陕北丘陵沟壑区降雨侵蚀力指标研究

降雨侵蚀力（Ｒ）是引起土壤侵蚀的潜在能力，是降雨物理特征的函数。Ｒ值的计算方法众多，且过程繁锁，该就陕西省黄土高原治理研究所农耕地标准径流小区（１９８３－１９９１年）观测资料，运用计算机技术，采用灰色系统理论中关联分析的方法，对Ｒ指标的不同复俣参数与土壤侵一的关系进行了系统分析，并在回归分析的基础上，对一次降雨（特别是短历时暴雨）的总动能简化计算方法进行了有益的探讨，推导出一个简化计算式。     

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。     

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。     

陕北黄土丘陵沟壑区坡面侵蚀—沉积过程试验研究

[目的]分析各影响因素作用下黄土坡面的侵蚀—沉积过程,为陕北黄土丘陵沟壑区水土保持措施的合理布设以及水土流失防治规划提供科学依据。[方法]采用室内人工模拟降雨试验方法对不同坡度、坡长和60 mm/h降雨强度条件下的黄土坡面侵蚀—沉积过程特征开展研究。[结果](1)净侵蚀过程主要发生时间为在达到侵蚀速率峰值前后,在降雨开始35 min左右内,侵蚀速率在整个降雨过程出现正负值交替变化,侵蚀过程与沉积过程并存。(2)坡度为5°,10°,15°时,单位面积侵蚀量随坡长的增加而减少,5—10 m坡段中存在明显的沉积过程和临界侵蚀坡长。试验条件下黄土坡面发生沉积的临界坡长在4—5 m以及5—10 m范围内。(3)在5°,15°坡度下,整个降雨过程中0—5 m坡段的累计单位面积侵蚀量均大于0—10 m坡段坡面,侵蚀过程中一直伴有沉积现象;10°坡面分别在降雨后15 min左右开始伴有沉积现象出现。[结论]坡度和坡长是影响黄土坡面侵蚀—沉积过程的重要因素,坡面径流含沙量和单位面积侵蚀量可以作为表征黄土坡面侵蚀—沉积特征的重要因子。在治理坡面水土流失时应采用拦截中上坡位径流的水土保持措施。     

黄土丘陵沟壑区降雨径流模型的初步探讨

从黄土区的客观实际出发,针对高含沙水流的性质,对该地区的降雨径流模型进行了初步探讨,所建模型由延河支流杏子河流域实测资料验验,表明该模型结构合理,在日平均流量过程模拟上有着满意的结果。     

陕北黄土丘陵沟壑区生态环境建设刍议

陕北黄土丘陵沟壑区总面积447万km2,水土流失极为严重,年输沙量达66亿t。搞好该区生态环境建设的主攻方向应是以小流域为单元,综合治理水土流失,陡坡退耕还林还草,积极发展集流节灌和林果业,稳定解决群众温饱。要客观认识植物措施在生态环境建设中的作用,区别森林与人工造林水保作用的差异。以开发利用水土资源为目标,通过治理为开发创造条件,以开发带动治理,调动农民投入治理的积极性。退耕造林种草要逐步进行,退耕力度应因地制宜,不同部位不同地域要区别对待。     

赣江上游平江流域降雨侵蚀力的时空分布特征

[目的]研究赣江上游平江流域降雨侵蚀力的时空变化规律,为流域治理措施的制定提供参考。[方法]利用平江流域内10个雨量站点1989—2018年共30 a的日降雨量数据,采用降雨侵蚀力日降雨简易计算模型和Mann-Kendall趋势检验等方法,对平江流域降雨侵蚀力的时间分布规律进行研究;借助ArcGIS 10.1中的克里金插值法对平江流域的降雨侵蚀力进行空间分析。[结果]平江流域降雨侵蚀力在1989—2018年间平均值为4 233 MJ·mm/(hm~2·h·a),最大值为6 766.5 MJ·mm/(hm~2·h)(2015年),最小值为2 191 MJ·mm/(hm~2·h)(2003年);流域内30 a降雨侵蚀力变化较为平稳,年际间呈现出不显著的增加趋势,年内分布同降水量一致,表现为双峰型,分别在6月和8月。降雨侵蚀力在空间上表现为由东北向中南方向递减,而后向西南方向递增,最大值出现在北部城冈站附近,最小值出现在中南部龙口站附近。[结论]平江流域降雨侵蚀力的时空分布特征与流域内降水时空分布基本一致。对流域水土流失防治工作而言,春季应尤其注意降雨侵蚀力较大且出现上升趋势的流域北部地区,夏季和冬季应更加注意流域西南部。     

黄土残塬沟壑区降雨侵蚀分析

根据长期定位水土流失与防护林效益观测资料 ,分析了黄土残塬沟壑区吉县的降雨侵蚀。研究结果表明 ,当降雨达到一定量级才能产生土壤侵蚀 ,侵蚀性降雨的雨量标准为 10 mm/次 ,产生严重土壤侵蚀的降雨标准为≥ 3 0 mm/次 ,造成极为严重侵蚀的是降水频率为 5 %的大暴雨和降雨强度≥ 1.0 mm/ min的降雨。场降雨量、降雨强度与小流域产沙模数呈线性相关。因此 ,防止暴雨侵蚀是防治水土流失的关键。     

金沙江流域降雨侵蚀力时空分布特征

[目的]分析金沙江流域降雨侵蚀力的时空分布的变化特征,为优化流域土壤流失定量评估及水土保持规划编制工作提供支持。[方法]利用气象台站降水资料验证了TRMM降水数据估算降雨侵蚀力在金沙江流域内的适用性,并结合气象站、TRMM和DEM数据,在Arc/Info软件提供的地图代数运算功能支持下,利用日雨量模型估算降雨侵蚀力开展分析和研究。[结果]1998—2015年TRMM 3B42降水数据和气象站降水数据估算金沙江流域多年平均的总体精度达到了82%,说明二者估算降雨侵蚀力的结果在合理误差范围内,金沙江流域降雨侵蚀力大体呈由东南向西北递减的趋势,地区差异大。总体上,高程越小的地区,降雨侵蚀力越大。流域年际变化同样存在空间分异,整体上呈现降低的趋势。[结论]将TRMM 3B42降水数据应用于气象站点稀疏的金沙江流域的多年平均降雨侵蚀力估算是可行的。但是各个站点估算结果的一致性高低程度不同,且某些年份的适用性程度受极端气候的影响。     

不同降雨侵蚀力模型在江苏省的比较研究

 研究降雨侵蚀力时空分布特征,准确评估降雨对土壤侵蚀的潜在作用,对土壤流失的预报、水土保持规划等具有积极的意义。利用江苏省2001—2006年260个站点的自记降雨资料和3个降雨侵蚀力模型,对降雨侵蚀力进行不同计算方法的模拟对比,并对江苏省降雨侵蚀力的空间分布进行研究。结果表明:雨量降雨强度模型相对于经典算法的动能降雨强度模型,模拟精度达91.56%,在江苏地区具有一定的适用性;建立的简易雨量模型,数据获取更加便捷,与雨量降雨强度模型相比较,模拟精度达92.81%,在江苏省有一定的推广性;江苏省的降雨侵蚀力空间分布不均匀,具有明显的高值和低值区,R值在年际间变化较大,2003年最大达372.15MJ.mm/(hm2.h.a),2004年最小为168.98 MJ.mm/(hm2.h.a);在江苏省北部和西南地区,特别是连云港等降雨侵蚀力较高城市,应特别加强水土流失的预防和监测。     

重庆涪陵区降雨侵蚀力时间分布特征

降雨侵蚀力反映降雨引起土壤侵蚀的潜在能力.利用涪陵区49 a气象资料,对该地区降雨侵蚀力的年内分布和年际变化特征进行研究.结果表明: (1)涪陵区多年平均降雨侵蚀力为3571.07 MJ·mm·hm-2·h-1·a-1,最大年为4039.07MJ·mm·hm-2·h-1·a-1,最小年为1193.76 MJ·mm·hm-2·h·a-1,年际差异非常显著且明显大于降雨量和侵蚀性降雨量的年际变化.(2)该区降雨侵蚀力季节分布为单峰型,可分为高值期、中值期、低值期和无侵蚀期4个不同的时期;4～10月的降雨侵蚀力可占全年年降雨侵蚀力(尺)值的94.06%,6月最大为670.94 MJ·mm·hm-2·h-1·a-1,其次7月为664-26MJ·mm·hm-2·h-1·a-1,最小月为0;降雨侵蚀力的季节变化与降雨量和侵蚀性降雨总体变化趋势一致. (3)降雨侵蚀力时间变化与地表状况的配合可对实际土壤侵蚀的发生产生较大影响,在该地区5、6、7月降雨量在147.4 mm和176.0 mm范围内变化,4月、8、9、10月降雨量在101.9ranl和115.7mm范围变化,年降雨量大于1090.6mm的年份,是当地水土流失极易发生的侵蚀敏感期.(4)该地区小流域综合治理中应充分重视每年5、6、7三个月内坡耕地覆盖情况,开发建设活动不仅应避开这3个月,同时在雨季开始前应注意裸露开挖面及弃土弃渣堆放地的水土保持措施布置和完善,以最大程度地减少人为水土流失.     

陕北丘陵沟壑区常见树种叶片的吸水性能

为了比较不同树种叶片的吸水性能,在陕北黄土丘陵沟壑区采用浸水法测定刺槐、臭椿、小叶杨、新疆杨、河北杨、84K杨（银白杨×腺毛杨）6种常见树种叶片的吸水能力。结果表明：1）不同树种叶片的吸水量均随浸水时间的增加而增加,与浸水时间呈对数关系;吸水速率均随浸水时间的增加而降低,与浸水时间呈幂函数关系;叶片浸水后0～60min吸水速率较大,是叶片的主要吸水阶段。2）不同树种叶片吸水量、吸水速率表现为：新疆杨〉刺槐〉84K杨〉臭椿〉河北杨〉小叶杨,其中新疆杨叶片的吸水量为0．415g／g,小叶杨为0．179g／g。3）不同树种中,新疆杨的吸水量、吸水速率最大,新疆杨在树冠截留方面应具有更重要的作用。     

基于RS和GIS的黄土丘陵沟壑区浅沟侵蚀地形特征研究

为了解黄土高原浅沟侵蚀地形特征,基于Qucickbird高分辨率遥感影像和数字高程模型,提取了坡面浅沟及其地形参数,并对浅沟侵蚀的地形特征参数和分布规律进行了统计分析,结果表明：黄土丘陵沟壑区,坡面坡度、长度、坡向以及上坡长度是影响坡面浅沟数量的主要地形要素,而浅沟侵蚀地形特征主要由坡面坡度、坡面长度、上坡长度和汇流面积共同决定;坡面长度与浅沟平均长度呈显著线性关系,坡面坡度与浅沟频度、浅沟坡度与其上坡长度间则均满足二次曲线;发生浅沟侵蚀的上限与下限临界坡度分别介于26～27°和15～20°,临界坡长介于50～80 m;由浅沟坡度的正弦值与汇流面积确定出浅沟分布的临界曲线;阳向坡面的平均浅沟长度小于阴向坡面。基于RS和GIS技术能有效确定浅沟侵蚀地形特征,为黄土区坡面水土流失治理提供了技术支撑。     

雨强和土地利用方式对黄土丘陵区水土流失的影响

为了更好掌握黄土丘陵区雨强和土地利用方式对水土流失的影响规律和机理,利用人工降雨模拟器,设计了5种雨强和4种土地利用方式的区组试验,对水土流失进行了定量研究。结果表明：雨强对不同土地利用方式的产流产沙都呈极显著的正效应,4种土地利用方式的地表平均产流产沙与雨强均呈幂函数显著增长趋势;5种雨强的平均地表产流量为林地＞休闲耕地＞栽培草地＞草地,平均产沙量分别为休闲耕地＞栽培草地＞草地＞林地,产流与产沙没有呈现完全的对应关系。如果没有林冠层、灌木层和枯枝落叶层对降雨的截留、阻滞和消弱,林地产流量高于其他土地利用方式,但具有良好的保土效果,而草地具有良好的保水和保土效果。     

基于多种算法的小安溪流域降雨侵蚀力时空演变特征

降雨侵蚀力是土壤侵蚀预报模型中的重要指标,精确计算降雨侵蚀力能够提高区域水土流失预报精度。该研究以长江上游末端支流小安溪为研究区域,基于流域内国家基本站点近10年逐分钟降雨数据,采用K均值聚类法进行侵蚀性降雨雨情分类;以通用土壤流失方程计算降雨侵蚀力的结果为标准,在6种不同时间尺度的计算模型中优选简易算法,应用推荐模型计算长序列逐日降雨侵蚀力并分析其时空演变特征。结果表明：1）研究区侵蚀性降雨可分为3类,I类为主要的降雨类型,产生的降雨侵蚀力最小,仅33.90 MJ·mm/(hm2·h);Ⅲ类最剧烈,达1 176.86 MJ·mm/(hm2·h);2）优选日降雨量模型B计算得到1960-2018年的平均降雨侵蚀力为2 037.14～2 464.71 MJ·mm/(hm2·h);铜梁站点在研究时段内增加3.66%,其余站点呈下降趋势,永川变化幅度最大,减少12.39%;年内变化呈双峰特征,高值期集中于5-9月,春冬和夏秋季节降雨侵蚀力的空间差异性明显;3）空间变化特征方面,多年平均降雨侵蚀力从上游向下游依次递增,小安溪流域汇入干流涪江处水力侵蚀潜在危险最大。该研究结果可为小安溪流域水土保持提供理论和方法借鉴。     

黄土丘陵区不同土地利用方式对土壤含水率的影响

在干旱半干旱地区,土壤含水率是影响作物生长和植被恢复的重要因子。采用土钻法对黄土丘陵区典型流域不同土地利用方式下土壤含水率进行了比较。结果表明,农田土壤含水率显著较高,这与农田坡度较小及梯田建设有关,还与农作物蒸腾耗水相对较小有关。林地、灌木地和草地土壤含水率相对较低,且相互间无显著差别。黄土丘陵区土壤含水率主要受坡度和土壤稳定入渗速率的影响。但草地土壤含水率还与坡向及年生物量有关。土壤水分分布格局与该区土层深厚,地下水埋藏较深,土壤水分收入主要受降雨的补给有关。因此,该区农田建设应在坡度较小（＜10°）的地形上进行,并优先考虑梯田。坡度较大的地方应以天然灌木和草本群落的保育为主。人工乔灌林只适宜在沟道等水分条件较好的地方种植。     

最近30年河龙区间降雨侵蚀力的时空演变特征

为准确定量评估代表降雨引起土壤侵蚀潜在能力的指标——降雨侵蚀力,收集黄河中游河龙区间各县共96个气象站点1981—2010年的日降雨资料,基于半月降雨侵蚀力模型对区间半月、月、季节、年尺度上降雨侵蚀力的时空变化特征进行评价。结果表明：1）7月下半月、8月和夏季的降雨侵蚀力分别在相应的时间尺度上最大,年均降雨侵蚀力在空间上从西北到东南呈增加趋势;2）河龙区间年降雨侵蚀力总体呈下降趋势,减少的面积占区间总面积的68．45％,7月上半月降雨侵蚀力的减少对区间年降雨侵蚀力的减少贡献最大;3）年降雨侵蚀力增加的地区主要集中于河龙区间西北部和东南部,7月上半月降雨侵蚀力呈增加趋势的面积仅占总面积的1．12％。     

东北漫川漫岗和山地丘陵黑土区侵蚀沟形态特征遥感分析

侵蚀沟形态特征反映其侵蚀发生发展的环境条件,探究侵蚀沟形态参数特征及空间分异规律对深入理解侵蚀沟的侵蚀进程具有重要意义。该文选择漫川漫岗和山地丘陵2个典型黑土地貌类型区,基于高分遥感影像(QuickBird(0.61 m)、GeoEye-1(0.5 m)及Worldview 2(0.5 m))和地形数据(ASTGTM2(30 m分辨率)),采用目视解译法提取计算侵蚀沟沟长、沟宽、周长和面积等形态参数值,分析侵蚀沟形态特征;探究地形因子影响下侵蚀沟形态参数的分异规律。研究结果显示:1)2个典型区的各形态参数间存在显著性差异,漫川漫岗区侵蚀沟各形态参数均大于山地丘陵区;2)侵蚀沟形态呈现"细长状",和漫川漫岗区相比,山地丘陵区侵蚀沟更细长,沟缘位置更复杂;3)侵蚀沟形态参数随坡度的增加总体上呈先增大后减小的趋势,在3°～6°范围内参数值达到最大,坡度越小侵蚀沟沟缘位置越复杂;坡向上,漫川漫岗区和山地丘陵区的侵蚀沟的形态参数值在SE或SW上值最大,说明阳坡或半阳坡侵蚀沟发育强烈。该研究结果对于侵蚀沟易发区确定及防治具有重要意义。