黄土坡面侵蚀垂直分带性及其侵蚀产沙研究进展

黄土丘陵沟壑区梁峁坡面从分水岭到沟缘线土壤侵蚀明显表现为溅蚀片蚀带，细沟侵蚀带，浅沟侵蚀带，概述了坡面侵蚀形态的垂直分带，坡沟侵蚀产沙关系，坡面侵蚀产沙分配特征，坡上方来水来沙对坡面，细沟侵蚀过程影响的研究进展，提出了有进一步研究的问题。     

黄土高原坡沟系统土壤侵蚀研究进展

坡沟系统是黄土高原重要的流域组成单元,是小流域侵蚀产沙的主要源地,又是控制水土流失、恢复与重建生态环境的基本治理单元,对其侵蚀现象与规律的探究,可为黄土高原地区土壤侵蚀治理措施的优化配置提供重要科学依据.对黄土高原坡沟系统的侵蚀方式、侵蚀形态的垂直分带性、坡沟系统侵蚀泥沙的来源、上方来水来沙对坡沟系统土壤侵蚀的影响、草被覆盖及其空间分布对坡沟系统侵蚀影响、淤地坝在坡沟系统土壤侵蚀研究中的应用等进行综述,指出在今后的研究中需要进一步开展侵蚀垂直分带结果和上方来水来沙对坡沟系统土壤侵蚀影响的定量分析,加强坡沟系统侵蚀泥沙来源、淤地坝对坡沟系统土壤侵蚀影响以及野外原状坡沟系统草被覆盖和空间分布对坡沟系统侵蚀影响的研究.     

几个常用土壤侵蚀术语辨析及其生产实践意义

土壤侵蚀是导致土地退化的主要原因,已成为全球性的环境问题之一。理解和规范土壤侵蚀术语对于土壤侵蚀研究、水土流失调查和水土保持规划具有重要意义。本文将几种常用的土壤侵蚀术语划分为6组,分别展开辨析,依次包括1)土壤侵蚀、土壤流失和水土流失,2)古代侵蚀与现代侵蚀,3)地质侵蚀与加速侵蚀,4)片蚀、溅蚀、面蚀和细沟间侵蚀,5)细沟、浅沟、切沟侵蚀和瓦背状地形,以及6)冲沟、干沟和河沟侵蚀,阐述各组术语之间的差别和联系,并探讨其在生产实践中的意义。     

东北黑土区土壤侵蚀研究进展与展望

东北黑土区是我国重要的商品粮生产基地,强烈水土流失导致的黑土厚度下降及土壤质量退化,直接威胁国家粮食安全。系统分析黑土区土壤侵蚀研究成果,对阻控黑土退化、维持土地生产力、保障国家粮食安全具有重要意义,论述了黑土区土壤侵蚀环境与侵蚀环境效应、土壤侵蚀过程与机理、土壤侵蚀时空变化和未来研究展望。多营力复合、缓坡长坡是黑土区独特的侵蚀环境,黑土厚度下降与坡耕地土壤质量退化是该区最典型的侵蚀环境效应。细沟间、细沟、浅沟、切沟及冻融侵蚀发育的动力机制与主控因素差异明显,输沙耗能驱动的泥沙输移对土壤分离的反馈效应是侵蚀强度沿坡长呈强弱交替的根本原因,浅沟和切沟主要发育在坡耕地,侵蚀强度受耕作方式等人类活动的显著影响。冻融侵蚀强度显著小于水力侵蚀,但可通过降低土壤抗蚀性能和促进坡面径流及壤中流发育影响水力侵蚀。土壤侵蚀类型与强度在小流域尺度上沿坡面呈明显的垂直分带特征,在区域尺度上呈南北与东西递变的纬度和经度地带性。全球气候变化可能导致黑土区水力侵蚀加强、冻融侵蚀减弱。未来亟需加强黑土厚度及土地生产力对侵蚀响应机理、复合侵蚀动力过程与耦合机制、典型侵蚀类型时空变化与主控因素等方面的研究。     

黄土丘陵沟壑区小流域水蚀预报模型构建

根据黄土丘陵沟壑区侵蚀产沙垂直分带性规律,提出小流域土壤侵蚀方式发生部位界定方法。基于黄土丘陵沟壑区侵蚀环境特点,设计了GIS支持下的小流域分布式水蚀预报模型结构,模型考虑的侵蚀过程包括雨滴击溅侵蚀、片蚀、细沟侵蚀、浅沟侵蚀、切沟侵蚀以及沟道侵蚀。同时。提出模型各模块的计算方法,根据动态物质平衡原理。完成了流域侵蚀产沙过程演算。     

秸秆还田阻控黑土侵蚀机理及效应

东北黑土区土壤侵蚀强烈发育,导致黑土地严重退化,直接威胁区域生态安全和国家粮食安全。秸秆还田是黑土区广泛采用的保护性耕作措施,具有明显的阻控土壤侵蚀、抑制土壤退化、提升退化黑土地生态生产功能的作用。本文在系统分析秸秆还田阻控细沟间、细沟、浅沟与切沟侵蚀机理,综合评价秸秆还田水土保持效应的基础上,提出了未来研究亟待加强的重点内容。秸秆还田阻控侵蚀的机理与侵蚀类型直接相关。秸秆覆盖消减降雨动能、抑制土壤物理结皮发育、维持土壤入渗性能、增加地表随机糙率、降低坡面径流流速、减小径流挟沙力和剪切力,是秸秆还田阻控细沟间和细沟侵蚀的直接作用。秸秆分解改善土壤理化性质、促进团聚体发育并提升其稳定性,引起作物生长特性变化,导致细沟间土壤可蚀性和细沟土壤可蚀性降低,土壤临界剪切力增大,是秸秆还田阻控细沟间和细沟侵蚀的间接作用。尽管秸秆还田阻控浅沟和切沟侵蚀的作用不如细沟间和细沟侵蚀那样直接,但仍可通过减小集水区径流侵蚀动力来降低浅沟和切沟发育风险。秸秆还田具有显著的水土保持效应,减流和减沙效益分别为28.0%~95.1%和40.3%~99.7%。但受不同试验条件差异的影响,研究结果可比性较差。未来亟需加强秸秆还田增加地表糙率与径流阻力、降低径流挟沙力水力学机理,土壤抗蚀性能对秸秆还田驱动土壤理化性质变化的响应机制,秸秆还田水土保持效应受土壤类型与坡度的影响及主控因素,秸秆还田阻控侵蚀的长期效应与空间分异,以及秸秆还田技术影响土壤侵蚀过程与机理等研究,为遏制黑土地退化、维持黑土区生态安全、保障国家粮食安全提供理论和技术支撑。     

子午岭林区土壤侵蚀与生态环境关系的研究内容和方法

围绕子午岭天然次生林区土壤侵蚀与生态环境演变关系的研究主题,着重讨论研究背景,研究内容和研究方法。以典型调查和定位观测相结合,分析研究植被的破坏与恢复对土壤侵蚀的影响。通过建立大型径流场,动态监测不同地形部位林地与开垦地的土壤侵蚀演变过程,包括降雨、径流、入渗和侵蚀量的变化,细沟侵蚀和浅沟侵蚀的演变,土壤侵蚀与土壤退化的演变,坡、沟侵蚀的演变;同时结合进行野外人工降雨试验,林地和开垦地小气候对比观测等。初步建立了一整套宏观与微观相结合的研究体系,在黄土高原残留林区建立了土壤侵蚀与生态环境观测站,填补了国内空白。     

谈谈黄土高原塬面治理问题

黄土高原的塬面是一个特殊的地貌区域,地形平坦,人口密集,耕地集中,土壤侵蚀活跃。开展固沟保塬治理,控制水土流失,对保证粮食安全、改善生态环境、发展绿色产业、助推脱贫攻坚具有重要意义。论述了黄土塬区的土壤侵蚀状况与固沟保塬水土保持措施。     

黄土高原土壤侵蚀特点与植被对土壤侵蚀影响的研究

黄土高原土壤侵蚀异常强烈,并且大部分地区以水蚀为主。在水蚀区,土壤侵蚀主要由少数几次暴雨所引起。黄土高原的土壤侵蚀情况比较复杂,以各种类型的沟蚀为主,并具有垂直分带性。坡耕地的土壤侵蚀,占总侵蚀量的比重很大。同时,根据在子午岭地区的土壤侵蚀调查,讨论了植被对土壤侵蚀的影响。     

国内坡面土壤侵蚀预报模型述评

坡面侵蚀预报模型的研究可加深对土壤侵蚀过程及其机理的认识，为坡面水土保持措施配置提供科学支持。我国坡面侵蚀预报模型研究大体可分为三个阶段：(1)利用主要水蚀区径流小区观测资料，基于美国通用土壤流失方程USLE(Universal Soil Loss Equation)建立坡面侵蚀预报统计模型研究；(2)结合黄土高原侵蚀特点，考虑陡坡地浅沟侵蚀，建立坡面侵蚀预报经验模型研究；(3)基于物理成因的坡面侵蚀预报模型研究。根据我国坡面侵蚀产沙的特殊性及地形的复杂性，提出建立我国坡面侵蚀预报模型应加强的研究领域，即浅沟侵蚀过程及机理、坡面薄层水流、细沟水流以及浅沟水流的水流剥离方程、坡面水沙汇集传递关系和陡坡地侵蚀过程模拟等研究。     

罗玉沟流域坡面土壤侵蚀的研究

本文介绍了罗玉沟流域土壤侵蚀的基本特征,将流域坡面土壤侵蚀划分为梯田平台微度侵蚀、荒坡轻度侵蚀、农田缓坡侵蚀等7种侵蚀类型,采用定位观测和典型调查相结合的方法,测算了1987年流域坡面土壤侵蚀量,并用美国通用土壤流失方程式的推算值对测算的结果进行了验证。1987年罗玉沟流域坡面土壤侵蚀量约32.5万吨,其中农田层状侵蚀量约占总侵蚀量的42.6％,林草地鳞片状侵蚀量约占16.9％,细沟侵蚀量约占36.7％,浅沟侵蚀量约占4％。     

定西于家山黄土洞穴的分布特征与侵蚀临界研究

黄土洞穴与滑坡、沟蚀等侵蚀过程联系紧密并加剧了黄土高原的水土流失程度,但目前黄土洞穴发育的分布特征与侵蚀临界暂未明晰。利用无人机获得了研究区高分辨率影像与数字表面模型,基于影像标识了黄土洞穴并统计了其土地利用类型与洞穴直径,利用标识点在数字表面模型上提取了黄土洞穴的坡度、坡向、曲率和汇水面积等地形数据并分析了黄土洞穴的分布特征。结果表明,黄土洞穴直径大多4 m。黄土洞穴在耕地上发育较少,多发育于牧草地区域流水汇聚的凹形坡,且在阴坡更为发育。同时,黄土洞穴坡度正切值范围集中于0.4～1.0,汇水面积一般不超过3 000 m~2。依托统计的坡度正切值与汇水面积数据绘制了黄土洞穴的侵蚀临界图并对比了黄土洞穴与浅沟、切沟的侵蚀临界。黄土洞穴的侵蚀临界边界分别为SA~(0.150)=0.368与SA~(0.135)=7.580,分布较广且覆盖了浅沟与切沟的侵蚀临界。浅沟、切沟的演化与黄土洞穴的发育有关,黄土洞穴通过连通与坍塌促进了浅沟、切沟的发育、转换与扩展,并因此加剧了黄土高原的水土流失。研究量化了黄土洞穴发育的分布特征,建立了黄土洞穴与浅沟、切沟的联系并深化了对黄土洞穴侵蚀过程的认识。     

黄土高原集流槽的发育与控制

本文从细沟交汇与分叉和人为耕作作用两方面论叙了集流槽的发生发展机制,在搞清其发生发展规律的基础上,讨论了它在现代侵蚀沟和微地貌分类中的归属问题,指出它应作为细沟、浅沟、切沟系列以外一种特殊的侵蚀微地形。将发生在集流槽底部,宽度30～50cm,其深度与耕作层等深的小侵蚀沟称为浅沟。嗣后讨论了用细沟、浅沟分布的不均匀性拟定的集流槽发育系数d,来鉴别集流槽发育程度的方法,分析了集流槽与细沟侵蚀、浅沟侵蚀的关系。最后提出控制集流槽发展,防止浅沟、切沟侵蚀的两项措施。     

黄土高原沟壑治理措施及其效果

黄土高原的水土流失有面蚀和沟蚀两个主要方面 ,危害都十分严重 ,要有效地控制水土流失 ,必须坡沟兼治 ,综合治理。根据黄土高原的特点 ,在抓紧坡面治理的同时 ,应加大沟壑库坝建设速度。根据量入为出的原则 ,沟壑坝系工程建设事业应首先快速发展 ,以促进面上综合治理 ,使投资效果更好 ,提高黄土高原生态环境建设的整体效益     

黄土丘陵沟壑区1∶1万及1∶5万比例尺DEM地形信息容量对比

黄土丘陵沟壑区地形变化异常复杂，1：5万地形图对原始1：1万地形图等高线形态综合、取舍程度很大，这些都在不同程度上影响了地形分析结果的准确性。以高精度的1：1万比例尺DEM为校准植，运用1：1万及1：5万比例尺DEM叠合比较分析的方法，研究1：5万DEM的地形信息容量及提取不同地形要素的精度。试验结果表明，在黄土丘陵区，与1：1万DEM相比，1：5万DEM在所提取的地面坡度、地面曲率、沟壑量等地形定量指标方面均都存在着较大的误差。     

基于三维重建技术的坡面细沟侵蚀演变过程研究

作为黄土高原地区沟头溯源侵蚀和水流汇集发源地的梁峁坡面,在强降雨下其产流产沙对沟缘线以下坡面及沟道侵蚀有着重大影响。该研究根据野外实地考查构建5°～35°变坡段实体模型,进行6场间歇性人工模拟降雨试验,并借助基于三维重建技术的PhotoScan软件获取坡面DEM,将其侵蚀演化过程进行图形化、数字化,定性定量揭示其侵蚀形态演变特征。研究表明:1)梁峁坡面细沟侵蚀历经4个阶段:面蚀阶段,即产生一系列呈串珠状分布的侵蚀跌坑,宽度5～9 cm,深度1～4 cm;细沟形成阶段,由面蚀所产生的微小跌坑在径流作用下长、宽、深均不断增大,最大分别达到266、7.6、13.8cm;细沟网形成阶段,细沟出现分叉及联通,有明显流路;小切沟形成阶段,伴随沟壁崩塌、沟壁加宽和沟底下切,最大沟长及最大沟深较细沟形成时增大3倍以上。2)对比次降雨过程基于三维建模所计算侵蚀量与实测侵蚀量,第1场降雨试验因地表疏松颗粒较多导致实测侵蚀量比建模计算侵蚀量大而引起较大偏差(20.82%),其他场次偏差均在10%左右或以下,总体来说,该技术可以较好地应用于侵蚀发育过程的研究。该研究实现侵蚀演变关键过程图形化、数字化,有助于人们定性、定量了解和认识梁峁坡面侵蚀过程,且对于创新侵蚀过程研究方法亦具有实践指导价值。     

基于元胞自动机的黄土坡面细沟侵蚀模型研究

在黄土高原,细沟侵蚀量占坡面总侵蚀量的70%左右。细沟侵蚀作为坡面侵蚀的主要形式,是坡面水蚀物理过程的重要组成部分[2]。长期以来,尽管国内外学者针对细沟侵蚀已经进行了大量的研究工作,但人们还未充分理解和掌握细沟侵蚀的形成和演化机理。现有研究大都将动态复     

降雨冲刷下黄土堆填边坡土水参数变化规律

黄土区城市工程建设产生了大量黄土堆填边坡,因其结构松散,缺乏必要防护,水土流失严重。该研究基于野外调查,设计室内堆填边坡降雨冲刷模型试验,分析其侵蚀破坏过程中含水率和基质吸力的响应变化规律,结合水土动力学原理,分析了降雨切沟侵蚀阶段沟坡坍塌破坏机理,并揭示了坡度对侵蚀产沙量的影响。结果表明：1）随坡度增大,坡顶含水率饱和速率加快,边坡基质吸力响应速率先增后减,且在40°范围内响应速率最快,在此坡度附近需更加注重坡面防护和坡脚排水。2）切沟侵蚀阶段,沟坡坍塌破坏为水力-重力复合侵蚀过程,且坡度越大,越容易达到临界破裂角,沟坡重力侵蚀现象越普遍。3）黄土堆填边坡在极端降雨条件下,其临界坡度在41°附近。该研究成果可为黄土区工程堆积体的地质灾害防治及水土流失综合治理提供理论支持。