,分别用PAM1200-2和PAM1200-10表示)在140 mm/h短时强降雨条件下对坡度为10°的南方红壤区4种不同典型岩性发育土壤坡面的产流、产沙过程的影响机制。结果表明:各坡面总产流量、单位采样时段径流系数、累积单位采样时段径流系数均有显著提升(p0.01),径流提升率由大到小依次为:第四纪红壤坡面、红砂岩红壤坡面、紫色土坡面、花岗岩红壤坡面;除花岗岩红壤坡面外,PAM1200-10的径流提升率均大于PAM1200-2,坡面产生稳流的时间由短到长依次为:第四纪红壤坡面(12 min)、红砂岩红壤坡面(15 min)、花岗岩红壤坡面(24 min)和紫色土坡面(24 min),2种PAM配比在提升坡面产流方面,无显著性差异;各坡面的总产沙量、单位采样时段泥沙质量浓度、单位采样时段泥沙量均显著降低(p0.01),2种PAM配比方式均以第四纪红壤坡面减沙率最为显著,其余不同配比的坡面减沙率略有不同,除紫色土坡面,PAM1200-10的减沙率均大于PAM1200-2;其中PAM1200-2的减沙率波动性较大,除紫色土坡面外,PAM1200-10配比的减沙率均较为平稳,在花岗岩红壤坡面,PAM1200-10与PAM1200-2相比,减沙成效显著(p0.01)。     

黄土丘陵区不同植被格局产流产沙

利用径流冲刷试验,在不同植被格局的坡面上,对黄土丘陵区坡面不同植被格局的侵蚀产沙规律进行了研究。结果表明：在不同流量下,各个植被格局对于坡面产流量的影响不显著。不同植被格局坡面的累积产沙量呈现出随着流量的增加而增加的趋势,但是坡面累积产沙量的差异都是随着流量的增加反而减小了。各个植被格局坡面的累积径流量过程与累积产沙量过程之间呈相关性非常显著,相关系数都达到95%以上。     

基于自动监测径流场的秸秆覆盖坡耕地产流产沙过程

设计了一个可用于坡面侵蚀过程研究的自动监测径流场,该径流场主要由6个径流小区和1套模拟降雨装置组成。采用德国UGT径流测量装置,实现地表径流的自动采样和记录。用设计的径流场对秸秆覆盖坡耕地的产流产沙过程进行了研究,结果表明相对于裸露地表,秸秆覆盖能明显降低各径流小区的产流率和产沙率,延缓产流增加趋势,减少产沙总量达54.5%~63.8%。因此,增加坡耕地土壤表面的秸秆覆盖量可有效避免产流在短时间内急剧增加,并能减少对土表的冲刷作用。     

黄土丘陵区不同植被格局产流产沙试验

利用径流冲刷试验,在不同植被格局的坡面上,对黄土丘陵区坡面不同植被格局的侵蚀产沙规律进行了研究。结果表明：在不同流量下,各个植被格局对于坡面产流量的影响不显著。不同植被格局坡面的累积产沙量呈现出随着流量的增加而增加的趋势,但是坡面累积产沙量的差异都是随着流量的增加反而减小了。各个植被格局坡面的累积径流量过程与累积产沙量过程之间呈相关性非常显著,相关系数都达到95％以上。     

人工模拟降雨特性对坡面产流产沙量的影响研究

在研究天然降雨特性的基础上,对人工模拟降雨特性进行了研究分析.从能量的角度入手,研究了模拟降雨条件下,坡面产流产沙的分布规律.研究结果表明:人工模拟降雨降雨动能与天然降雨动能不同,其降雨动能与降雨强度呈明显的线性关系,降雨强度是调控降雨动能的最好参数;降雨侵蚀产沙过程是降雨动能对土壤表层做功的过程,降雨动能直接决定了产...     

横坡垄作下土壤湿润速率对褐土坡面侵蚀特征的影响

不同土壤湿润速率和侵蚀类型下团聚体破碎存在较大差异,进而诱发坡面侵蚀特征变化。横坡垄作特有的侵蚀过程可能改变土壤湿润速率对坡面侵蚀特征的影响效应。以褐土横垄为研究对象,基于室内模拟降雨试验,研究5个土壤湿润速率下(10、20、30、60、90 mm/h)不同侵蚀阶段的产流产沙和团聚体迁移规律。结果表明,细沟间阶段径流量随土壤湿润速率的增大而增加,而细沟阶段不同土壤湿润速率间的径流量无显著差异。2个阶段内,侵蚀量均随土壤湿润速率的增大而增加,与土壤湿润速率10 mm/h相比,20、30、60、90 mm/h速率下的侵蚀量分别显著增加25.16%~115.51%、95.02%~144.34%、151.03%~164.49%、249.42%~398.91%。细沟间阶段,土壤湿润速率的变化仅改变了产沙过程,而细沟阶段产流产沙过程均随土壤湿润速率发生了改变。主要迁移粒级-微团聚体流失所增加的细沟间和细沟侵蚀阶段分别主要来自2~5 mm和0.25~0.5 mm团聚体的破碎,而相应控制这2个粒级破碎的关键土壤湿润速率分别为20 mm/h和10 mm/h。不同阶段下迁移团聚体平均重量直径由大到小依次为细沟阶段、湿润处理后、细沟间阶段。     

降雨和地形因子对黑土坡面土壤侵蚀过程的影响

通过室内模拟降雨试验,研究降雨强度和地形因子(坡度和坡长)对黑土区坡面土壤侵蚀过程的影响。试验处理包括2个降雨强度(50、100mm/h),2个坡度(5°、10°),2个坡长(5、10m)。结果表明:不同试验处理条件下,当降雨强度由50mm/h增加到100mm/h,坡面径流量增加1.4~12.4倍;当坡长由5m增加到10m,坡面径流量增加0.1~3.1倍;坡度对坡面径流量的影响较复杂,受降雨强度和坡长的综合影响。降雨强度、坡度和坡长皆对坡面侵蚀量有重要影响。当降雨强度由50mm/h增加到100mm/h时,坡面侵蚀量增加4.2倍;当坡度由5°增加到10°时,侵蚀量增加0.4倍;当坡长由5m增加到10m时,侵蚀量增加0.5倍,表明降雨强度增加对黑土区坡面侵蚀量影响最大。而当降雨强度、坡度和坡长均增大时,坡面侵蚀量增加18.0倍,说明这3个因素交互作用对坡面侵蚀的影响远大于各因素的单独影响或2个因素交互作用的影响。坡面径流量与降雨强度的关系最密切,其次是降雨强度-坡长交互作用和降雨强度-坡度-坡长交互作用;坡面侵蚀量与降雨强度-坡度-坡长交互作用的相关关系最显著,其次是降雨强度和降雨强度-坡长交互作用。分别建立了坡面径流量和侵蚀量与降雨强度、坡度和坡长的经验关系式。     

玉米苜蓿间作对黄土坡耕地降雨产流产沙的影响

通过观测天然降雨时不同带宽玉米苜蓿间作下黄土坡耕地降雨产流产沙特征,研究了降雨条件一定时不同耕作模式对黄土坡耕地产流产沙量的影响和坡度变化对坡耕地产流产沙的影响。结果表明：在5°、10°、15°坡试验径流小区上①玉米单作年均产流总量分别比裸地降低了29.2%、15.8%和12.2%;苜蓿单作年均产流总量分别比裸地降低了...     

坡面径流下泥沙起动临界水深研究

在对斜坡上泥沙颗粒受力分析的基础上,引入相对暴露度的概念,采用滚动模式推导出了斜坡上单颗粒泥沙起动的临界条件,并结合径流-渗流耦合模型进一步推导出了斜坡上泥沙起动临界水深表达式,该表达式表明临界水深的大小主要与泥沙自身的物理性质、坡度和相对暴露度有关.当Δ'取紧实排列时,表达式适用坡度范围为0～30°.并通过实测资料对...     

沿海滩涂地区不同措施坡面产流特性研究

我国沿海地区海涂资源丰富,但由于沿海降雨较多且海涂坡面土质松散,坡面极易产生降雨径流侵蚀,这导致海涂沟渠等工程坡面水土流失严重、淋洗困难。通过室内模拟降雨试验,研究在不同雨强下不同措施坡面的产流特性。结果表明：(1)不同措施坡面的初始产流时间均与降雨强度显著负相关,在50 mm/h雨强下,延缓坡面产流的效果依次为淋洗坑>淋洗沟>耐盐草被覆盖,在100、150 mm/h雨强下,延缓坡面产流的效果依次为淋洗沟>淋洗坑>耐盐草被覆盖。(2)不同措施坡面的产流过程具有同步性,在未发生坍塌时产流强度随细沟的发育而增加,待细沟发育成熟后产流趋于稳定,当坡面发生坍塌时产流强度短时间内激增后回落。试验对比发现,耐盐草被覆盖可以明显改善海涂坡面的稳定性。     

径流冲刷条件下坡地养分随地表径流迁移数学模型

径流冲刷是土壤养分随地表径流流失的重要影响因素之一。为了模拟径流冲刷作用对土壤养分流失的影响,依据饱和土壤条件下有效混合深度概念,建立了径流冲刷条件下坡面土壤养分向地表径流传递的有效混合深度模型。利用试验数据对模型径流养分质量浓度变化过程的效果进行了检验,结果显示不完全混合模型在模拟径流养分质量浓度随放水时间的变化方面效果较好,决定系数均在0.9以上。通过不完全混合模型计算径流养分累计流失量,与实测数据差异很小,当养分为硝态氮时,计算值与实测值之间的相对误差分别为6.6%(柠条)和5.9%(大豆),当养分为水溶性磷时,相对误差分别为1.1%(柠条)和2.3%(大豆),说明模型的模拟精度较高。在选择模型时,应根据计算精度和参数获取方便性等情况综合确定。     

太原市高校不同下垫面条件下降雨径流系数试验研究

雨水积蓄利用工程是一种可持续性的节水工程。在确定蓄水池规模而进行的可积蓄雨量计算时,为了合理的选取径流系数值,进行了室外实地径流系数模拟试验。本次试验选取了沥青路面、水泥路面、透水性铺装三种下垫面,降雨强度(四个水平)、地面坡降(三个水平)、降雨历时三个变量,研究了径流系数与变量之间的关系。结果表明,水泥路面与沥青路面变化规律基本一致,径流系数均随降雨强度、降雨历时、地面坡降的增大而增大;透水性铺装在雨强较小时,径流系数与坡降成负相关关系,当降雨强度较大时,径流系数与坡降成正相关关系。通过对不同降雨强度、地面坡降、降雨历时条件下径流系数变化规律的研究,可以为雨水积蓄利用工程中确定可积蓄雨量的多少、确定蓄水池规模的大小、集雨工程的推广奠定理论依据。     

不同降雨特征对径流过程的影响研究

降雨是影响坡面产流的重要因素,不同的降雨特征会影响降雨径流过程.为探究降雨雨型和降雨峰值因素耦合对坡面径流过程的影响,设计了两组降雨雨型,其峰值分别落在整个降雨过程的前期和后期,进行了降雨径流模拟试验,构建了基于运动波模型的坡面径流数学模型,开展了相应的降雨径流过程数值模拟,分析了径流特征值随降雨特征的变化规律.结果表...     

黄土堆积体植物篱减沙效益与泥沙颗粒分形特征研究

为探究植物篱措施对工程堆积体边坡的减流减沙效益及其对侵蚀泥沙颗粒分形维数的影响,以堆积体未防护边坡为对照,以不同放水流量对不同坡度堆积体植物篱防护边坡进行了放水冲刷试验。结果表明:与对照相比,植物篱边坡初始产流时间滞后100~500 s,其产流率、产沙率整体均较小,产流率在时间尺度上表现为间歇性波动上升;植物篱减流效率在4%~60%之间,减沙效率范围在15%~50%之间,减流减沙效率均随坡度和放水流量的增加呈幂函数形式减小;各处理侵蚀泥沙颗粒中粉粒均占主导地位,黏粒次之,砂粒含量最少。与对照小区相比,植物篱防护边坡侵蚀泥沙砂粒体积分数降低,黏粒和粉粒体积分数升高;黏粒富集率增加,砂粒富集率减小,泥沙颗粒分形维数增大。分形维数与黏粒和砂粒体积分数之间均呈极显著线性相关,侵蚀泥沙颗粒分形维数主要由黏粒体积分数决定。     

西江流域干支流水沙时空分布变化分析

采用南宁、贵港、大湟江口、梧州和高要站近60年的实测径流量和输沙量系列,从沿程变化、年际变化和年内变化三个方面分析了西江流域干支流水沙时空分布变化。结果表明:西江流域水沙主要来源于西江干流,各站年径流量、年输沙量基本随里程增加而增大;年径流量、年输沙量整体呈下降趋势,且干流浔江、西江河段下降趋势程度大于支流郁江河段,各站年径流量年代间基本呈“枯-丰-枯-丰-枯”变化,大湟江口、梧州和高要站年输沙量年代间呈“低-高-低-高-低”变化;西江流域干支流径流、输沙年内分配十分不均,大型水库建设均降低了径流、泥沙年内分配的不均匀性,使得汛期径流、泥沙占比均减低。     

林草措施调控坡面降雨径流输沙效应的初步研究

利用人工模拟降雨小区试验,分析了林地和草地2种生物措施在不同坡度、不同雨强下的径流调控和产沙机制。结果表明,产流时间和降雨强度之间存在幂函数关系,与单宽输沙率之间存在线性关系,单宽输沙率与单宽流量之间亦存在线性关系。并对2种措施的调控效应进行比较,草地措施的产流、产沙调控效应均优于林地措施。     

城区屋面径流水质特征与初期径流量研究

研究城区屋面径流水质变化特征和初期径流量,可为有效利用城市雨水、控制非点源污染等提供依据。对新乡市2010年城区屋面3场降雨～径流的水文水质过程进行采样分析,结果表明:①屋面径流系数在0.92～0.98之间,径流形态与降雨过程线类似,二者波动幅度相对较小;②各指标标准差率呈SS>COD>DO>pH值的趋势,这与各自含量变化过程的指向性一致;③径流中主要污染物SS、COD变化趋势基本一致,即随着降雨历时的持续其含量逐渐降低,并趋于一个稳定值;④径流中SS与COD之间的相关性较好,而DO与其之间的相关性较差;⑤场次降雨屋面初期径流量为1～3mm的降雨量或前15～20min的径流量。