黄土丘陵区不同撂荒年限土壤入渗及抗冲性研究

为了评价植被恢复对撂荒地土壤性状的影响,采用时空互代法,以黄土丘陵区不同年限撂荒地为研究对象,利用环刀法和原状土冲刷试验结合室内理化分析对其渗透性能和抗冲性进行了研究。结果表明:同一撂荒阶段,土壤初始入渗速率、稳定入渗速率、平均入渗速率和抗冲系数均随土壤深度的增加而下降;随着撂荒阶段延长,表层土壤初始入渗速率、稳定入渗速率、平均入渗速率和抗冲系数均为撂荒前期显著增大,后逐步趋于稳定,撂荒阶段间的差异显著大于土层深度的差异。在黄土丘陵区,利用Kostiakov模型回归参数a可有效表征初始入渗速率,相关系数为0.999 1,用方正三模型回归参数f_1和K可同时表征初始入渗速率和稳定入渗速率,相关系数分别为0.869 4和0.998 1,其初始入渗速率相关性较模型Kostiakov差,结合使用两者可更好的表征土壤入渗过程。     

浑水颗粒级配对一维入渗规律及致密层形成特性的影响

为探明浑水不同泥沙颗粒级配对入渗规律及致密层形成特性的影响,通过室内土柱垂直入渗试验,选取4种不同物理性黏粒含量的泥沙（5.59%,9.87%,18.43%,39.43%）,研究落淤层厚度、湿润锋运移距离、累积入渗量随入渗时间变化特征,并测定落淤层和入渗结束后不同深度（0—1,1—2 cm土层）土壤的颗粒级配。结果表明：浑水泥沙中物理性黏粒含量越大,落淤层厚度越大;同一入渗时刻湿润锋运移距离和单位面积累积入渗量随物理性黏粒含量的增大而减小。落淤层厚度随时间变化符合幂函数关系（R² > 0.9）,拟合系数随着物理性黏粒含量的增大而减小,而拟合参数在0.50上下变化。不同物理性黏粒含量下落淤层与入渗泥沙颗粒组成相似,2 cm入渗深度处土壤颗粒组成与原土壤类似;1 cm入渗深度处土壤<2 mm细颗粒含量较原土壤变大,随着物理性黏粒含量的变大,各处理分别增加4.29%,4.92%,7.96%及16.30%。研究结果可为进一步探究浑水入渗形成致密层特性提供理论依据。     

土内气阻对土壤入渗的影响研究进展

土内气体的存在直接影响水分进入土壤的过程,影响着入渗速率和入渗量,进而影响地表径流的发生与发展,本文综述土内气体压力对土壤入渗的影响,可为暴雨、漫灌时的入渗、径流过程及其模拟计算提供理论框架,为城市雨洪和土壤水文效应研究提供基础。地表积水、不良的土壤结构及透气条件下发生入渗时容易产生土内气压,使得土壤入渗过程波动增大、水分入渗量降低。土内气压与土壤入渗的耦合关系具备了一定的研究积累和理论基础,但仍旧缺乏系统全面的研究和归纳,由于实验设计的单一性和土内气压测定设备的局限性,以土内气阻发生条件、土内气压观测及其对土壤入渗的影响仍旧是今后土壤水文研究走向精准化的重要内容之一。     

坡度、雨强对塿土入渗特征的影响研究

利用室内人工降雨试验研究降雨强度和坡度对塿土水分入渗状况的影响及其作用机理,并用数学方法对土壤入渗率与累积入渗量随时间变化过程进行数学模拟。试验结果表明:雨强对降雨入渗率及累积入渗量有显著影响。雨强在20~90 mm h-1之间,雨强越大,塿土初始入渗率越高,达到稳定的时间越短,土壤的稳定入渗率由于主要受制于土壤特性,因而各降雨强度间差异不显著;累积入渗量变化表现为随降雨强度增大而减少;坡度对土壤入渗率及累积入渗量基本无影响。运用数学模型对土壤入渗率及累积入渗量的变化过程进行模拟,结果表明,Kostiakov经验模型与自回归移动平均模型(ARIMA)两种模型均可用于模拟土壤入渗性能的变化过程,拟合精度均较高。     

自然冻融条件下黄土丘陵区不同土地利用方式原状土的抗冲性

[目的]研究冻融对3种土地利用方式(坡耕地、草地和灌木地)土壤抗冲性的影响,旨在为黄土高原季节性冻融区植被恢复建设提供理论依据.[方法]基于一系列野外自然冻融、野外监测和原状土冲刷试验,以确定冻融对3种土地利用方式土壤抗冲性的影响.[结果]①相较于坡耕地,草地与灌木地的冻结程度更低,其中,灌木地冻结程度最低,抗冻性最好...     

冻融循环对风沙土物理性质及抗冲性的影响试验

为揭示冻融循环对土壤物理性质及抗冲性的影响,以内蒙古坡耕地风沙土为研究对象,控制冻融循环次数(0~10次)和土壤质量含水量(6%,9%,12%)2个因素,在室内模拟野外冻融循环和径流冲刷过程,定量分析冻融循环对土壤含水量、容重、孔隙度及土壤抗冲性的影响规律。结果表明:(1)土壤含水量随冻融循环次数增加呈缓慢增加的趋势,增加幅度为0.51%~0.87%,且高含水量土壤增幅比低含水量土壤大;(2)随冻融循环次数的增加,土壤容重和孔隙度分别呈缓慢减小和增大趋势,且变化幅度逐渐降低,最后达到基本稳定的状态,达稳定状态后的土壤容重比未冻融土壤小(0.05±0.01)g/cm~3;(3)当冻融循环次数相同时,高含水量(12%)的土壤容重比低含水量(6%)小,而孔隙度和土壤抗冲性的降低幅度与之相反;(4)冻融循环次数对风沙土抗冲系数具有显著影响,试验土样抗冲性随冻融循环次数的增加呈显著降低趋势,但是第6次冻融循环后,试验土样的含水量、容重、孔隙度及抗冲性的变化均逐渐趋于稳定。研究结果可为季节性冻融区土壤侵蚀机理研究提供参考。     

植物根系对露天矿排土场边坡抗冲性的影响

以阜新海州露天矿排土场为例,采用野外定位观测、取样与室内实验分析相结合的方法,研究植物根系对排土场边坡抗冲性影响。结果表明:植物根系在减小排土场边坡土壤的冲刷、增强土壤的抗冲性方面起着非常重要的作用。土壤抗冲性的强弱与植物根系的分布、盘绕及固结状况密切相关。与石砾质边坡相比,岩土混合边坡和土质边坡是水土流失的多发地带,要尽快通过植被恢复加以治理。     

工程扰动对黄土抗蚀性与抗冲性的影响

为研究工程扰动对黄土抗蚀性和抗冲性的影响,以兰州市城关区北山为研究区,选取1年填方样地(T1a)、5年填方样地(T5a)、7年挖方样地(W7a)和天然草地(C)4个样地采集原状土样,在室内使用干筛—湿筛法测定土壤团聚体相关指标研究土壤抗蚀性,用抗冲槽研究土壤抗冲性,并分析了影响土壤抗蚀性和抗冲性的因素.结果表明,各样地...     

黔中喀斯特地区岩性对表土理化性状及抗冲性影响

研究喀斯特地区岩性对土壤理化性状及抗冲性的影响,对探明石漠化机理具有重要意义。选取黔中喀斯特地区5种不同岩性上发育的表层土壤,分别测定其理化性状和抗冲性。结果表明：岩性对土壤机械组成、容重、孔隙度和有机质含量均有显著影响。碳酸盐岩（石灰岩和白云岩）发育的土壤理化性状最好,砂岩类（长石砂岩和紫色长石石英砂岩）次之,煤系地层土壤结构最差。煤系地层的抗冲性能也显著低于其他岩性组。因此进行喀斯特地区水土流失防治时,应针对不同岩性土壤状况分别治理,尤其加强煤系地层土壤流失防治工作。     

隧道弃渣颗粒粒径对泥石流起动的控制作用——以兰州市烂泥沟为例

泥石流物源中的颗粒级配直接影响泥石流的形成机理和起动模式,是泥石流治理工程设计时需要明确的重要参数。隧道开挖形成的弃渣不同于原沟床的泥石流物质,通过对兰州市烂泥沟隧道弃渣和原沟床泥石流物质的颗粒级配、孔隙度、透水性能的差异对比,探讨了隧道弃渣颗粒级配对泥石流起动的影响。研究表明,隧道弃渣松散无黏结,粒径变化范围主要在0.075~60 mm之间,其中>2 mm的砾石级颗粒占总渣量的80.49%~85.07%,平均粒径为8.27 mm,以砾石级为主,黏粒物质几乎没有。隧道弃渣颗粒渗透系数是原沟床泥石流物质的36倍,具有极高渗透性,遭遇一般降水难以起动弃渣堆形成泥石流。结合研究区地质环境特点,构建了隧道弃渣诱发或加剧泥石流的起动模式,据此提出了隧道弃渣诱发或加剧泥石流的治理需按3个阶段进行。     

矿渣型泥石流源区土体的入渗特性

[目的]分析矿渣型泥石流源区不同类型土体的入渗特性及差异,为矿渣型泥石流源区的流域水文过程分析提供可靠的基础数据。[方法]以小秦岭金矿区大西岔泥石流沟为研究流域,通过野外双环原位试验,分别测定大西岔沟源区的新矿渣,堆积1a的矿渣,堆积4a的矿渣,耕地和草地这5种不同类型土体的入渗特性,并以霍顿模型对试验数据进行了拟合率定。[结果]通过试验数据分析发现,新矿渣的初始入渗率最大,而堆积4a的矿渣入渗率最小;稳定入渗率方面,耕地的稳定入渗率最大,达到了0.062mm/s。[结论]土体的初始入渗速率由土体密实度决定;而土体的稳定入渗率则由土体的级配特性所决定。     

泥石流源地降雨渗透深度检测仪的研制及应用

目前的泥石流预报模型主要是利用单一降雨信息为基础的统计模型,预报模糊区间较大,而泥石流形成的本质是泥石流源地土体在饱水侵润以及地表径流作用下失稳移动,因而可通过增加泥石流源地降雨后的土壤饱和渗透深度等下界面信息,为泥石流预报增加物理要素。在介绍土体渗透深度检测仪结构及工作原理基础上,探讨了将泥石流源地土体渗透深度信息与实时降雨信息相结合预报泥石流发生的应用技术,并进行了实测试验。实测结果表明,通过监测源地土体降雨渗透深度,可以提高预报泥石流的发生的准确性,具有良好的应用前景。     

泥石流灾害与水土流失

人类不合理的经济活动,破坏了自然环境,引起泥石流灾害和严重水土流失,给人类生存和经济持续发展带来巨大损失,加强保护自然生态环境具有战略性理论意义和实际意义.     

黄土高原典型流域土壤抗冲特性研究

以黄土高原吕二沟流域为研究对象,采用原状土冲刷水槽法对研究区梯田耕地、坡耕地、草地、梯田果园、刺槐林共5种土地利用类型的土壤进行了抗冲试验。结果表明:(1)研究区不同土地利用类型的土壤抗冲性大小依次为:刺槐林>草地>梯田>果园>坡耕地;(2)根系对土壤抗冲性具有显著影响,有根系土壤相对无根系土壤的抗冲性有明显提高,平均提高了44.02%;(3)研究区土壤随坡度的增大抗冲能力减弱,其中22°～25°减少幅度最大;(4)对研究区不同土地利用类型土壤抗冲指数在流域尺度进行了空间异质性模拟,总体表现出越靠近流域上游和侵蚀沟坡上位置的土壤抗冲性越大的特性,其中刺槐林地和草地表现更为明显。     

坡面泥石流起动模型研究

针对单一坡面泥石流起动模型进行研究。基于土壤动力学理论、土壤下渗理论和土壤水动力学理论,以及土体含水率变化引起土体抗剪切应力变化的物理机理,提出了坡面泥石流起动模式。在此基础上,结合传统分布式水文模型理论,建立了分布式坡面泥石流起动模型。模型应用于云南蒋家沟典型坡面泥石流研究,能够预测坡面泥石流起动的时间、部位和起动量,进行多时段模拟坡面泥石流入沟流量过程线,模拟结果体现了泥石流发生阵发性、不连续性、滞后性的特征,这与实际观测情况吻合,表明应用该模型研究坡面泥石流的起动是可行的,能够为进一步的泥石流数值模拟提供依据。     

黄土坡面细沟侵蚀试验研究及土壤抗冲性评价

通过室内放水冲刷试验,分析了坡面侵蚀过程中跌坑产生与发育的机理,阐明了朔源侵蚀、边壁崩塌和细沟下切侵蚀之间的相互关系。研究了各放水流量下坡面产沙及细沟径流的变化规律,建立了坡面产沙量与细沟面积比例和流量关系。本通过对冲刷过程中各侵蚀营力的分析,得到了径流剪切作用产沙方程。研究表明,径流剪切产沙率和单位面积径流剪切力呈显的正相关关系,土壤颗粒被分离的临界剪切力为0．258N／m^2。     

地震与泥石流活动

地震激发泥石流的形成与活动,一方面造成严重的水土流失,同时,给人类造成巨大灾害.研究地震对泥石流的形成、活动及预报是极为重要的.     

红壤丘陵区林地根系对土壤抗冲增强效应的研究

对不同林地根系分布特征及其对土壤抗冲增强效应进行研究,结果表明:毛竹林根系的63%集中在0～30cm土层;混交林有64%的根系分布在0～20cm土层;杉木林0～20cm土层中有占总根数42%的根系;柑橘林41%的根系分布在0～10cm土层,各林区根系随土层深度增加而迅速减少。根系对土壤抗冲性增强值表现出随土层深度增加而减小,同时也得出根系对土壤抗冲性增强值在小雨强下>中雨强下>大雨强下。直径≤1mm根系密度与土壤抗冲性增强值相关性达到极显著水平,并得出它们之间的函数关系。土壤抗冲性随冲刷历时的增加而迅速增强,增强值的大小表现出毛竹林>混交林>杉木林>柑橘林。     

喀斯特高原山地土壤抗冲性与土壤物理性质的关系

为探究喀斯特高原山地不同土地利用类型土壤抗冲性及其与土壤物理性质的关系,以马尾松人工林地(PMP)、桂花人工林地(OFP)、天然乔灌混交林地(ASL)、天然草地(NGL)、撂荒地(AL)、农地(CL)为研究对象,采用原状土水槽冲刷试验法,根据研究区地形及气候特点,设置3个坡度(5°,15°,25°),3个冲刷流量(3.2,4.8,6.4 L/min),冲刷时间均为15 min,结合土壤物理性质(容重、孔隙度、水稳性团聚体、机械组成等),定量分析不同土地利用类型下土壤抗冲性及其与土壤物理性质的关系。结果表明:(1)在原状土冲刷试验过程中,各地类初始径流含沙量较高,但随着冲刷时间的延长,径流含沙量呈先降低后趋于稳定趋势,且随着坡度和冲刷流量的增大,径流含沙量趋于稳定的时间有所提前;(2)土壤抗冲系数随坡度和冲刷流量的增大而减小,且坡度对土壤抗冲性的影响比冲刷流量更明显。在同等条件下,各地类土壤抗冲系数依次为NGL＞PMP＞ASL＞AL＞OFP＞CL,土壤抗冲系数分别为13.44~87.84,[JP]8.14~93.15,2.93~45.36,1.21~10.01,1.25~5.48,0.17~1.27(L·min)/g;(3)土壤抗冲性与土壤容重、砂粒含量、水稳性团聚体含量呈极显著正相关(P＜0.01),与总孔隙度、黏粒含量呈显著负相关(P＜0.05),其关系均可用幂函数表示(R²＞0.78)。研究结果可为喀斯特区土壤侵蚀研究和水土保持防治提供科学依据。