渭河流域降雨产流产沙经验公式初探

通过对渭河流域１９５４～１９７０年水沙资料统计分析和对影响产流产沙因子优选组合，分别建立了８个降雨产流、６个降雨产沙经验公式，并用之计算了流域水利水保措施综合治理的减水减沙效益，计算结果为：１９７０～１９８９年共减水４６４．７４亿ｍ３，效益为２９．３％；减沙量为１１．３５２亿ｔ，效益为３１．９％。为检验计算结果的科学性，采用“水保法”计算了同期水利水保措施减水减沙效益，其结果分别为２８．８％和３２．０％。两种方法计算结果基本吻合，说明所建立的经验公式具有一定的代表性。     

布设植物篱条件下工程堆积体坡面产流产沙过程研究

为了探究植物篱措施对工程堆积体坡面产流产沙过程和减流减沙效益的影响,采用35,45,55L/min 3个流量,对24°,28°,32°3个坡度的堆积体边坡(20m×5m标准小区)进行模拟放水冲刷试验。结果表明:植物篱坡面的初始产流时间和产流强度较对照坡面(裸坡)均有不同程度减小,产流强度在时间尺度上表现为间歇性波动上升;植物篱坡面产沙率先增大后减小,产沙率整体低于对照坡面,且二者差值随时间逐渐缩小;小流量条件下产沙较稳定,大流量条件下产沙率变化较大;产沙量与产流量之间有良好的线性关系;植物篱措施的平均减沙效益随坡度增大而减弱,平均减流效益随坡度增加而增大,减沙效益仅与坡度有显著相关性。减流效益与减沙效益的关系较复杂,但降低工程堆积体坡面坡度仍是防治水土流失的关键,对于植物篱措施减流减沙的局限性,应通过提升植物篱的布设参数来改善。     

华北土石山区草地过滤带布设方式对坡面产流产沙的影响

为治理华北土石山区坡耕地水土流失,提出坡面草地过滤带优化布设方式,以该区典型的土壤石灰岩母质发育的褐土为研究对象,在9°坡度、90 mm/h雨强条件下,利用室内人工降雨试验,分析草地过滤带的布设方式(坡下片状、坡下条状、坡上片状、坡上条状)对坡面侵蚀的影响。结果表明:(1)坡下条状布设方式可以有效延缓坡面初始产流时间,相比其他3种布设方式初始产流时间延长了1.3～1.6倍,且坡下条状布设方式可增加坡面径流入渗,减少产流量,在累计产流量上,坡下片状坡上条状坡上条状坡下条状。(2)坡上布设方式下的累计产沙量是坡下布设方式的10～23倍,坡上布设方式的产沙率随时间变化波动明显,坡上布设方式下的产沙率是坡下布设方式的3～35倍,当在坡下布设草地过滤带时对泥沙的削减效益最优。(3)坡下布设可以抑制细沟侵蚀的发育,坡下条状布设方式可以有效控制细沟产生的数量和沟长,护坡效益最优。     

林火前后坡面覆盖类型对产流产沙影响的模拟试验

通过室内模拟降雨试验,设置3种降雨强度(30,60,90 mm/h)和3种地表覆盖类型(裸土坡面、1 cm马尾松枯落物覆盖、1 cm马尾松灰烬覆盖),研究林火发生前后不同地表覆盖下的坡面产流产沙过程,明确枯落物和植物灰烬覆盖的减流减沙效益。结果表明:(1)相比裸坡,枯落物和灰烬覆盖下的坡面初始产流时间分别延长33%~80%和51%~200%,灰烬覆盖对延缓产流的效果更为明显;(2)相比裸坡,枯落物覆盖的减流效果稳定在12%~36%,而灰烬覆盖在中小雨强的减流效果高于70%,在90 mm/h雨强时减流效果降低至7%;(3)裸土坡面产流呈现先快速升高后稳定的趋势,而枯落物和灰烬覆盖坡面产流效果呈现阶梯形上升趋势;(4)枯落物覆盖能够减小径流携沙量和总产沙量,在3种雨强下减沙效益均高于85%,且高于同雨强下灰烬覆盖的减沙效益。枯落物覆盖的减流减沙效果在不同雨强下表现较为稳定,而灰烬覆盖的减流减沙效果受降雨强度的影响显著,且枯落物覆盖的减沙效益在3种雨强下均优于灰烬覆盖,说明在林火发生后地表覆盖改变是引起土壤侵蚀增加的重要因素之一。     

不同治理措施对小流域产流产沙的影响初报

为了探索黄土丘陵沟壑区不同治理措施对产流产沙的影响,选择了有代表性、沟道走向一致、峁坡沟坡地貌类型相近的四条小流域为研究对象,以工程措施、生物兼小型工程治理和植被自然恢复的牧荒生物沟与不加任何生物措施和工程措施以传统农耕方式的对比沟作治理效益对照,设死坝进行年降雨侵蚀监测。3年实测证明;工程沟、生物兼简易工程沟、牧荒生物沟与对照沟减沙比分别为63%、24.3%和43.6%,初步看出趋势为生物兼简易工程沟治理效果最好,工程沟次之,自然植被恢复的生物沟最差。     

贵州省黔南区不同侵蚀性雨型条件下生物措施对坡面产流产沙的响应

为探讨不同降雨条件下的生物措施对坡面产流产沙特征的影响,分析了贵州省黔南自治州云雾水土保持监测站2014—2017年4年6个小区104次侵蚀性降雨下的实测产流产沙数据。结果表明：（1）侵蚀性降雨按历时、雨强和雨量可分为3类,包括A雨型（中历时、中雨强、中雨量）,B雨型（长历时、小雨强、大雨量）,C雨型（短历时、大雨强、小雨量）。C雨型为引起区域水土流失的主要雨型。（2）较坡耕地而言,A雨型和C雨型条件下减流量均呈水平阶整地+经果林 > 水保林 > 人工草地 > 自然恢复草地 > 经果林的趋势;减沙量均为水平阶整地+经果林 > 人工草地 > 水保林 > 自然恢复草地 > 经果林。B雨型减流量为水平阶整地+经果林 > 自然恢复草地 > 水保林 > 人工草地 > 经果林;减沙量为水平阶整地+经果林 > 自然恢复草地 > 人工草地 > 水保林 > 经果林。除自然恢复草地外B型雨条件下各措施对水土流失的调控作用不如A雨型和C雨型。不同措施对坡面产沙量的调控作用优于产流量,自然恢复草地在B型雨下具有良好的水土保持效果。（3）坡耕地水土流失最为严重,多年平均土壤侵蚀模数为365.33 t/（km²·a）,水平阶整地+经果林措施水土保持效果最优,其土壤侵蚀模数为3 t/（km²·a）,较坡耕地可降低土壤侵蚀率达99.2%。同时,水平阶整地+经果林措施在A、B、C雨型下较坡耕地可分别减少产流62.7%,53.0%和63.2%。（4）坡面产流同降雨一样,集中在5—8月;C雨型与产沙量集中分布在5—6月。根据研究结果,研究区每年的5—8月为水土流失高发期,尤其是5,6月,这个时段应为水土流失治理的重点时段,在治理同时要针对不同雨型条件采取不同生物治理措施,并且要对C雨型进行重点防范。     

黄土高原坡面降雨产流产沙过程变化的统计分析

该根据子洲团山沟３号径流场（坡度２２°，面积６０ｍ×１５ｍ＝３００ｍ＾２）３３次降雨产流产沙的过程变化情况，统计分析了不同类型降雨坡面产流过程中的降雨变化及产流产沙过程变化。     

红壤坡地香根草植物篱产流产沙过程模拟

通过3种不同地类（香根草、普通草地、裸地）小区的人工降雨试验,分析对比红壤坡地香根草植物篱的水土保持效果,探讨香根草植物篱不同部位的防蚀机制.结果表明：1）香根草植物篱具有明显的减流减沙效益,相比裸地,香根草减流21％,产沙量只有裸地的18％;2）香根草植物篱的产流时间明显滞后,在降雨强度较大条件下的减流减沙效应更显著;3）减流效应主要依靠地下部分根系对土壤结构的改善,增加降水入渗,减少地表径流;4）减沙效应主要依靠地上部分庞大的生物量削弱雨滴动能,减轻对土壤颗粒的破坏.     

水土保持措施对密云板栗林坡面产流产沙的影响

以北京市密云板栗林为研究对象,设置植物措施、工程措施和植物+工程措施处理(裸地作为对照)分析不同水土保持单一措施及其组合措施对坡面产流产沙及水沙关系的影响,以期为密云区板栗林水土保持措施的制定提供科学依据。结果表明:植物措施方面,卷柏处理的减流率和减沙率分别为62.8%,88.3%,减流减沙效果优于椰丝毯、狗牙根和结缕草处理;工程措施方面,水平阶处理的减流率和减沙率分别为83.2%,92.9%,减流减沙效果优于鱼鳞坑处理;组合措施方面,水平阶+卷柏处理的减流率和减沙率分别为86.7%,96.1%,水土流失防治效果最好。不同水土保持措施对径流量和产沙量的影响还取决于降雨量和降雨强度。综上,考虑到植物+工程组合措施的减流减沙效果略强于工程措施,但差异不显著,因此在综合考虑经济效益和生态效益的基础上,建议采用工程措施进行板栗林水土流失防治,具体采取水平阶作为研究区的主要水土保持措施。     

坡面措施对小流域治理的减水减沙效益分析

据对吕二沟坡面治理措施水平梯田、人工林地、草地等减水减沙作用进行分析，在治理度为５０％的条件下，即使没有库坝沟道工程，流域治理仍具有显著的减水减沙效益：年均减水量为１６．９９万ｍ３，减沙量为３．０６２万ｔ，分别占年均计算径流，总量６９．３５万ｍ３与年均计算输沙总量７．６５５万ｔ的２４．５％和４０％。     

永定河典型生态护岸措施下坡面产流产沙试验研究

为实现永定河北京段沙质河道生态修复,通过野外径流小区放水冲刷试验,在3种放水流量(0.5,1.0,1.5 m~3/h)、坡度10°、5种护岸材料(生态袋、椰丝植生毯、三维土工网、松木桩、卵石)下分析不同生态护岸坡面的水动力学特性、产流产沙状况。结果表明:(1)3种放水流量下5种护岸材料布设坡面的平均流速均小于裸坡,5种护岸材料平均径流流速均表现为卵石松木桩三维土工网生态袋椰丝植生毯。5种生态护岸材料弗劳德数均小于1,雷诺数均小于500。(2)生态护岸措施有效减少产流,产流量随时间均呈对数显著增加,5种生态护岸材料平均径流拦截率表现为松木桩卵石三维土工网椰丝植生毯生态袋。(3)随放水流量的增大坡面产沙率增大,各生态护岸措施均能有效减少产沙量,各护岸措施的泥沙拦截效果随着放水流量增大显著降低。研究结果对永定河不同河段岸坡治理、生态护岸材料选择、永定河绿色廊道建设有重要意义,也对定量评价不同护岸材料下坡面的减水减沙效益提供参考。     

连云港市低山丘陵区侵蚀性降雨特征及产流产沙规律

[目的] 分析不同降雨特征和不同下垫面条件下江苏省连云港市低山丘陵区土壤侵蚀产流产沙规律,为当地水土流失防治和提高水土保持效益提供科学依据。[方法] 以黑林水土保持监测点为研究对象,采用K均值聚类法对当地2013—2020年侵蚀性降雨类型进行分类,识别侵蚀性降雨特征,采用灰色关联法分析该监测点5个坡面径流小区降雨量、产流量、产沙量之间的相关性,通过双累积曲线法比较不同下垫面条件下产流产沙能力差异,分析人类活动对地表扰动的水土保持效应。[结果] ①侵蚀性降雨主要发生在汛期,以Ⅰ型(小雨量、小雨强)降雨为主,频次占比66%,其次为Ⅱ型(中雨量、中雨强)降雨和Ⅳ型(大雨量、中雨强)降雨,Ⅲ型(大雨量、大雨强)降雨最少; ②产沙量与降雨量和径流深密切相关,相关系数分别为0.64～0.85,0.61～0.86; ③Ⅲ型降雨引起的次降雨含沙量最大,Ⅳ型降雨引起的土壤流失总量最大; ④农地的产沙能力最大,林地次之,自然荒地最小,减少地表土壤的人为扰动,横向起垄种植,选择覆盖度高的植物更有利于提高当地的水土保持效益,总体上林地水保效益优于农地。⑤不同下垫面间产流产沙差异随着雨量和雨强的增大逐渐减小。[结论] 连云港市低山丘陵区侵蚀性降雨主要发生在汛期,不同雨型不同下垫面间产流产沙特征差异明显,林地水保效益优于农地。     

南方典型红壤区不同水保措施下坡面产流产沙及稀土迁移特征

以南方典型红壤区福建省长汀县水土保持科教园5种水土保持措施为研究对象,采集坡面产流产沙及稀土迁移数据,以期揭示南方红壤区水保措施的减水减沙效益及对稀土迁移的阻控效应。结果表明:(1)全坡面种草、封禁、低效马尾松施肥、乔灌草混交、人工补植马尾松5种水土保持措施的年均减流率和年均减沙率分别为65.41%,69.29%,63.42%,86.19%,72.59%和91.87%,84.21%,81.54%,94.13%,81.75%。(2)各降雨量下,5种水土保持措施径流和泥沙的稀土迁移强度分别比对照小区低85.13%,94.86%,66.89%,95.46%,93.10%和89.92%,80.38%,70.18%,93.38%,92.73%;且中雨时,各水保措施下径流和泥沙的稀土迁移强度最高。(3)除全坡面种草措施外,其余4种水土保持措施下径流的轻稀土迁移强度比重稀土迁移强度低55.68%,40.38%,85.76%,85.94%;而5种水土保持措施下泥沙的重稀土迁移强度则比轻稀土迁移强度低82.29%,81.25%,78.38%,75.35%,77.05%。综上,5种水土保持措施均有较好的减水减沙效益和稀土阻控效应,其中乔灌草混交措施的效果最佳。研究结果为充分发挥水保措施在生态修复和稀土迁移中的作用提供科学依据和实证支撑。     

安家沟流域不同植物措施坡耕地的产流产沙特征

根据安家沟流域2007—2010年5—9月份径流小区观测资料,经过分析计算得到各小区的单位面积径流和累积产沙量,并对各植物措施小区的产流、产沙特征进行了研究。结果表明,5种植物措施小区的产流强度由强到弱的顺序为:油松小麦红豆草封禁沙棘;产沙强度表现为:小麦红豆草油松封禁沙棘;各种措施径流小区径流量、泥沙量与坡度呈正相关关系,且均达到显著相关水平;产沙量与径流量具有一定的相关性。     

不同雨强条件下工程措施对坡地产流产沙影响

基于试验站不同坡地措施（坡耕地和坡改梯）2016年和2017年的逐日降水、产流产沙数据,研究不同坡地措施和雨强下产流产沙规律特征,定量揭示坡改梯和坡耕地对产流产沙的影响。结果表明：（1）7月平均雨强I、最大雨强I₃₀及坡地产流量最大,8月最大雨强I₆₀与坡地产沙量最大,表明坡地产流产沙高峰期与雨强高峰期一致。（2）春夏两季产流、产沙量与I、I₃₀和I₆₀相关性显著（超过95%置信度检验）。其中坡耕地产流产沙量与I、I₃₀、I₆₀的相关系数整体高于坡改梯。春夏季坡耕地产沙量分别是坡改梯的3.91,7.85倍。（3）降雨主要集中在I（1~3 mm/h）、I₃₀（3~29 mm/h）、I₆₀（2~27 mm/h）之间,且坡地产流产沙量与最大雨强I₃₀、最大雨强I₆₀在95%置信度水平呈现显著正相关。当I₃₀达到29.0 mm/h、I₆₀达到26.6 mm/h时,坡地产流产沙达到最大,坡耕地产流产沙峰值是坡改梯的2.43,7.52倍以上,并且坡耕地全年产流产沙变异系数总体高于坡改梯,因此坡改梯工程在一定程度上防治了水土流失,使产流产沙变化减小。     

黄土高原天然山杨林地产流产沙研究

研究了天然山杨林地的产流产沙,结果表明:与采伐林木辟为农地比较,天然山杨林和采伐林木保护草灌层林地径流高度各降低62.5% 和51.1%;产流总时间各滞后90和10min;混水量各降低92.8% 和92.9%,含沙量降低99.1% 和99.2%;侵蚀模数降低99.9% 和99.9%;前者径流曲线陡峭、起伏程度大,后者平缓、起伏程度小。     

降雨对江子河小流域不同农作物措施坡面产流产沙的影响

水土流失已成为我国主要的生态环境问题之一。基于安徽大别山区江子河小流域2012—2019年自然降雨径流泥沙观测资料,探讨雨型对不同农作物措施坡面产流产沙的影响,采用随机森林算法分析降雨因子与水沙之间的关系。结果表明,在不同场次降雨中,径流量、土壤流失量随降雨场次变化规律较一致,红薯措施产流量及土壤流失量较大,茶叶措施最小。降雨分为3类:A型降雨(低频率、长历时、大雨量、高雨强)、B型降雨(高频率、短历时、小雨量、低雨强)、C型降雨(较低频率、较长历时、中等雨量、较高雨强),对产流产沙的影响表现为A型>C型>B型。降雨量对产流的影响程度最高,土壤流失量受PI、PI 60及降雨量和I 30的影响,I 60对产流产沙的影响程度偏低,小于11%。各农作物措施小区的径流深和土壤流失量相关性显著且具有线性关系,土壤流失量的增速为红薯>桑树>茶叶>板栗>黄豆>油茶。研究结果可为坡面侵蚀预报模型的建立提供重要的理论依据,对安徽大别山区水土保持工作的开展和生态文明建设具有重要的理论价值和实践意义。