降雨侵蚀力因子新算法的初步研究

本文基于侵蚀雨量与其总动能之间普遍存在极高的相关性和相近的关系式,建立了由汛期雨量和I_30B组成的R新算法.它在各地的应用结果表明,新算法比已有算法的应用范围广,监测流失量的精度高,且易于在遥感监测中应用.它能以统一方法和精度来评价全国水蚀区的R差异,为水土保持工作的科学管理服务.     

内蒙古黄土丘陵沟壑区降雨侵蚀力时间变化规律研究

降雨侵蚀力指由降雨引起土壤侵蚀的潜在能力,是影响土壤侵蚀的最主要因子之一。以内蒙古准格尔旗沙圪堵气象站45年的日降雨资料为基础,选取适合本地区的降雨侵蚀力模型,分析内蒙古黄土丘陵沟壑区的降雨量与降雨侵蚀力的关系。结果表明年降雨侵蚀力曲线与年降雨量曲线走向基本上是一致的。年内降雨侵蚀力分布与降雨量的年内分布规律也基本相同,所不同的是降雨侵蚀力的季节变化要明显大于降水量的季节变化。二者的回归关系比较表明,降雨量与降雨侵蚀力的关系以幂函数关系表示,相关性系数最大,并且月降雨量与降雨侵蚀力的相关性要明显比年降雨量与降雨侵蚀力的相关性增强,这主要是受降雨强度的影响。降雨侵蚀力在年内主要集中在6~9月,以8月最大。     

基于降雨量和降雨时间的月降雨侵蚀力简易算法——以陕北黄土丘陵沟壑区为例

 降雨侵蚀力简易算法是较大尺度应用USLE/RUSLE进行土壤侵蚀评价研究的必要内容。基于降雨量和降雨时间建立月降雨侵蚀力计算模型,并以陕北黄土丘陵沟壑区为例,进行模型的拟合。结果表明:随着自变量中降雨量和降雨时间表示方式的改变,模型的拟合优度表现出明显的差异;对于不同因变量而言,以ΣEI30(或lg(ΣEI30))和以ΣEI10(或lg(ΣEI10))为因变量的模型拟合优度在整体上比较接近甚至相同,而以ΣE60I10(或lg(ΣE60I10))为因变量的模型拟合优度在整体上略低;就尺度效应而言,在时间尺度上,整个汛期的模型拟合优度低于1个月份或多个月份模型的拟合优度,在空间尺度上,区域模型中的拟合优度低于至少1个流域的模型拟合优度;在实际应用中,可以选择以ΣEI30为因变量的月降雨侵蚀力公式对该区域进行土壤侵蚀评价。     

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。     

黄土丘陵沟壑区坡面径流侵蚀试验研究

黄土丘陵沟壑区的水土流失主要由汛期一两次中大强侵蚀性暴雨引起。采用径流侵蚀模拟试验的结果表明,在农地、林地、草地、荒坡条件下,侵蚀率随时间的增加而逐渐减少;径流冲刷侵蚀量在坡度10°～26°之间是随着坡度的增加而增大的,坡度大于26°后趋于减小;径流侵蚀量随坡长的增加而增大。     

基于修正简易模型的陕北黄土丘陵沟壑区降雨侵蚀力分布特征

降雨侵蚀力经典模型计算结果准确,但计算过程繁琐、数据量大且难获取;简易模型计算便捷,但结果不够准确.本文分析了8种黄土丘陵沟壑区降雨侵蚀力模型的差异,并对简易模型进行修正.以经典模型为基准值,对与经典模型结果最为接近的简易模型进行修正,基于修正后的简易模型分析黄土丘陵沟壑区降雨侵蚀力的时空分布特征.在此过程中用到的方法主要是数理统计法和模型差异分析方法.经典模型更能准确估算陕北黄土丘陵沟壑区降雨侵蚀力;拟合模型y=0.849x-29.651可以提高章文波降雨侵蚀力简易模型的模拟精度(拟合优度0.734);陕北黄土丘陵沟壑区2006-2012年间降雨侵蚀力总体呈现上升趋势;汾川河流域、清涧河流域上游降雨侵蚀力较高,下游次之;延河流域、大理河流域下游降雨侵蚀力较高,上游次之.降雨侵蚀力简易算法经修正后可以较好的估算黄土丘陵沟壑区的降雨侵蚀力的时空分布特征,陕北黄土丘陵沟壑区2006-2012年间降雨侵蚀力时空分布不均,降雨侵蚀力整体较高.     

晋西黄土丘陵沟壑区土壤抗侵蚀能力的试验研究

通过大量的野外试验及调查,探讨了晋西黄土丘陵沟壑区土壤抗蚀性的时空变化规律、天然撂荒地的抗冲刷性能以及表土生物结皮、农耕地的犁底层等对土壤抗侵蚀能力的影响。结果表明:(1)晋西黄土丘陵沟壑区小流域的坡地土壤抗剪力及抗蚀性存在明显的时空变化规律。总体上,旱季的土壤抗蚀性高于雨季;峁顶缓坡地的土壤抗蚀性高于梁坡下部陡坡地。(2)只要土壤的整体结构不被破坏,即便水流冲刷力很大,黄土易蚀的特点也不易表现。尽量避免人为破坏黄土的整体结构,也是减少黄土侵蚀的重要手段。(3)黄土生物结皮,可大大增强土壤的抗侵蚀能力,减沙效应同结皮覆盖率成正比;犁底层在黄土地区的农耕地普遍存在,且会加剧耕作层的侵蚀作用。     

滇东北山区坡耕地土壤流失方程研究

滇东北山区是云南省“长江上游水土保持重点防治工程”治理计划的重点区域,该区域水土流失的主体是坡耕地。该项研究通过对３２个试验小区连续３ａ实测数据的统计分析,建立了滇东北山区坡耕地土壤流失方程Ａ＝Ｒ·Ｋ·ＬＳ·Ｃ·Ｐ;并确定了方程中诸因子的求算方法和数值,以及滇东北山区土壤允许流失量,为方程的应用提供了基本的技术数据。并进行了方程的验证,方程计算值与实测值的误差在６％以下,表明该方程在实际应用中具有     

污泥对赤红壤坡地磷素随地表径流流失的影响

在人工模拟降雨条件下,研究了污泥施用量对赤红壤坡地磷随径流流失的影响.结果表明,污泥撒施1d后的径流中混匀样总磷(MTP)、静置样总磷(STP)、颗粒态总磷(TPP)、悬浮态总磷(TSP)和可溶性总磷(TDP)浓度均达到峰值.撒施(60 t/hm~2)对应峰值分别为4.22,1.58,3.84,1.20,0.38 mg/L.为撒施(120 t/hm~2)对应峰值的40%～96.8%,此后撒施径流磷索浓度呈递减趋势,施用量引起的撤施径流磷素浓度差异逐渐变小.模拟试验期内,随污泥用量的增加,撒施径流磷素平均浓度不同程度随之升高.但撒施径流磷素流失量未必随之升高;污泥用量对穴施径流磷索浓度和流失量无明显影响.撒施径流46.0%～67.8%MTP和62.2%～74.6%STP流失量发生在污泥施用前期(1d和18d)径流中.MTP径流流失系数依次为撒施(60t/hm~2)>撒施(120t/hm~2)>穴施(120t/hm~2)>穴施(60t/hm~2).颗粒态磷是磷随径流流失的主要形式.     

土石山区径流小区坡长对径流量和侵蚀量影响的研究

以土石山区径流小区所产生的径流量和侵蚀量为研究对象,对在山东省临朐县辛庄试验站径流小区坡长为10m,20m和40m多年的观测资料,分析了坡长与径流和侵蚀的关系.研究表明:不同坡长条件下降雨量与径流量和侵蚀量呈线性关系,同一坡长条件下,径流量和侵蚀量随降雨量的增加而增加,不同坡长条件下,随坡长的增加,径流量逐渐增加,在P<10mm时20m坡长的侵蚀量大于40m坡长的侵蚀量,在P>10mm时呈相反变化.不同坡长条件下I₃₀与径流量和侵蚀量呈幂函数关系,同一坡长条件下,径流量和侵蚀量随I₃₀的增加而增加,不同坡长条件下,随坡长的增加,侵蚀量逐渐增加,在I₃₀<20mm时20m坡长的径流量大于40m坡长的径流量,在I₃₀>20mm时呈相反变化.     

关于径流小区若干技术问题的研究

作为水土流失定量观测常用的技术方法,径流小区法广泛应用于世界各地。我国也修建了众多径流小区并取得了丰富的研究成果。然而,目前在径流小区建设和观测过程中仍存在一些亟待解决的技术问题,如:径流小区规格不统一、选址及布设代表性不强、修筑不标准、量水设施无校核率定、数据采集与取样操作不规范、记录整理与小区维护管理不规范等。这些问题影响了观测数据的准确性,也降低了研究成果的适应性。针对以上问题,提出了四条应对措施及建议:完善技术规范,优化顶层设计;明确小区标准,确立比较效应;以需求定规模,完善基础设施;编制操作规程,培训观测人员。     

丹江口水库农业径流小区土壤氮磷流失特征

通过对丹江口水库小流域雨季(2013年8月)观测的降雨—径流农业小区试验数据,分析不同种植作物下农田地表产流规律,研究土壤氮磷流失特征,为库区农业面源污染控制提供依据。结果表明,农业小区径流总磷(TP)含量在0.13~0.82mg/L之间,颗粒态磷(PP)占TP比例超过60%,径流中TSS与PP也呈现极显著相关(p0.01),表明磷素流失主要以颗粒态流失为主。径流总氮(TN)含量范围为0.7~4.7mg/L之间,TN流失量与硝态氮极显著相关(p0.01),径流中硝态氮占TN比例也超过了50%,表明硝态氮是地表径流无机氮流失的主要成分。25°玉米、15°荒地径流小区的氮流失率超过了1.5%、磷流失率超过了0.12%,高于其它类型的小区,可能与这2种小区高坡度、低植被覆盖度有关。土壤氮的流失风险要高于磷,是面源污染的主要控制目标。利用梯田种植作物,同时在坡地上形成相对较高的植被覆盖密度是减少这一地区土壤养分流失有效手段。     

TDR系统在紫色土坡耕地径流小区土壤水分自动监测中的应用

介绍了TRASE-TDR系统的原理及其在紫色土薄层坡地小区连续自动监测中的应用。试验采集波导管附近土样进行烘干法测定,验证TDR测定结果,并选择一场典型降雨进行紫色土坡耕地土壤水分动态分析。结果表明:TDR所测的结果与烘干法测定的土壤体积含水量之间呈很好的线性相关关系;坡下表层(15 cm处)土壤体积含水量低于坡上、坡中土壤体积含水量,坡下亚表层(25 cm)土壤含水量高于坡上和坡中,其分布差异与土壤容重有一定相关性。     

基于小区观测的坡改梯工程水保效应机理研究

[目的]系统分析坡改梯工程中坡度、植被这两大核心要素的水保效应机理,为多指标机理研究提供可借鉴的具体方法,补充完善水保工程生态效应理论,为生态文明建设实践提供理论指导。[方法]从坡改梯工程两大核心要素(坡度、植被)出发,综合运用多种数学模型对其水保效应机理进行深度剖析。[结果](1)基于线性模型,实现全文5个指标总水保效应在同一时空条件下的线性分解,进而依据各组分相对贡献率的精确计算,首次真正从完整理论意义上揭示坡改梯工程水保效应产生的真实根源。(2)基于多重回归分析,从大量备选模型中筛选最优数学模型,深刻揭示上述各组分水保效应的具体影响因素及其作用机制。(3)基于结构方程模型(SEM),验证了含物理因子、化学因子两个潜变量在内的具体理论模型作为全文5个指标水保效应本质反映的合理性。通过SEM群组分析,同时拟合了两种坡度条件下的预设模型,清晰直观地展示出各因素间的内在联系,及不同坡度条件下水保效应机理的差异性规律。(4)基于主成分分析原理,构建包含5个原始变量80.8%信息的综合性因子,将评价指标由五维转变为一维,实现水保效应的整体性综合定量评价。[结论]基于高阶数据分析方法可实现多因...     

径流小区集流桶含沙量测量方法研究

径流小区是研究坡面土壤侵蚀的重要观测手段,含沙量的测定是准确计算土壤流失量的关键。用传统方法很难测到粗颗粒,使测到的含沙量明显偏小。试验在密云石匣示范区坡面径流试验小区下面的分流桶内进行,用人工在径流桶内加沙的方法制备约4,12,30,60,90,120kg/m3不同含沙量。然后分别用传统测量方法和改进的分层测量方法进行了粗沙区的含沙量观测,并将观测结果与实际含沙量进行了对比。研究结果表明,传统测量方法所测得的含沙量远小于实际含沙量,平均相对误差为-83.05%;而分层测量所测得的含沙量基本上接近于实际值,平均相对误差为-2.77%。     

不同下垫面径流小区次降雨对产流产沙的影响

[目的]揭示南方红壤区人工径流小区次降雨对径流泥沙作用规律,为区域水土保持工程实践与基础理论研究提供参考。[方法]基于云南摩布小流域3种下垫面(林地、农地、裸地)人工径流小区2013—2015年自然降雨观测资料,采用M-K趋势检验、灰色相关分析及双累积曲线等方法研究了次降雨量、径流量、泥沙量和入渗率的变化趋势及相关关系,以及降雨因子对径流泥沙的影响。[结果](1)2013—2015年摩布径流小区月降雨均呈先增加后减少的波动性变化趋势,3a降雨量无显著性变化趋势。(2)相同降雨量各下垫面径流小区产流差异显著(p0.05),其中林地最小,农地次之,裸地最大;3种下垫面次降雨径流深增长速率大小规律与此相同。(3)次降雨产沙量与降雨量、径流量均存在密切相关关系,相关系数分别为0.67~0.82,0.69~0.85。径流小区产沙能力随雨强增大而增强。相同雨量下,林地产沙能力最小,而裸地累积产沙量增速最大。(4)3个径流小区的入渗率均随降雨量和雨强增大而增大,其中林地入渗率最大,平均入渗率为94.03%;裸地入渗率最小,平均入渗率为86.28%。[结论]与农地和裸地相比,林地不同程度提高了土壤入渗性能,降低了产流量和产沙量。     

坡面小区土壤-径流-泥沙中磷素流失特征分析

从土壤-径流-泥沙过程,探讨北京密云石匣小区中不同土地利用类型、植被覆盖度和耕作方式下土壤磷素流失的差异,以及影响土壤磷素流失的主要因子及其相互关系。结果表明:泥沙量变化与降雨量呈现出较好的正相关关系,降雨强度对无植被覆盖小区的土壤侵蚀影响更为显著;产流时间主要受土壤含水量的影响,并与土壤含水量呈正相关;在降雨条件基本相同的前提下,前期土壤含水率越高,污染物的流失量也越大。不同土地利用类型中,农地中颗粒态磷流失量大于果园,林地次之,荒草坡流失量最小,这与各小区前期土壤含磷量的变化趋势基本一致;无植被覆盖小区磷流失量均高于有植被覆盖小区;磷浓度和磷流失量都随坡度增大呈上升趋势,在坡度为15~°20°范围,存在磷流失的坡度临界值,超过坡度临界值,磷流失减小;泥沙中含磷量与泥沙中小于0.001mm的粘粒分布比例呈正相关,说明土壤中粘粒是磷素养分流失的载体,由泥沙携带流失的磷占绝对优势。     

贵州省水土保持监测点径流小区存在问题与优化对策

分析了贵州省水土保持监测网络与信息系统一期工程建成的8个监测点的坡面径流小区在运行观测管理中存在的问题,总结了监测点径流小区建设在布局、设计和施工中存在的不足.建议在新的监测点建设中,要从减轻现场观测劳动强度和减少运行维护工作量的角度出发,认真搞好选点工作,相对集中布局径流小区,优化观测便道和集水设施的设计,加强施工监督与管理,提高施工质量和精度,高标准地建设水土保持监测点,为监测点的长期可持续运行和维护奠定基础.