黄土坡面产流动态变化过程实验模拟

采用模拟降雨试验方法对黄土坡面产流动态变化过程进行研究,取得了如下结果：（1）不同雨强条件下,坡面径漉率随降雨过程的动态变化可用对数相关方程描述,5-10min之间径流率随降雨过程的变化幅度较大,以后变缓,并趋于基本稳定状态;（2）不同坡度条件下,坡面径流深随降雨强度的动态变化可用线性相关方程进行描述,坡面径流深随降雨强度的增加而急剧增大;（3）不同雨强条件下,坡面径流深随坡度的动态变化总体可用抛物线相关方程进行描述,25’左右是径流深随坡度变化的转折点;（4）不同雨强条件下,坡面径流深随坡长的动态变化可用对数相关方程进行描述,随着雨强的增加,径流深随坡长的增加明显增大;（5）坡面径流深随坡度、坡长及降雨强度的动态变化可用多元幂函数相关方程进行描述,降雨强度对径流深的作用大干坡度及坡长因子。     

黄土坡面薄层流产流过程试验研究

薄层流径流过程是最基本的坡面水文过程,揭示黄土坡面薄层流产流过程机理对于认识坡面产流理论具有重要意义。试验采用人工模拟降雨试验方法,对黄土坡面薄层流产流过程进行研究,取得了如下结果:(1)坡面薄层流径流率随降雨历时的增长呈增加趋势,可用幂函数方程很好地描述,开始产流后的2~10 min内增加很快,以后逐渐趋于平缓、稳定;(2)不同坡度条件下,坡面薄层流径流深均随雨强的增大而呈显著增加,可用线性方程很好地表示;(3)不同雨强条件下,坡面薄层流径流深随坡度的变化趋势相似,皆可用对数线性方程描述;(4)不同雨强条件下,薄层流径流深随坡长增大总体呈增加趋势,可用倒数线性方程描述;(5)雨强、坡度、坡长对坡面薄层流径流深的综合影响可表述为三元线性经验方程,其中雨强的影响最大,坡度和坡长的影响小。     

京津水源区坡耕地土壤侵蚀特征分析

坡耕地是保障粮食安全与经济发展的重要资源.本文利用承德市南山径流场资料对不同坡长下径流深、含沙量及侵蚀量进行对比分析,结果显示:坡长和降雨强度都对土壤侵蚀有影响,随着坡长变化,导致土壤侵蚀量变化的两个主导因素不断变换.雨强小于0.25 mm/min时,坡面土壤侵蚀模数随坡长的增加而增大;雨强大于0.25mm/min时,随坡长的增加先增大后减小,最大侵蚀量总是出现在22 m坡长范围内.径流深均值与侵蚀量增量随坡长变化趋势一致,含沙量均值变化与雨强关系密切.所以治理京津水源区坡耕地水土流失,应在22 m坡长以内采取等高植物篱等措施,既可降低工程投入,又减少坡面土壤流失,提高土地生产力.     

坡长对径流及侵蚀的影响

张家口市水保试验站坡长小区五年观测资料表明,降雨强度影响径流量、侵蚀量随坡长的变化。降雨强度较小时,径流量不能用坡长与降雨强度的乘积代替,侵蚀量随坡长增加较慢。降雨强度较大时,径流量可用坡长与降雨强度的乘积代替,侵蚀量方程中坡长指数较大。     

不同覆沙方式下的坡面侵蚀产沙特性研究

文中利用室内模拟降雨技术,通过不同覆沙方式和不同降雨强度的组合试验,对坡面侵蚀产沙特性进行了研究。得到结果：坡面初始产流时间基本随雨强的增大而提前。坡面覆沙后侵蚀量增多,且侵蚀量随雨强的增大而增大,半覆沙坡面的产沙量是全覆沙坡面的1.06～2.48倍。0.5、1.0mm/min雨强时半覆沙坡面产沙高于无覆沙坡面,1.5mm/min雨强时低于无覆沙坡面,而半覆沙坡面产沙则均高于全覆沙坡面。全覆沙破面含沙量受雨强影响较小,减沙效果较稳定。试验结果表明,坡面覆沙可以有效延迟初始产流时间;坡面覆沙后侵蚀程度增强,且随降雨强度的增大而增大,半覆沙坡面侵蚀程度高于全覆沙坡面;无覆沙坡面受降雨强度影响较大。文中为研究风水复合侵蚀提供了数据支撑,以期为揭示黄土坡面侵蚀发生机理和水土流失规律提供一些参考。     

坡度对黄土坡面径流溶质迁移特征的影响

通过田间模拟降雨试验,分析了坡度对坡面物质迁移特性的影响.结果显示,坡度对坡面物质迁移的影响十分显著;降雨强度一定时,坡度达到15°左右时,径流量达到最大;坡度对径流养分流失量的影响是通过径流量起主导作用,径流量大相应径流携带养分流失总量增加.利用幂函数对径流溶质浓度变化过程进行了拟合,结果显示幂函数可以很好反映田间坡面溶质随地表径流变化过程,说明在侵蚀环境下径流溶质浓度变化过程符合幂函数.     

黄土坡面侵蚀方式演变过程中汇水坡长的侵蚀产沙作用分析

利用由位于坡面上部的供水装置和坡面下部的试验土槽组成的试验装置系统,通过模拟降雨试验,研究了不同降雨强度(50、75和100 mm/h)和不同坡度(15°、20°和25°)条件下坡面侵蚀方式演变过程中汇水坡长对侵蚀产沙的作用.结果表明,黄土坡面片蚀-细沟侵蚀-切沟侵蚀方式演变过程中汇水坡长对侵蚀产沙具有重要作用,且受降雨强度、坡度和侵蚀方式演变过程的综合影响.汇水坡长增加,使坡面片蚀-细沟侵蚀-切沟侵蚀发育速度明显加快,侵蚀产沙量明显增加.在坡面侵蚀不同发育阶段,汇水坡长对坡面侵蚀的产沙作用也不尽相同.当坡面以切沟侵蚀为主时,汇水坡长对坡面侵蚀产沙的作用最大,其次是以细沟侵蚀为主时.而以坡面片蚀为主时,汇水坡长对坡面侵蚀产沙的作用最小.通过对坡面侵蚀产沙量与汇水坡长的相关分析表明,它们呈正线性关系.     

黄土高原沟壑区坡耕地表层土壤抗剪强度影响因素分析

以淳化坡耕地为研究对象,在人工模拟降雨条件下,设计降雨强度分别为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 mm/min,降雨历时40 min,设计坡度分别为5°、8°、11°、15°、20°,分析了影响黄土高原沟壑区坡耕地表层土壤抗剪强度的3个主要因素:含水量、雨强及坡度.结果表明,降雨结束后,随着表层土壤含水量的降低,抗剪强度会随之增加,相关性较好;雨强对抗剪强度影响不大;坡度较小时抗剪强度会随坡度增加而降低,当坡度增加到15°以上时,随坡度增加抗剪强度随之增加.     

农业生产活动对黄土高原丘陵沟壑区坡地土壤水分动态的影响

通过在坡度为20°耕地和荒草坡面对降水、土壤水密集观测,结合模拟降雨实验,从降雨入渗、蒸散发等过程分析讨论了影响黄土高原丘陵沟壑区坡地土壤水分动态的主要因素。结果表明:1)降雨入渗量△S主要受控于雨强和降雨量,坡耕地的入渗量随着雨强增加而衰减的速度快于荒坡,坡耕地有利于中等雨强大雨的下渗,雨强增大时两坡面的降雨转化率逐渐接近,且植被的再分配作用凸显,甚至使短历时暴雨时坡耕地的入渗速度低于荒坡,长历时的大、暴雨或连续降雨利于深层入渗,坡面耕作或在裸地上种植冰草后降雨转化率增约50%;2)7月～10月上旬为土壤水补给期,土壤水分在枯水年及平水年处于负平衡,在丰水年获得补给,最终以蒸散发消耗;3)荒地主要耗水层在20cm,耕地土壤水分活跃层及作物主要耗水层延伸至30cm。总体上,农作物增大蒸散发量、增加土壤水分利用深度,农业生产活动对减少降雨径流、增加土壤水资源量、强化水分小循环有重要作用。     

基于WEPP模型进行坡度因子与侵蚀量关系研究

地面坡度是地形因素中对坡面土壤侵蚀的演变发展过程与侵蚀强度起重要作用的因子。本文以内蒙古准格尔旗皇甫川坡面径流小区的实测资料为基础,分析坡度因子与土壤侵蚀量的关系,并运用WEPP模型进行模拟,对其结果进行分析。结果表明在一定的坡度范围内,随着坡度的增加,土壤侵蚀量与坡度呈幂函数递增关系。用WEPP模型来模拟皇甫川流域坡面与侵蚀量的关系是可行的,根据试验观测及WEPP模型模拟得到结果,皇甫川地区的土壤侵蚀率在坡度是18~23o时最大,原因主要有坡度的陡缓决定了水力阻力的大小和坡面承雨面积的改变等。     

柠条林地土壤酶活性特征研究

对固原县上黄试区柠条林地土壤酶(脲酶,碱性磷酸酶,蔗糖酶) 的活性进行测试分析,分析比较不同坡向、不同坡位、不同林龄和不同剖面深度条件下酶活性的变化.结果表明:坡向对土壤酶活性的影响不显著;坡位对土壤酶的活性有明显的影响,坡上部酶活性普遍高于坡下部,坡中部酶活性波动较大;土壤酶活性随林龄的增大而提高,10年生柠条林地平均脲酶、蔗糖酶和磷酸酶的活性分别仅为20年生柠条林地相应酶活性的59.0%、41.1%和52.9%;土壤酶活性随土壤剖面深度的增加而降低,20年生柠条20～40 cm、40～60 cm和60～80 cm土层的脲酶活性分别比0～20 cm表层土脲酶活性下降25.7%、61.3%和81.4%;碱性磷酸酶与蔗糖酶在有机质腐殖化过程中具有协同反应,关系密切.     

黄土丘陵沟壑区陡坡微地形分布研究

水分是黄土丘陵沟壑区植被建设的主要限制因素,而陡坡的水分条件差,导致坡面上水分空间差异的微地形成为陡坡坡面植被恢复的关键因素。利用三维激光扫描全站仪实测陕西省吴起县合家沟流域的地形参数,以Arc GIS 9.2为平台,对切沟、浅沟、缓台、塌陷和陡坎5种微地形在陡坡坡面的分布情况进行了研究。结果表明：陡坡坡面微地形占坡面面积比例介于18%～30%,平均为23.13%;各类微地形占坡面面积比例平均值从大到小依次为切沟8.44%、缓台6.66%、浅沟5.00%、陡坎1.53%、塌陷1.52%;坡面坡向和坡面坡度是影响浅沟、切沟和塌陷占坡面面积比例的主要地形要素,陡坎占坡面面积比例主要受坡面坡度的影响,而坡面坡向与坡面坡度对缓台占坡面面积比例均没有明显的影响;不同坡向陡坡微地形占坡面面积比例大小顺序为：阳坡＞半阳坡＞半阴坡＞阴坡,塌陷、浅沟和切沟占坡面面积比例为阳坡和半阳坡大于半阴坡和阴坡;陡坎、浅沟和切沟占坡面面积比例随着坡度的增大而减小、塌陷占坡面面积比例随着坡度的增大而增大。     

阜新露天煤矿排土场边坡土壤团聚体稳定性及分形特征

露天煤矿排土场边坡水土流失严重.以阜新露天煤矿排土场为对象,探究不同坡位、坡向和恢复年限间土壤团聚体稳定性及分形维数的差异,为排土场边坡生态恢复提供理论依据.选取自然恢复5 a和10 a排土场边坡,分析坡上、坡中和坡下以及阴坡与阳坡间土壤团聚体的平均质量直径(MMD)、几何平均直径(GMD)、分形维数(D)和破坏率(P...     

半干旱退化山区坡改梯地土壤养分变异特征研究——以宁夏彭阳县为例

本文通过对半干旱退化山区经过坡改梯不同年限土壤资料分析,土壤有机质和氮素随与坡改梯时间呈正相关,在作物根系活动层0-60cm土壤有机质、氮素增量高于对照,土壤速效磷增幅较小;土壤速效钾有少量增加。在该地区的生态建设中,大力开展平田整地,能逐步改善土壤的理化性质,提高土壤肥力质量。     

DEM内插算法对区域坡长提取的影响分析——以陕北黄土丘陵区为例

利用陕北黄土丘陵区10m分辨率的高程数据,在Visual Studio平台下,实现双线性内插、反距离加权内插以及移动曲面拟合这三种DEM内插算法,进而对不同的内插DEM采用多流向算法实现坡长提取,最后对不同内插DEM提取的坡长进行空间结构分析、坡长精度分析、栅格坡长值的空间统计分析以及不同分辨率下(10m,25m,50m)不同内插算法坡长提取的比较分析。分析结果表明:(1)移动曲面拟合内插DEM生成的栅格坡长表面可正确表达各层级径流线信息,并具有与原始DEM以及坡度图相同的空间结构特征即表面的光滑连续特性,且其坡长提取精度最高,是适用于陕北黄土丘陵区域坡长提取的DEM内插算法;(2)空间统计分析表明,在实验区域内,不同内插算法在坡长值较小区域有显著性差异;(3)不同分辨率比较分析表明,在陕北黄土丘陵区域,不同分辨率对不同内插DEM坡长提取无显著性影响,且验证了分辨率越低坡长提取值越大的规律。     

模拟降雨条件下苏南黄壤产流起始时间及影响因素研究

运用人工模拟降雨装置研究了暴雨条件下苏南典型丘陵土壤上纯草、纯灌、灌草3种经营模式下坡度、降雨强度、土壤前期含水量、植被覆盖度对开始产生径流时间的影响。研究表明:纯草模式下影响开始产流时间的最主要因子为土壤前期含水量,同时建立了3种植被组合下影响开始产流时间的多因子回归方程。通过方程,由植被覆盖度、坡度、土壤前期含水量和降雨强度四个易于获得的因子可预测不同植被组合下开始产生径流的时间。     

河岸沙丘粒度分布特征

沙丘沉积物粒度特征分析是研究风沙地貌过程的主要内容之一。通过野外实地考察与测量,并沿盛行风向对西辽河平原西部响水河两岸的河岸沙丘进行样品采集,经室内激光粒度仪测试,研究河岸沙丘的粒度分布规律。结果表明:1响水河东岸沙丘粒径粗于西岸沙丘。东岸沙丘由迎风坡脚到背风坡中下部粒径总体变细,从两侧坡脚到丘顶分选性逐渐变好。西岸沙丘由两侧坡脚到丘顶粒径变细,偏度趋于正偏,分选均较好。河流砂最细,其平均粒径总体细于东、西岸沙丘砂,分选性好于东岸沙丘,差于西岸沙丘。2东岸沙丘受河流与风力作用可以从较深地层获取沙源,西岸沙丘主要受风力作用从较浅地层获得沙源。