坡面土壤侵蚀产沙的神经网络模拟

土壤侵蚀预报是进行水土流失监测、指导水土保持措施合理配置、优化水土资源高效利用的重要工具,自20世纪60年代以来,国内外学者对此进行大量研究,建立一系列经验统计模型[1,2]和物理成因模型等[3,4]。以上模型复杂性及适用性各异:如经验统计模型主要从侵蚀产沙因子角度入手,建     

黄土高原侵蚀产沙强度、面积、数量间相互关系的统计分析

在对黄土高原1959－1986年侵蚀产沙量详细计算的基础上,系统分析了这一地区侵蚀强度,面积及产沙量之间的相互关系特征,给出了表示这种关系特征的数学表达式,从而对黄土高原侵蚀产沙的空间集中度有进一步的认识。     

灰色系统软件包的开发及其在流域产沙中的应用

采用灰色理论与方法的最新研究成果,利用新的编程技巧,在Ｗindows95环境下开发出全中文多窗体界面,面向用户的灰色系统软件包,软件包主要由灰色理论模拟程序和技术说明书部分组成,给出了在流域产沙中的具体应用实例。     

渭北台塬区新增坡耕地土壤侵蚀产沙模拟试验研究

[目的]研究不同放水流量条件下坡面土壤的侵蚀产沙规律,揭示渭北台塬区新增坡耕地坡度及土壤容重对侵蚀程度的影响,为该区坡耕地开发利用提供理论支持和实践指导。[方法]通过室内模拟试验开展研究。[结果]土壤入渗率随放水流量的增大呈现先增大后减小的趋势,且存在明显的转折点,并随容重的增大而减小,径流量随容重和放水量的增大而增大;土壤容重越大,产沙量也越大,容重1.6g/cm3较1.2g/cm3,1.4g/cm3的坡耕地产沙量明显增大;坡度越大,土壤侵蚀越剧烈,在5°坡时,产沙量存在临界值;放水流量越大,产沙量越大,当放水量超过6L/min时,增加趋势更加明显。[结论]渭北台塬区新增坡耕地的易侵蚀程度与土壤容重和坡度密切相关,为减少侵蚀,应控制容重在1.4g/cm3左右,坡度不宜超过15°。     

无机溶液对土壤侵蚀的影响

为探索水土流失的影响因素,防治水土流失,采用自制水土冲刷试验装置,通过平行对比模拟试验,研究了无机盐和无机酸碱溶液对土壤侵蚀的影响规律。结果表明,无机盐溶液对土壤侵蚀作用大小与盐溶液的种类、浓度有关,在溶液中的阴离子相同的条件下,溶液的阳离子不同,冲刷的产沙量不一样,盐溶液浓度变化对土壤侵蚀的影响规律可分为四种:上升型、下降型、波峰型和波谷型。无机酸碱溶液对土壤侵蚀作用大小与酸、碱种类有关,H2SO4,HNO3的产沙量大,H3PO4,HCl的产沙量小;NaOH,KOH的产沙量大,Ca(OH)2,NH3.H2O的产沙量小;碱溶液对土壤的冲刷产沙量远大于酸溶液的产沙量,酸、碱溶液的产沙量均比清水大。     

喀斯特地区坡面径流对产沙的影响

贵州省关岭县蚂蝗田小流域属典型喀斯特流域,根据小流域2009—2012年6个坡面径流小区的定位观测资料,研究了乔木林（黄花梨）、灌木林（女贞）、撂荒草地三种不同植被类型下坡面径流对产沙的影响。结果表明:三种植被类型的产流次数相同,但产沙次数存在较大差异,表现为荒草地 > 乔木林 > 灌木林;灌木林与乔木林的年均径流量相差不大,荒草地的年均径流量是它们总和的2倍;荒草地的年均产沙量最大,为55.17 t/km²,是灌木林的11倍,乔木林的6倍;乔木林的产流量与产沙量无明显相关关系;灌木林表现出线性关系,拟合方程为y=0.1707x+0.2526,R²值为0.48;荒草地表现为幂函数关系,拟合方程为y=0.3246x^1.2965,R²值为0.64。     

地表糙度对径流和产沙影响的室内试验研究

该文通过室内人工模拟降雨的方法,分析了连续降雨过程条件下,不同糙度地表的径流量和产沙量的变化。研究结果表明：人工锄耕的地表,延缓径流的作用较为明显,但这一作用仅发生在降雨初期;随着降雨的进行,不同糙度地表的径流变化规律基本一致,先增加,随后趋于稳定的趋势,但径流总量没有明显变化。同样,人工锄耕的地表,延缓地表的产沙作用强于糙度小的地表,产沙率15°坡面要高于5°坡面,随着降雨的进行,在雨强1.0 mm/min条件下,这一变化更为明显,最终产沙总量变化不大。地表糙度对侵蚀的影响,不仅与降雨持续时间相关,同时与坡度密切相关,并初步证实黄土区地表糙度对侵蚀的影响存在着一定的临界条件。这为揭示地表糙度的本质特征提供了一定的理论依据,同时也可服务于黄土高原坡耕地水土流失的治理和退耕还林(草)工程的实施。     

稀疏植被覆盖对侵蚀和产沙的影响

在坡度为10％的坡面上,把植被覆盖度从43％调整为0的一项实验研究表明:当植被覆盖度从43％减少到15％时,产沙迅速增加,而当植被覆盖度减少到15％以下时,产沙的增长率显著减小。这一实验说明,植被覆盖对产沙的影响既非线性也非指数型关系。试验结果表明,小于15％的植被覆盖度对阻止侵蚀是无效的。因此,在干旱地区,希望通过少量增加植被覆盖度来减少侵蚀的努力将是徒劳的。     

基于子流域土地覆被变化的产流产沙效应模拟

应用分布式水文模型SWAT进行了晋江西溪流域1985和2001年两期土地覆被条件下的产流产沙模拟,分别从整个流域尺度和子流域尺度定量分析了不同土地覆被类型的水文效应。结果表明,土地覆被变化对于整个流域产流量影响不大,对产沙量影响显著。不同子流域的产流产沙变化分析结果表明,其他条件相同的情况下,林地相对于其他土地覆被类型具有明显的减水减沙作用,其次是园地,再者是耕地和草地。建设用地在各土地覆被类型中增水增沙作用最为显著。     

赣榆县夹谷山坡面侵蚀产沙特征及其影响因素

选取江苏省连云港夹谷山径流小区作为研究区域,以花岗片麻岩砾质砂壤土作为试验土壤,分析了近20a来6种典型土地利用方式的侵蚀产沙特性,研究了坡面侵蚀产沙特征及其影响因素。结果表明:(1)不同土地利用方式的年侵蚀产沙量均随年降雨量的增大而增大,梯田水保效益显著;(2)不同土地利用方式的年产沙量具有显著差异性,对产沙量的影响大小依次为:顺坡耕作区标准小区经济林区牧草区乔木用材林区梯田小区。在不同土地利用方式下,防止土壤流失最有效的是梯田,与之相反,顺坡耕作区水土流失量最大。(3)在不同土地利用方式下,坡面侵蚀产沙量与降雨侵蚀力均表现为幂函数关系,相关性较强,达到了极显著水平。     

玉米茎秆汁液对黄土坡面产沙速率的影响及原因分析

利用人工模拟降雨试验研究了玉米茎秆汁液对黄土坡面产沙速率的影响及其原因。试验设计了4种不同的土样处理方式（control、添加25%浓度的汁液、添加50%浓度的汁液、添加25%浓度汁液经过一个冬季的冻融降解）在4种不同雨强（25,50,75,100 mm/h）下对产沙速率的影响,分析了4种不同处理后土样的土壤团聚体、有机质跟产沙速率的关系。结果表明:（1）添加玉米茎秆汁液对产沙速率是有明显的抑制作用的,玉米茎秆汁液通过增加土壤中 > 0.25 mm的团聚体和有机质实现减沙作用的。（2）4种处理后的土样中 > 5 mm的土壤团聚体和有机质是显著线性相关的,通过了0.01的显著性水平。在各种试验雨强（25,50,75,100 mm/h）下的产沙速率与 > 0.25 mm的土壤团聚体、有机质都具有显著线性负相关关系,通过了0.01的显著性检验。     

植被毯对内蒙古清水河县黄土丘陵沟壑区黄土边坡产流产沙量的影响

黄土丘陵沟壑区地形复杂,坡陡沟深,水土流失严重,为缓解黄土丘陵沟壑区边坡水土流失严重的问题,以内蒙古清水河县段兰窑流域黄土边坡为研究区,采用3种植被毯措施:豆科植物和禾本科植物混播(以下简称豆禾混播)比例为1∶1+椰丝毯(L_1G_1)、豆禾混播比例为1∶2+椰丝毯(L_1G_2)和豆禾混播比例为2∶1+椰丝毯(L_2G_1)在30°,35°,40°和45°边坡设置径流小区,分析该区域不同自然降雨条件和坡度对边坡产流与产沙量的影响。结果表明:(1)铺设植被毯可以有效的减少黄土边坡产流产沙量。(2)当降雨强度为1～5 mm/h时,各植被毯措施的产流量和产沙量随着坡度的增加呈上升趋势;当降雨强度为30～50 mm/h时,各植被毯措施的产流量和产沙量随着坡度的增加呈先增加后减小的趋势,坡度为40°时出现峰值。(3)3种植被毯措施的减流效益大小依次为L_1G_1(75.11%)L_1G_2(49.3%)L_2G_1(48.11%);3种植被毯措施减沙效益大小依次为L_1G_1(87.96%)L_1G_2(60.96%)L_2G_1(58.95%)。说明在黄土丘陵沟壑区L_1G_1是一种有效的边坡水土流失治理措施。     

黄土高原不同侵蚀类型区侵蚀产沙强度变化及其治理目标

为了确定黄土高原不同侵蚀类型区的治理目标,采取"水文—地貌法",利用98个水文站控制区和234个侵蚀产沙单元,在分析其不同治理阶段土壤侵蚀产沙变化特征与减沙幅度,不同侵蚀强度面积的变化及其空间分布的基础上,提出了未来20a黄土高原主要流失区的区域治理目标:土壤流失量控制在3.60×108 t左右,土壤侵蚀模数1 300 t/(km2.a)左右。其中,黄土峁状丘陵沟壑区为3 000t/(km2.a),黄土梁状丘陵沟壑区为2 000t/(km2.a),干旱黄土丘陵沟壑区为2 000t/(km2.a),黄土平岗丘陵沟壑区为1 000t/(km2.a),风沙黄土丘陵沟壑区为1 000t/(km2.a),黄土山麓丘陵沟壑区为1 000t/(km2.a),森林黄土丘陵沟壑区为300t/(km2.a),黄土高塬沟壑区为1 500t/(km2.a),黄土残塬沟壑区为3 000t/(km2.a),黄土阶地区为500t/(km2.a),风沙草原区为500t/(km2.a),高原土石山区为100t/(km2.a)。未来20a黄土高原的治理重点区域为黄土峁状丘陵沟壑区(2.20×104 km2)、干旱黄土丘陵沟壑区(1.50×104 km2)、黄土高塬沟壑区(8 600km2)、黄土梁状丘陵沟壑区(4 600km2)。     

黄土高原侵蚀产沙的年际变化特征

该文采用１６个特征指标,对黄土高原的侵蚀产沙年际变化特征进行了分析,得到了不同区域,不同流域的侵蚀产沙的年际变化特征值,并对其年际变化距平程度进行了分析。     

黄河河口-龙门区间降雨时空分布特征及其与流域产沙的关系

[目的]揭示黄土高原典型多沙粗沙区河口—龙门区间降雨时空分布特征及其与流域产沙的关系,为区域水土保持规划的制定提供科学依据。[方法]基于降雨和产沙模数资料,采用泰森多边形加权变差系数法、K-means聚类分析以及线性回归分析,系统研究河口—龙门区间降雨和产沙的空间变异规律。[结果] 1959—2015年期间,河龙区间汛期降雨和汛期降雨侵蚀力具有相同的空间分布特征,但是汛期降雨侵蚀力表现出更强的空间变异性,两者在年内和年际时间尺度上分别表现出相同的空间分布特征,并且具有纬度地带性(p0.01)。汛期降雨和汛期降雨侵蚀力在支流尺度上的空间变异性差异不大,具有同增同减的变化趋势。[结论] 1959—2015年期间,水土流失大规模治理以前,河口—龙门区间流域产沙主要受降雨的影响(p0.01),水土流失治理以后,流域产沙量锐减,降雨和流域产沙模数无显著相关关系。     

横垄坡面地表微地形多重分形特征及其对侵蚀产沙的影响

通过室内人工模拟降雨,分析递增和递减降雨条件下,紫色土横垄坡面地表微地形空间变化及其多重分形特征。结果表明,横垄坡面地表微地形变化满足多重分形算法要求,且在微尺度下递增降雨多重分形特征较为明显。递减降雨条件下,横垄坡面多重分形参数Δα、Δf随累积降雨量的增加分别呈现出波动下降和波动上升的变化趋势,地表起伏程度降低,微地貌趋于圆润;递增降雨条件下,f(α)max、Δα随降雨历时的增加不断升高,微地形变化较为剧烈,多重分形谱有明显的曲率变化段,空间异质性随降雨历时的增加不断加强,微地貌趋于尖锐。降雨雨型对横垄坡面产流量的影响高于对侵蚀产沙量的影响,递减降雨径流总量相较于递增降雨增加了16.04%,侵蚀总量则减少了3.57%,递增降雨更易促进土壤侵蚀的发生。对于地表径流量而言,回归方程决定系数达0.895 6,且具有统计意义上的显著关系,可利用降雨参数和地表微地形多重分形指标较好地预测坡面径流量。     

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。     

黄土高原典型区降雨植被耦合对侵蚀产沙影响的临界研究

降雨植被耦合对土壤侵蚀的影响是研究地表侵蚀过程的重要内容。根据1954—1986年西峰水土保持科学试验站人工草地和自然草地径流场观测资料,从微观角度分析了降雨植被耦合对土壤侵蚀的影响。研究结果是:当牧草覆盖度<10%时,极端侵蚀模数随着植被覆盖度的增大而增大,这说明要使植被起到有效的抗蚀作用,其覆盖度不应低于10%;当植被覆盖度>10%时,极端侵蚀模数与植被覆盖度呈良好的幂函数关系;如果要使植被抗蚀力起主导作用且达到最优效果,则其覆盖度至少要达到70%。     

黄土坡面细沟发育过程及侵蚀产沙特征研究

研究细沟发育及其产沙特征对细沟侵蚀预报模型至关重要.采用室内纯净水模拟降雨试验的方法,在不同坡度(10°,15°,20°,25°)和不同雨强(1.5,2.0 mm/min)条件下,研究了细沟的发育过程,并讨论分析各发育阶段产沙特征及其影响因素.结果表明,根据坡面含沙量与细沟形态的变化特征,细沟侵蚀过程可划分为面蚀、细沟雏形、细沟发育、细沟调整4个阶段;各阶段的侵蚀量占坡面总侵蚀量的比例均不同,其中细沟发育阶段最大,约占总侵蚀量的40％;各阶段持续时间随着坡度的改变而改变;雨强增大对细沟间与细沟流速有促进作用,细沟流速为细沟间流速的0.75～1.77倍;坡面侵蚀速率受雨强与坡度的影响很大,在同一坡面上细沟流速与侵蚀速率的关系更紧密,但二者的定量关系有待进一步探索.