REE示踪坡面侵蚀过程研究

在观测年度气候条件下,坡面产流初始阶段片蚀是坡面侵蚀的主要方式,试验期间的三次降雨片蚀分别占坡面总侵蚀量的71%、48%、49%,表明坡面侵蚀处于片蚀-细沟侵蚀演变的初期阶段;同时随着降雨的进行,细沟侵蚀量在不断增大,表明坡面由片蚀为主逐渐过渡到片蚀向细沟侵蚀转变的阶段。对次降雨条件下坡面不同部位的侵蚀泥沙来源研究表明:无论片蚀绝对量如何变化,坡面表层上段的相对侵蚀量始终不大于10%,表明坡面片蚀的来源主要集中在坡面下部;降雨结束后对不同坡段的细沟相对侵蚀量比较分析后发现,不同坡段的相对侵蚀量结果分别为:距坡脚0~1米坡段16%;2~4米坡段6%;5~9米坡段3%,三段的侵蚀量之比约为5∶2∶1,表明细沟侵蚀的主要来源集中在距坡脚4米段内。     

天然降雨条件下横垄与顺垄坡面产流产沙过程

试验以天然降雨为侵蚀动力,采用标准径流小区法,对比研究了连续型降雨与间歇型降雨条件下横垄与顺垄玉米径流形成和泥沙迁移规律。结果表明:连续型降雨产流过程形态呈W或倒V形,产沙形态呈W或M形;顺垄产流与产沙时间长度一致,产流总量和产沙总量分别是横垄的1.66~5.80倍和5.02~5.52倍;顺垄与横垄产流产沙峰值差异显著,仅横垄与雨强存在错峰现象,延后1min。间歇型降雨产流形态为倒V形,产沙形态呈倒V或M形;顺垄产流和产沙总量分别是横垄的1.83倍和2.32倍;首次产流量占总量的70%以上,产沙量占总量的94%~100%,且横垄和顺垄与雨强均存在错峰现象,顺垄产流和产沙量较雨强延后1~4min,横垄延后1min;除首次产流外,其余产流产沙过程时间较短均无错峰现象。天然降雨条件下,横垄与顺垄产流产沙过程较为复杂,研究结果可为区域坡地水土流失防治及水土资源管理利用提供理论依据。     

模拟降雨下覆沙坡面侵蚀颗粒特征研究

风水交错侵蚀是风蚀水蚀交错区土壤侵蚀的主要形式,研究风水交错侵蚀对土壤颗粒的影响对于进一步研究风水交错侵蚀耦合机制及其对环境的影响有重要意义。采用人工模拟降雨试验,研究不同雨强和覆沙厚度及长度)条件下覆沙坡面侵蚀泥沙颗粒的变化特征。结果表明:不同降雨条件下侵蚀泥沙颗粒中粉粒和砂粒的含量较高,分别达到了48.86%、42.77%;坡面覆沙后,侵蚀泥沙中以粗颗粒居多,以黄土作为供试土壤,表层覆盖沙物质以后,仅有黏粒的富集率大于1;侵蚀泥沙的分形维数随着覆沙厚度和长度的增大而减小,d50则随着覆沙厚度和长度的增大而增大;覆沙厚度和长度对分形维数和d50的影响大于雨强。     

天然降雨下紫色土和第四纪红黏土坡面侵蚀过程研究

选取南方红壤区紫色土和第四纪红黏土两种典型土壤类型,通过天然降雨试验,在同等试验条件下对紫色土和第四纪红黏土两种土壤的坡面侵蚀过程中径流量变化、产沙量变化、土壤团聚体以及粒径分析来阐述我国南方红壤区的土壤坡面侵蚀过程。结果表明:（1）降雨是造成土壤坡面产生径流的主要原因,随着降雨的不断增大,土壤坡面径流量不断的增加,紫色土的总径流量较第四纪红黏土大。（2）雨强是造成土壤坡面产沙量的主要原因,特别是在中雨强降雨和大雨强降雨时,土壤侵蚀泥沙量的产生比较明显,紫色土与第四纪红黏土的土壤侵蚀泥沙量比例关系为:1.14∶1.0。（3）紫色土和第四纪红黏土均以 < 0.25 mm的微团聚体占优势,均占65%以上,而紫色土达到90%之多,紫色土微团聚体流失较第四纪红黏土严重。（4）通过两种土壤的降雨前后土壤颗粒对比分析,紫色土减少的土壤颗粒主要是黏粒和粉粒,砂粒相对增加,变化量大,而第四纪红黏土相对较少。     

粗颗粒土壤坡面侵蚀泥沙颗粒特征

为揭示粗颗粒土壤坡面侵蚀机理,采用湖北通城县、江西赣县、福建长汀县、广东五华县4个样地的4种粗颗粒土壤（分别定义为TCA、GXA、CTA、WHA）进行室内模拟降雨试验,研究粗颗粒土壤坡面侵蚀过程及侵蚀泥沙颗粒组成的变化规律。结果表明：（1）4种土壤的地表径流随着降雨时间的增长呈现出先增加后递减并趋于稳定的规律;（2）4种土壤的侵蚀特征存在差异,土壤侵蚀速率表现为WHA>TCA>GXA>CTA;（3）4种土壤的侵蚀泥沙中颗粒分布百分比大小均为砂粒>黏粒>粉粒>砾石。不同土壤侵蚀泥沙富集率表现出明显差异;（4）水流功率与土壤侵蚀速率的相关性显著,用幂函数可以准确描述其关系。在表达式中引入土壤黏粒含量、砾石含量后模型更加可靠（D_r=0.001ω^1.163C_l^-4.069,R²=0.82;D_r=0.003ω^1.149G_r^-1.934,R²=0.84）,提高了模型预测土壤侵蚀速率的精度,在实际应用中具有更广的适应范围与现实价值。     

人工模拟降雨条件下坡面产沙规律及侵蚀泥沙颗粒特征研究

利用室内模拟降雨试验,研究了坡面产沙规律及其与径流的相关关系,并对比分析了侵蚀泥沙与原土壤的颗粒特征。结果表明:1产流时间受降雨强度与坡度共同影响,降雨强度和坡度越大,产流时间越短,随降雨强度增加坡度对产流时间的影响越加明显。2不同降雨强度作用下,产沙量(4 min产沙量)均随降雨历时的增加呈现先增加后减少的趋势,但峰值不同,降雨强度越大峰值越大。3累计产沙量与累计径流量呈显著的幂函数关系,可用方程y=AxB来表达,相关系数R2均大于0.986,达极显著水平,系数A随降雨强度和坡度的增加而减小,系数B受降雨强度和坡度的影响无明显规律性变化。4不同降雨强度作用下的侵蚀泥沙颗粒级配不同,与原坡面土壤颗粒级配的差异程度表现为1.2 mm/min0.8 mm/min0.5 mm/min,随着降雨强度的减小,侵蚀泥沙中0.01 mm颗粒的相对含量有所增加,0.01 mm颗粒的相对含量减少,并且降雨强度越小,这种变化程度越明显。     

不同侵蚀程度花岗岩红壤坡面侵蚀泥沙颗粒特征研究

研究花岗岩红壤坡面侵蚀泥沙颗粒分选特征有助于揭示粗颗粒土壤坡面侵蚀机理。通过室内人工模拟降雨-径流试验,在15°坡度和2种试验条件下(90 mm·h^–1+2.00 L·min^–1、120 mm·h^–1+2.66 L·min^–1),研究了不同侵蚀程度(轻度侵蚀E1、中度侵蚀E2、强烈侵蚀E3)花岗岩红壤侵蚀过程及泥沙颗粒组成的变化规律。结果表明:产流率和土壤侵蚀速率随降雨强度和上方来水量的增加而增大;不同侵蚀程度土壤其侵蚀特征存在差异,产流率表现为E2>E3>E1,土壤侵蚀速率表现为E3>E2>E1;通过多元逐步回归分析得出,土体容重越高产流率越小(R²=0.800,P<0.01),更高的黏粒含量和更低的粉粒含量会使得土壤侵蚀速率减少(R²=0.715,P<0.01)。随着降雨-冲刷强度增加泥沙中砾石和黏粒含量增加,砂粒和粉粒含量减少,泥沙分形维数增大。分形维数与黏粒(R²=0.910)和砂粒(R     

沂蒙山区坡面侵蚀过程

通过组合不同降雨强度、坡度的室内模拟降雨试验,研究沂蒙山区坡面侵蚀过程。结果表明：坡面产流时间随降雨强度、坡度的增加而提前,降雨强度对产流时间的影响较大;径流速度与降雨强度、坡度正相关,降雨强度对径流速度的影响相对坡度较弱,褐土表面径流速度大于棕壤;坡面径流量随降雨强度增大而增大,随坡度的增大而减少;土壤侵蚀率与总侵蚀量皆随降雨强度、坡度的增大而增大,但波动规律不同,细沟侵蚀使土壤侵蚀率急剧增加。对于棕壤,小降雨强度时,坡度是影响侵蚀率的主导因子,大降雨强度时,主导作用被降雨强度替代;对于褐土,侵蚀率的大小主要受控于降雨强度。在相同试验条件下,棕壤的侵蚀率、总侵蚀量要大于褐土,说明棕壤抗侵蚀能力小于褐土。     

降雨动能及坡面侵蚀对风的响应研究进展

降雨是导致土壤侵蚀的主要动力因素之一,降雨动能是研究土壤侵蚀机理、建立定量化土壤侵蚀模型的重要物理参数,风作为影响降雨动能的外界影响因子之一,对坡面降雨总动能分布的影响极大,直接影响了降雨侵蚀力的发挥。从降雨动能、坡面侵蚀与风的关系出发,系统阐述降雨动能及坡面侵蚀对风的响应国内外研究现状,总结了当前研究中存在的问题。     

应用于土壤变化的坡面侵蚀过程模拟

借鉴国内外土壤侵蚀建模的经验和技术,针对我国干旱地区的实际情况,应用微机技术,建立了坡耕地土壤侵蚀过程数学模型SLEMSEP,并在晋西北砖窑沟试验区得到了验证,模拟过程以天为步长,可预报不同排作措施条件下,基于日降水量的坡面土壤侵蚀量,定量评价人类活动对土壤侵蚀过程的影响,为水土保持的决策和具体措施的制定提供依据,SLEMSEP模型可进行长期模拟,应用于土壤变化和可持续利用的研究。     

近地表土壤水分条件对坡面土壤侵蚀过程的影响

 采用人工模拟降雨实验,研究近地表土壤水分条件对安塞黄绵土和杨陵塿土土壤侵蚀过程的影响,尤其是土壤水分饱和条件下的土壤侵蚀过程。结果表明:土壤质地对入渗和径流过程有较大影响。对同一质地的供试土壤,随着前期近地表土壤含水量的增大,入渗量减少,而径流强度增大,坡面初始发生产流时间也越早。当前期近地表土壤含水量相近时,杨陵塿土的初始产流时间早于安塞黄绵土,坡面径流量和侵蚀产沙量也随前期近地表土壤水分含量的增加而增大。对于安塞黄绵土,当前期土壤含水量分别为饱和含水量的100%、75%和50%时,其径流量分别占饱和含水量的25%时的2.5、2.2和1.3倍,其侵蚀产沙量分别为50、25和1.3倍。而对于供试土壤为杨陵塿土,当前期土壤含水量分别为饱和土壤含水量的100%和50%时,其径流量分别是占饱和土壤含水量的25%时的1.1和1.0倍,其侵蚀产沙量分别为6.5和2.0倍。在降雨过程中,前期土壤含水量越大,片蚀发展为细沟侵蚀的时间越早,而且细沟侵蚀也越严重。     

衡山花岗岩地貌过程与水土流失关系的研究

通过对衡山地貌和侵蚀过程分析，发现地貌是影响土壤侵蚀的基本因素，古代侵蚀地貌是现代地貌过程的基础，也决定着现代土壤侵蚀发展的规律。人类活动不能改变这种规律，却可影响土壤侵蚀的进程，土壤侵蚀加速了现代地貌过程，现代地貌过程的加速又强烈地影响土壤侵蚀程度和方式。用长时间尺度，区分古代侵蚀与现代侵蚀、正常侵蚀与加速侵蚀，将更有利于监控现代地貌过程，实施合理的水土保持措施，防止加速侵蚀，减缓现代侵蚀进程，从而保护环境和风景名胜区。     

衡山花岗岩地貌过程与水土流失关系的研究

通过对衡山地貌和侵蚀过程分析,发现地貌是影响土壤侵蚀的基本因素,古代侵蚀地貌是现代地貌过程的基础,也决定着现代土壤侵蚀发展的规律.人类活动不能改变这种规律,却可影响土壤侵蚀的进程,土壤侵蚀加速了现代地貌过程,现代地貌过程的加速又强烈地影响土壤侵蚀程度和方式.用长时间尺度,区分古代侵蚀与现代侵蚀、正常侵蚀与加速侵蚀,将更有利于监控现代地貌过程,实施合理的水土保持措施,防止加速侵蚀,减缓现代侵蚀进程,从而保护环境和风景名胜区.     

降雨类型对褐土横垄坡面土壤侵蚀过程的影响

雨型是影响土壤侵蚀过程的重要因子之一,而影响效应与耕作措施密切相关。目前,雨型对横垄坡面土壤侵蚀过程的影响机制尚不清楚。该文以褐土横垄坡面为研究对象,设计了平均雨强和降雨量相同的4种雨型(增加、减弱、增加-减弱和减弱-增加型),采用可同时调节垄向和坡面坡度的土槽进行模拟降雨,研究各个雨型下不同侵蚀阶段的产流产沙特征。结果表明:雨型间的径流量和侵蚀量在细沟间和细沟侵蚀阶段均差异显著,且差异在细沟阶段体现的更为明显。雨型间径流量的大小顺序为增加-减弱型减弱型减弱-增加型增加型,侵蚀量则为增加-减弱型减弱-增加型减弱型增加型。给定雨强下(30、60或90 mm/h),径流量、径流贡献率和侵蚀量贡献率均随降雨过程中雨强发生时序的延迟而增加,而单位径流侵蚀量呈相反趋势;雨型间给定雨强同一发生时序下的径流量和侵蚀量及其它们对总径流量和总侵蚀量的贡献率均差异显著。4种雨型下,幂函数均能很好的描述细沟间和细沟侵蚀阶段内产沙率与径流率间的关系,且方程中的指数均低于2,但雨型间幂函数方程中的指数存在明显差异。以上研究结果有助于深入理解褐土垄作系统下的土壤侵蚀机理,并为横坡垄作的合理利用提供科学指导。     

冻融作用对坡面侵蚀及泥沙颗粒分选的影响

为了探究冻土和解冻土对水力侵蚀的影响,利用室内模拟降雨试验对冻土和解冻土两种坡面的坡面侵蚀过程及泥沙颗粒分选特征进行了研究。结果表明:在降雨条件下,相对于解冻坡面(TS),冻土坡面(FS)的产流时间提前了173s,而产流量、产沙量分别增加了9%和105%;两种坡面侵蚀过程中的土壤颗粒平均重量直径(MWD)大小次序均为溅蚀颗粒径流冲刷泥沙颗粒,且冻土坡面溅蚀颗粒及冲刷泥沙颗粒MWD均显著大于解冻土坡面(p0.05);随着降雨进行,解冻土坡面侵蚀泥沙中的黏粒、细粉粒含量呈先迅速增大后减少的趋势;粗粉粒和砂粒含量则呈先减小后增大的趋势,侵蚀泥沙逐渐向粗颗粒发展;而冻土坡面各粒级颗粒随时间变化相对稳定。研究成果可为进一步揭示冻融作用下坡面水力侵蚀机理提供一定的参考依据。     

Runoff,erosion and sediment particle size from smooth and rough soil surfaces under steady rainfall-runoff conditions

The responses of runoff and erosion to soil surface roughness (SSR) have been extensively studied in the past decades; however, most of these studies were conducted at the early stage of rainfall, whereas few studies were specifically conducted during steady runoff conditions. In this study, runoff, soil losses and sediment particle sizes from smooth and rough surfaces were measured after surface runoff stabilisation to improve the understanding of the relationship between SSR and soil erosion. A cascade of two independent soil boxes in which the runoff samples from upslope and downslope boxes can be collected independently or together was used to perform the experiments. The upslope box supplied runoff to the downslope study box. Three rainfall intensities of 50, 75 and 100 mm/h were applied. The results suggest that SSR has a significant effect on soil erosion when runoff reaches a steady state. Although the difference in the runoff rate was small between the rough and smooth surfaces, the sediment rate and concentration of particles were significantly lower for the rough surface than for the smooth surface. Through analysing the particle size distribution (PSD) of sediment, we found that selective sediment delivery is an important reason for the soil erosion reduction by SSR. The rainfall intensity decreased the difference in the sediment rates between the smooth and rough surfaces. The extra inflow increased the runoff rates, sediment rates and concentration rates for both the smooth and rough surfaces; however, the increasing degrees of the runoff rate, sediment rate and concentration rate had significant differences between the rough and smooth surfaces. A stepwise multiple regression showed that significant linear relationships existed between one or more PSDs of 20–50, 50–100, 100–250 and 1000–2000 µm and the sediment rate.     

土壤侵蚀降雨物理学简论

土壤侵蚀降雨物理学是一门尚待建立的学科。从土壤侵蚀降雨物理学的概念出发,探讨土壤侵蚀降雨物理学的主要内容及其与相关学科的关系,在回顾土壤侵蚀降雨物理学的相关理论发展简史的基础上,认为土壤侵蚀降雨物理学是气象学、水土保持学的交叉学科,是值得发展的新学科。     

自然侵蚀量和容许土壤流失量与水土流失治理标准

在总结分析国内有关自然侵蚀量、容许土壤流失量研究成果的基础上,探讨自然侵蚀量与容许土壤流失量的关系,讨论制订水土流失治理标准的思路。认为水土流失治理标准的确定有3个参考值：1）标准值,即一定条件下的容许土壤流失量,是水土流失治理至少要达到的目标,且随着对不同土地利用类型的功能需求与可实施的最佳水土保持措施、以及所在水土流失类型区的侵蚀危害与治理约束条件的不同而不同;2）理想值,即正常自然侵蚀状态下的土壤流失量;3）极端值,即土壤流失量为0,不发生水土流失。水土流失治理应是先控制到现时生态环境与社会经济条件下的容许土壤流失量范围内,逐步达到自然正常侵蚀量或制止水土流失的发生;还应引入环境伦理、环境美学及景观设计等理念,最终实现土地的可持续利用、区域生态系统的健康稳定及人与自然的和谐友好发展。     

贡嘎山天然林和盐亭人工林土壤侵蚀研究

 为了解长江上游代表性林区土壤侵蚀及相关土壤性质对土壤侵蚀的影响,通过取样分析、计算土壤侵蚀间接指标及其与有机质含量、土壤团聚体稳定性、土壤渗透性能等因素的定量关系。结果表明:长江上游区域贡嘎山亚高山天然林区表层土壤侵蚀率较小,盐亭紫色土丘陵区人工林区表层土壤侵蚀率较大。相关系数和回归分析表明土壤有机质含量、土壤团聚体稳定性、土壤渗透性能等因素对土壤侵蚀率具有较大影响,均达到了0.01极显著性置信水平。     

人工降雨条件下施加粉煤灰对耕作土壤结构和水土流失的影响研究

利用人工模拟降雨试验,研究了0°～20°坡度下的耕作土壤施加0～10%的粉煤灰后,对土壤结构和入渗、产流、产沙的影响。研究结果表明：随农田耕作层中粉煤灰含量的增加,土壤入渗速率明显加快,含10%粉煤灰土壤的入渗速率,较对照(土壤不加粉煤灰)提高了55.34%;施加粉煤灰降低了土壤容重,增加了土壤孔隙度,含10%粉煤灰的土壤,在10°坡时的容重较对照减小了17.42%,而孔隙度提高了9.84%;坡面产流量和土壤流失量降低,含10%粉煤灰的土壤,在20°坡时的产流量仅为对照的26.87%。因此,施加10%的粉煤灰,可有效改善土壤结构和蓄水减沙,具有较高的实用价值。