不同放牧强度荒漠草原产流产沙过程模拟

为揭示长期放牧的荒漠草原坡面产流产沙特征,以放牧15年的4种放牧强度的内蒙古荒漠草场土壤为研究对象,在室内人工模拟降雨条件下,探究放牧强度及雨强对草原坡面产流产沙耦合过程的影响。结果表明:(1)不同雨强下,不同放牧草场间的初始产流时间均随放牧强度的增大而提前;产流速率呈现先增长后稳定的状态,4种放牧强度草场的产流速率规律及其波动幅度均为重度放牧(HG)中度放牧(MG)对照(CK)轻度放牧(LG),且雨强对产流速率的影响大于放牧强度。荒漠草原累计径流量与降雨历时呈线性相关,且拟合度较高;(2)荒漠草原产沙速率变化呈现多谷多峰的特点,雨强和放牧强度及二者的交互效应对产沙速率有极显著影响。不同雨强下,4种放牧强度草场的产沙速率规律及其波动幅度均为HGMGCKLG。泥沙流失总量与降雨历时之间呈二次曲线关系。     

模拟降雨条件下人工草地产流产沙过程研究

运用人工模拟降雨研究了裸地及不同盖度沙打旺草地产流产沙过程，结果表明，裸地产流产沙过程可用指函数y=e^a bx型式描述，不同盖度的沙打旺草地产流产沙过程均可用幂函数y=ax^b来描述，且随着盖度由大向小变化，方程参数a值减小,b值增大。     

不同管理方式竹林地产流产沙过程模拟试验

针对不同利用目的和不同管理方式竹林地的侵蚀产沙特征,在浙江省临安市和安吉县,分别选择用材竹林地和挖笋竹林地,建立径流小区(面积3 m×1.5 m,坡度20°),设计用材竹林地不锄草清鞭施肥、笋林地除草清鞭每年1次和两年1次,共3种管理方式,采用人工模拟降雨的试验手段,设定6个降雨强度(0.53~1.90 mm/min),定时采集径流泥沙样,分析了不同管理方式下竹林地的侵蚀产沙过程特征,计算了侵蚀强度的差异。结论如下:(1)在单场降雨过程中,用材竹林地产沙量的最大与最小值之差很小,而笋用竹林地则相差很大,最大值出现在降雨初期,随降雨历时而很快减小。(2)在相同或相近的雨强情况下,笋竹林地的产流量远小于用材竹林地,但产沙量却远大于用材竹林地,并且呈现3个数量级的倍数在增加。(3)随着降雨强度的增加,笋用竹林地侵蚀模数的增加幅度很大,最大可呈2个数量级的倍数增加,而用材竹林地相对增加很少,只有1.7~3.8倍的增加幅度。(4)在笋用竹林地的两个处理中,锄草清鞭次数的增加会引起侵蚀量的增加,并随着雨强的增加,侵蚀量的增加会呈指数增加。(5)根据3种处理的8场人工模拟降雨试验,可初步设定竹林地的侵蚀性降雨强度的临界定在≥1.01 mm/min。本研究的上述结果可为竹林地管理、笋用竹林地锄草、清鞭和施肥的科学合理安排提供参考依据。     

人工模拟降雨下花岗岩崩岗区不同层次土体产流产沙特征

选取湖北通城县五里镇发育典型的崩岗作为研究对象,利用室内人工模拟降雨试验,分析花岗岩崩岗区各层次土体的产流产沙状况和泥沙各粒径流失规律。结果表明,各层次土体入渗率和累积入渗量在整个降雨时段内差异显著。随着降雨时间的延长,各层次土体入渗率均表现出先快速减小后逐渐趋于稳定,累积入渗量则相差越来越大;淀积层的稳定入渗率最大为328.75ml/min,是淋溶层的1.13倍,母质层的1.76倍;Horton模型能对各层次土体入渗率很好的拟合(R20.922),且拟合结果证实了模拟降雨条件下各层次土体入渗速率随时间变化规律。各层次土体产沙率和累积产沙量在整个降雨时段内差异显著。母质层平均产沙率为40.43g/(L·min),是淀积层的1.79倍,淋溶层的3.11倍;淀积层的累积产沙量增加较快,淋溶层的累积产沙量增长缓慢,母质层的累积产沙量在整个降雨时段内不断增加且远大于淋溶层和淀积层的累积产沙量。各层次土体0.2mm粒径的流失量最多,0.2~1mm粒径次之,1~2mm粒径和2mm粒径流失量最小;随着降雨时间的延长,淋溶层各粒径流失量均逐渐减小,淀积层各粒径流失量逐渐增多,母质层各粒径流失量逐渐趋于稳定。该研究对揭示崩岗区各层次土体侵蚀的产流产沙机理及侵蚀规律的研究具有重要的理论和实践意义,为崩岗水蚀过程物理模型的建立奠定基础。     

黄土高原沟道降雨产流产沙过程变化的统计分析

根据子洲团山沟，蛇家沟，刘家沟，岔巴沟等４个不同等级沟道１９６３－１９６９年３０多次降雨的产流产沙实测资料，统计分析了黄土高原沟道降雨产流产沙过程变化的基本特征。     

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。     

不同放牧制度草场产流产沙过程模拟试验

为研究不同降雨条件下不同放牧制度对水土流失的影响,通过在呼伦贝尔沙质草原不同放牧制度草场进行人工模拟降雨试验,得到产流及产沙过程的变化特征,同时测定土壤流失的主要成分,并对产流量及产沙量进行回归分析。结果表明:休牧、轮牧、自由放牧草场的产流率随降雨历时的增加而逐渐增大,并最后达到稳定状态,产沙过程与产流过程相反,3种放牧草场的径流总量及产沙总量均为自由放牧草场轮牧草场休牧草场,放牧制度及雨强与产流率、产沙量间存在显著的正效应。3种放牧草场的产流量与泥沙含量间存在二项式相关。在相同降雨强度下,休牧草场对水土流失的调控能力明显优于轮牧及自由放牧草场,但随降雨强度增加,但其调控优势随降雨强度的增加在逐渐变弱。放牧制度对土壤流失的质地产生显著影响,自由放牧草场粉粒及粘粒流失严重,容易出现土壤沙化现象。     

不同土地利用产流产沙与降雨特征的关系

为了明确土地利用对水土资源的影响 ,必须明确不同土地利用的产流产沙特征 ,尤其是要研究与降雨特征的关系。通过对陕西省安塞县降雨侵蚀资料的分析 ,研究了不同土地利用方式产流产沙随降雨量、降雨强度和降雨侵蚀力变化的规律。不同农作的侵蚀性起始产流雨量雨强差异不明显 ,不同土地利用产流产沙随降雨特征的变化具有明显的分段性 ,产流产沙及减流减沙主要是在I3 0 ≥ 0 .4mm/min ,P≥ 5 0mm时段内产生 ,它们的差异也主要发生在该时段内。同时 ,不同土地利用的产流产沙和减流减沙还具有明显的季节性     

移动降雨条件下坡面产流产沙过程试验研究

通过对降雨移动方向上不同雨强和降雨历时的研究,揭示移动降雨坡面产流产沙关系及其变化规律,采用2个降雨移动方向(沿径流向上和向下移动)、2个雨强(1.35,2.75mm/min)和2个降雨历时(60,120min)在室内进行模拟移动降雨试验,分析不同降雨移动方向、不同雨强和降雨历时坡面产流产沙特征。结果表明:(1)向上移动降雨,相同历时(相同雨强)条件下,大雨强(长降雨历时)初始产流时间为140s(240s),比小雨强(短降雨历时)提前165s(65s)。(2)向下移动降雨,雨强越大,降雨历时越短,产流产沙曲线越陡峭;产流量和产沙量达到峰值的时间一致。(3)与向上移动降雨相比,向下移动降雨初始产流平均时间、产流和产沙达到峰值的平均时间分别滞后了2 210,2 468,2 948s;产流总量和产沙总量分别减少了13.08%~74.90%和42.95%~84.24%,但产流和产沙峰值大小没有明显变化规律。(4)不同降雨移动方向,坡面累计产沙量和累计产流量之间的函数表达式不同。     

强降雨条件下砖红壤坡面产流产沙过程研究

利用人工模拟降雨试验,对强降雨条件下砖红壤坡面入渗、产流产沙过程进行定量分析。结果表明,强降雨条件下降雨强度对初始产流时间的影响大于坡度;砖红壤坡面入渗强度随时间的变化规律符合Horton模型,平均决定系数为0.958;砖红壤坡面产流过程分为4个阶段:初始入渗阶段、初始产流阶段和稳定产流阶段、结束产流阶段,推导出产流过程方程;砖红壤坡面产沙过程分为5个阶段:无产沙阶段、产沙能力上升阶段和产沙能力下降阶段、稳定产沙阶段(75,100,125mm/h降雨强度)或波动阶段(150,175mm/h降雨强度)和停止产沙阶段,累计产沙量随时间的变化规律符合二次多项式模型,不同坡度不同降雨强度情况下各拟合方程决定系数在0.970以上。研究结果为建立砖红壤坡面产流产沙物理模型及水土资源管理提供了理论基础。     

赣江上游典型流域水沙过程及驱动因素

[目的]对赣江上游典型流域水沙过程及驱动因素进行分析,为该区域土壤侵蚀治理、土地利用和功能调整等工作提供科学依据。[方法]根据桃江流域1980—2015年逐日水沙实测资料,运用MannKendall突变检验法及其它统计方法分析了桃江流域的水沙变化特征,结合水文法、双累积曲线法对降水量、径流量和输沙量三者之间的相互关系进行探讨,并以此来确定桃江流域水沙变化的驱动因素。[结果](1)桃江流域输沙量呈现显著减小趋势,突变时间出现在2005年,径流量同样出现递减趋势,但其递减趋势不甚显著,其递减时间开始于2003年。(2)径流量和输沙量突变开始的时间不同,水沙特性的划分阶段亦不同:径流量可划分为1980—2002年和2003—2015年2个阶段,输沙量可划分为1980—2004年和2005—2015年两个阶段。(3)桃江流域径流量在2003—2015年时段内年均减少量为7.26×10~(10) m~3,输沙量在2005—2015年时段内年均减少量为8.82×10~7 t。(4)人类活动引起的减水量为5.77×10~(10) m~3/a,占总减水量的76.8%;减沙量为8.44×10~7 t/a,占总减沙量的95.7%。[结论]研究区内水沙均呈减少趋势,其中输沙量减少显著。降水与人类活动引起的减水减沙量的比值约为4∶1。     

模拟降雨对亚热带阔叶林土壤坡面产沙产流及养分流失的影响

采用人工降雨方法,研究了不同降雨强度和坡度对亚热带阔叶林土壤坡面产沙产流及养分流失的影响。结果表明:(1)在不同降雨强度下,初始产流时间随坡度的增加趋于提前,随降雨强度的增大产流时间提前,降雨强度对初始产流时间的影响大于坡度变化的影响。(2)在同一坡度条件下,产流强度和平均入渗强度随降雨强度的增加而增加;曲线拟合的结果表明产流强度随时间遵循幂函数变化规律,而坡面入渗强度随时间呈对数函数变化。(3)不同降雨强度下,径流量随降雨历时的变化趋势基本一致,径流量均随降雨历时呈"增加—稳定"趋势,在整个降雨过程中,径流量随坡度的增加而增加,相同坡度下,径流量随着降雨量的增加而增加;降雨初始时刻,坡度对径流量的影响较小,而在降雨后期,降雨强度和坡度对径流量的影响较大;产流率与径流量的变化趋势相反,随降雨历时呈"降低—稳定"趋势,在整个降雨过程中,土壤产流率随坡度的增加而降低,在相同坡度下,产流率随着降雨量的增加而增加。(4)侵蚀泥沙量的变化特征表现为坡度越大,坡面侵蚀泥沙的流失量越大;泥沙侵蚀量随降雨历时的增加而增加,在降雨10min左右达到峰值;在相同坡度和降雨历时下,泥沙侵蚀量随降雨强度的增加而增加;不同坡度下的侵蚀泥沙量在峰值前后与产流历时均呈乘幕函数变化,不同坡度下侵蚀泥沙养分含量与产流历时间的关系均可用幂函数表达。(5)不同坡度条件下,泥沙量与侵蚀泥沙中养分的含量均存在不同程度的正相关关系,其中坡度为15°,20°和25°时,侵蚀泥沙养分含量与泥沙流失量间的相关性明显优于坡度为5°和10°时,说明侵蚀泥沙量的增加会引起泥沙中各类养分含量的增加效应,而不同坡度下的全磷与侵蚀量没有显著的相关关系(P0.05)。     

紫鹊界梯田区坡面产流产沙特征的模拟试验研究

通过野外模拟降雨试验,研究了紫鹊界梯田区红薯地与裸地土壤入渗及坡面产流产沙特征。结果表明,与裸地坡面相比,红薯地坡面由于覆盖度高,土壤疏松,其土壤入渗率比裸地高。在小雨强(0.65mm/min)条件下无径流产生,中(1.15mm/min)、高(1.65mm/min)雨强下坡面产流产沙速率以及径流系数均有很大程度的降低,表现出较强的减流减沙效益,但径流含沙量分别为裸地的1.3和2.8倍试验条件下的坡面产流产沙和土壤入渗过程均符合幂函数关系,产流率与产沙率之间呈线性关系。     

淮河上游径流年内分配均匀度及变化规律

研究淮河上游径流量的年内分配均匀度及其变化周期,为防洪防汛,水资源的合理规划管理及区域社会经济可持续发展提供决策依据。选取1975—2014年淮河上游2个水文代表站点(大坡岭和长台关)实测逐日流量数据,计算各年平均流量基尼系数和洛伦兹不对称系数,采用线性倾向率、Mann-Kendall突变检验、R/S分析和小波分析等数理统计方法,分析了淮河上游流量的年内分配均匀度、变化趋势及周期特征。结果表明:(1)近40年淮河上游大坡岭和长台关水文站的逐年平均流量均呈微弱下降趋势,其线性倾向率分别为-1.68m~3/(s·10a)和-3.83m~3/(s·10a)。年均流量的基尼系数变化幅度不明显,年平均基尼系数分别为0.54和0.53。洛伦兹不对称系数呈不显著上升趋势,大于1的洛伦兹不对称系数的年份占总年份的比例分别约为65%和57.5%;(2)2个水文站的Hurst指数都略大于0.5,表明存在显著的Hurst现象,即该地区年径流时间序列大体上延续历史变化趋势,说明在未来一段时间内年径流量仍将微弱减少;(3)近40年淮河上游年径流变化主要存在3a,12a和28a的主周期。在气候变化、流域下垫面和人类活动的综合影响下,河川径流的年内分配均匀度发生着相应变化。     

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。     

长江上游流域径流变化

分析长江上游流域5个主要控制站：金沙江屏山、岷江高场、嘉陵江北碚、长江上游干流寸滩及乌江武隆的月流量变化。结果表明,高场和北碚站的径流显著减少,寸滩站径流则稍微减少。从年内分配上看,9-11月份减少较多。寸滩站径流减少主要受岷江和嘉陵江流域降水量减少和人类活动的影响。     

模拟降雨条件下地表起伏对产流产沙的影响

揭示地表起伏形态对产流和产沙的影响及作用机理,为蓄水保土、调节径流和控制径流提供参考依据。通过野外人工模拟降雨试验,在3种降雨强度(60,90,120 mm/h)下,分析了5种起伏的地表(单凸起、单凹陷、凹凸相间、凹凸相连、光滑)坡面的产流产沙情况。结果表明:(1)在3种雨强下,5种地形的初始产流时间表现为:光滑地表单凸起地表单凹陷地表凹凸相间地表凹凸相连地表,且产流越早的地表其产流量和径流系数也越高;(2)在3种雨强下,5种地表的次降雨产沙量和产沙强度由小到大依次为:凹凸相连地表凹凸相间地表单凹陷地表光滑地表单凸起地表,产沙强度越大的地表其产沙过程越不稳定;(3)与光滑地表相比,地表凸起会加剧土壤流失,地表凹陷会减轻土壤流失,且凸起和凹陷组合的地表其减轻土壤流失的效应更显著;(4)降雨强度的增大会削弱不同地表起伏对产流产沙的影响。研究结论为地表起伏类型对坡面产流产沙有重要影响,光滑地表最易产生径流,凸起地表土壤流失最严重,凹凸相连地表蓄水保土效益最好。     

模拟降雨条件下不同土石比例弃土堆置体产流产沙研究

为研究不同土石比例条件下弃土堆置体水土流失特征之间的差异,以前期概化的4类弃土堆置体中坡顶平台有车辆碾压的弃土堆置类型为研究对象,采用人工模拟降雨试验,研究4种土石比例弃土堆置体在4种降雨强度条件下的产流产沙特征。研究表明:4种土石比例的弃土堆置体的开始产流时间随着砾石含量的增加而缩短;相同土石比例条件下,径流率和侵蚀速率随着降雨强度的增大而增大;相同降雨强度条件下,径流率和侵蚀速率随着土石比例的减小而减小;径流率随着降雨时间的推移在一定范围内呈波动式变化,侵蚀速率随时间推移呈稳定、波动两种变化趋势。不同土石比例弃土堆置体平均径流率、平均侵蚀速率随着砾石含量的增大而增大;总产沙量随着总径流量的增大而增大。