地面覆盖条件下雨强和坡度对红黏土坡面侵蚀过程的影响

为揭示地面覆盖条件下第四纪红黏土坡面在不同雨强和坡度时的侵蚀变化规律,选取3个降雨强度(1.0,1.5,2.0 mm/min)和3个坡度(10°,15°,20°),通过人工模拟降雨试验,分析坡面产流、产沙、入渗特征,并以15°为例计算覆盖坡面的减流减沙效益。结果表明:(1)坡面产流时间随雨强和坡度增加而提前,覆盖对产流时间有明显的滞后作用,雨强的增加会削弱覆盖延缓产流的作用;坡面径流率呈现前期增长,后期趋于稳定的变化特征;(2)当坡度一定,雨强从1.0 mm/min增加至2.0 mm/min,累积侵蚀量增加1.89～2.96倍;雨强一定,坡度从10°增加至20°,累积侵蚀量增加1.91～3.45倍;(3)坡面初始入渗率和入渗总量随坡度的增加而减小,而雨强的增大会增加坡面初始入渗率,减少入渗总量;(4)15°条件下覆盖坡面的径流量和泥沙量较裸坡平均减少50.26%和95.31%,松针覆盖的水土保持效益显著,且减沙效应大于减流效应;(5)坡度对覆盖坡面累积产流量和累积产沙量的影响程度大于雨强,不同雨强、坡度下累积径流量与累积产沙量呈现幂函数关系(R~20.97)。研究结果可为南方红壤丘陵区林下水土流失治理与生态恢复提供参考。     

极端降雨条件下秸秆覆盖坡面水流流速空间分布

坡面流流速是地表水文和水土保持研究的重要参数。极端降雨条件下,秸秆覆盖坡面水动力过程复杂,探明其流速分布规律对坡耕地土壤侵蚀预报具有重要意义。该研究的模拟降雨试验在黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室降雨大厅内进行。试验土槽宽0.25 m,长8 m,深0.3 m,底部填装黏壤土（31.8%黏粒,43.3%粉粒,24.8%砂粒）,土壤表面均匀铺设长5～7 cm小麦秸秆。试验雨强为160 mm/h2,共设置3种坡度（5°、10°和20°）和3种秸秆覆盖率（0、2和8 t/hm2）,分别在沿着坡长方向距坡顶1.15、3.15、4.15和5.15 m处设置采集点;采用电解质示踪法测量坡面水流流速,分析秸秆覆盖率对坡面流流速及其空间分布规律的影响。结果表明,极端降雨条件下质心法适用于秸秆覆盖坡面流速测量,秸秆覆盖下测量流速为0.017～0.117 m/s;秸秆覆盖可削弱雨滴对坡面流的扰动,增大下垫面的粗糙度,流速随覆盖率的增大而减小。流速随坡度与坡长的增加而增大;沿坡长方向流速变化率逐渐减小,流速最终趋于稳定;由于秸秆对水流的阻碍作用,高秸秆覆盖率坡面达到最大稳定流速的距离减小。秸秆覆盖坡面与裸坡面的水流流速存在显著的线性关系。秸秆覆盖影响坡面流流态,层流的临界雷诺数取值应小于500。研究结果对理解极端降雨条件下覆盖坡面土壤侵蚀机理具有重要意义。     

煤矸石山坡面不同覆盖的水土保持效益分析

根据山西省阳泉市煤业集团三矿280自燃煤矸石山坡面的观测资料,对采用不同坡面覆盖方式的样地的水土保持效益和植被生长情况进行了分析研究.结果表明,采用煤矸石和黄土混合覆盖的煤矸石山坡面蓄水保土效果显著,植被恢复状况良好.在同一时期内,随着矸石覆盖率的增加,煤矸石样地的土壤含水量也随之增加.在煤矸石和黄土混合覆盖的样地中,矸石覆盖间隔0.15～0.25 m,覆盖率35％～45％的样地,保土效益最好,植被恢复最佳.     

植被覆盖坡面土壤侵蚀的水动力学机理

[目的]研究植被覆盖坡面土壤侵蚀发生的动力学机制,为揭示华北土石山区植被覆盖坡面侵蚀机理提供理论支撑。[方法]从坡面径流水动力学特性出发,基于人工模拟降雨的方法,定量研究油松、侧柏、栓皮栎和酸枣覆盖坡面径流水动力学过程和侵蚀过程的相互关系。[结果]侧柏覆盖坡面的产流量最大,平均总产流量为56.85 L。而产沙量最高的则是栓皮栎覆盖坡面,平均总产沙量高达1 189.15 g。各植被覆盖坡面径流流速范围为0.803±0.213～4.276±0.430 m/min。栓皮栎覆盖坡面径流流速最快,平均流速为2.930 m/min。4种植被覆盖坡面径流雷诺数和弗劳德数范围分别为7.271～62.630和0.177～0.900,径流雷诺数与弗劳德数均随着降雨强度的增大而增大。[结论]坡面植被覆被具有良好的减流减沙效果。植被覆盖坡面径流水动力学要素与产沙率密切相关,是预测土壤侵蚀过程的重要因子。     

黄丘区野外坡面产流产沙过程对不同植被覆盖结构的响应

植被覆盖结构是影响坡面侵蚀过程的重要因素,通过在黄丘区罗玉沟流域开展自然植被覆盖坡面野外模拟降雨试验,分析了90 mm/h雨强条件下地下根系、地下根系+地表结皮层和地下根系+地表结皮层+植被冠层3种不同覆盖结构对坡面产流产沙过程影响。结果表明:植被根系层次对增强土壤入渗起主导作用,使土壤入渗量增加67%,稳定入渗率增加39.7%;3种植被覆盖结构中,地表结皮层对产流和产沙具有最好的调控作用,减流贡献率和减沙贡献率分别为43%和67%;根系小区和裸地小区累积产流量与累积产沙量之间呈幂函数关系,随着植被覆盖结构的叠加,累积产流量与累积产沙量之间呈线性函数的关系;多层次植被覆盖结构能够延长坡面侵蚀过程的发育期,缩短活跃期。研究结果对定量评价植被措施的减水减沙作用具有重要意义。     

小型人为坡面土壤侵蚀、坡面演化与防治对策

我国南方丘陵区土壤侵蚀严重,人类活动对其有重大影响,其中小型人为坡面的土壤侵蚀尤为强烈.根据1990～1996年对苏南孔山地区小型人为坡面土壤侵蚀的观测,土壤侵蚀主要发生在山麓人为开荒、挖土造成的裸露坡面上,土壤侵蚀的季节性变化明显,微沟谷侵蚀、溅蚀与土溜是主要的侵蚀方式.伴随着坡面地貌演化与植被覆盖度的增加,坡面土壤侵蚀趋于停止,人为裸露坡面的侵蚀过程历时6年,早期土壤侵蚀严重.针对侵蚀特征提出了防治小型人为坡面土壤侵蚀的对策.     

坡长对黔西北地区坡面产流产沙的影响

利用径流小区观测法探讨了坡长对黔西北地区坡面产流产沙的影响。结果表明,(1)坡面产流量随坡长的增加呈先减少后增加再减少的变化趋势,坡面产沙量随坡长的增加而增加,且产沙量与坡长之间呈线性关系。(2)坡面产流量和产沙量均与暴雨存在显著性相关,暴雨条件下坡面产流量占年产流量的35.1%~52.2%,坡面产沙量占年产沙量的67.4%~87.8%。(3)低雨强时,产沙量随坡长的增加无明显变化规律;中、高雨强时,产沙量随坡长的增加而增加,且产沙量与坡长之间的关系可用线性方程表示。(4)不同坡长条件下坡面产流量和产沙量均与降雨复合指数PI60存在较好的幂函数关系。(5)坡面产沙量与坡长、坡面产流量之间存在较好的幂函数关系,其关系式为:M=0.176(LH)1.261。     

陡坡坡面雨水径流的机理

作为由森林覆盖的陡坡坡面构成的小流域的实际雨水径流机理,以往的可变产流源面积概念只重视地表径流的发生。本文提出了取代上述方法的叫作可变产流源体积概念的雨水径流概念模型。这一概念模型重视在“水文学的基础”上发生的饱和侧向径流的作用,同时认为发生区降雨的扩大、缩小控制着径流量。在新第3纪丘陵山地山坡坡面小流域,布设多个水位观测井,测定了降雨中该饱和带的体积,分析了与对应的流域径流量的关系,结果证明该概念模型是有效的。     

坡面不同植被覆盖格局下的水文连通性变化特征

为深入探索不同植被盖度及其格局在不同冲刷流量下的坡面侵蚀过程机理,利用野外人工冲刷试验,以自然恢复草本植被小盖度格局、坡上相对聚集格局、坡中相对聚集格局、坡下相对聚集格局和较大盖度格局为研究对象,通过引入水流路径长度和水流阻抗指数,分析了不同植被盖度及格局对坡面侵蚀和水文连通性的影响作用。结果表明：（1）植被盖度及格局可影响坡面的侵蚀状况。坡面植被盖度为13.5%的产流产沙量分别是盖度为34.0%坡面对应值的2.36,3.02倍;同时与坡上和坡中相对聚集格局相比,坡下相对聚集格局的坡面产流产沙量最多,其中产流量分别增加16.42%和8.00%,产沙量分别增加26.53%和23.56%。但随着冲刷流量的增加,不同植被盖度和覆盖位置下的坡面产流产沙量差距减小。（2）植被盖度与水流路径长度和水流阻抗指数间均存在显著的线性关系。同时水流路径长度在不同覆盖格局下存在差异,其中坡上相对聚集格局的水流路径长度分别比坡中和坡下相对聚集格局减少10.89%和18.33%。而水流阻抗指数在不同覆盖格局下表示意义不明确,但可灵活反映不同试验条件下的水文连通性变化。（3）坡面产流产沙量随水流路径长度和水流阻抗指数增加呈显著的指数变化趋势。水流路径长度和水流阻抗指数均可作为反映坡面侵蚀过程及其机理的参数之一。该研究成果对于深入理解坡面侵蚀过程机理及定量评价水文连通性与植被和坡面侵蚀的作用关系具有参考价值,从而为坡面侵蚀预测模型完善和地区生态环境建设提供评价依据。     

砾石覆盖对紫色土坡面流水动力学参数的影响

地表砾石覆盖可以促进降雨入渗,减少土壤侵蚀。然而,砾石覆盖对紫色土坡面流的影响尚缺乏深入研究。通过室内模拟冲刷试验,在3个冲刷流量(2,4,6 L/min)下,研究不同砾石覆盖度(0,10%,20%,30%和40%)对紫色土坡面流水动力学特性的影响。结果表明:(1)随着砾石覆盖度的增大,流速和弗劳德数呈减小趋势;径流深、水流剪切力、阻力系数和曼宁糙率系数呈增大趋势,雷诺数变化不明显。(2)坡面总侵蚀量随着砾石覆盖度的增加呈负指数减少,且砾石覆盖在冲刷流量较小的情况下,对坡面侵蚀量的减少效果越明显。(3)冲刷流量的大小并不影响砾石覆盖度和坡面总侵蚀量之间的关系。研究结果为探究紫色土坡面流侵蚀过程及机理研究提供一定的理论基础。     

深圳市生产建设项目水土保持临时覆盖材料的应用情况及效果分析

深圳市生产建设项目水土保持临时覆盖采用了土工布、无纺布、塑料网等多种材料,对各种覆盖材料的水土保持效果缺少相应的研究.本文通过现场调研和文献研究的方法,对各种覆盖材料的水土保持效果、价格、使用寿命等进行分析,总结出推荐的水土保持覆盖材料.     

坡度分级方法对坡度制图的影响

[目的]利用多种分级方法进行坡度制图,探究不同分级方法对坡度制图带来的影响。[方法]选取陕西省绥德县,陕西省眉县境内的秦岭山区,黑龙江拜泉县的3个样区,用多种分级法对坡度进行分级,利用量化指标分析坡度分级对坡度格局和统计分布的影响。[结果](1)就一个样区而言,分位数或Evans分级法比较好;不同地区比较,选用统一分级方案较好;(2)分级后的坡度空间变异急剧减少;(3)所有分级都使坡度信息有所损失;(4)所有分级均难以准确表现坡度的统计分布规律。[结论](1)坡度表面和自然断点分级方法效果较好。(2)随着分级间距的增加,坡度信息量快速减少。(3)坡度统计分布的分析须用坡度表面和自然断点分级进行制图。     

不同配比护坡营养基材pH的动态变化研究

不同配比护坡营养基材模拟试验表明．护坡营养基材pH值随着凝固时间的延长而下降,并逐渐趋于稳定,不同配比的护坡营养基材pH值稳定的最短时间不同。影响护坡营养基材pH值变化的主要因素有水泥的掺入量、基质土壤类型、成孔材料添加比例等。研究结果表明,水泥掺入量在基质土壤的2％～4％范围内对植物生长是安全的。在设计护坡营养基材配方方面,以城市垃圾土为基质土壤,添加3％的稻草粉有利于降低护坡基材pH值和促进植物生长。     

不同地被物处理方式对红壤坡地养分状况的影响

选择3种不同水保措施的径流小区,即百喜草(Paspalum natatu)全园覆盖处理、全园敷盖处理和全园裸露处理,分析和测定了不同坡位和深度土层中土壤有机质、全N和全P空间异质性之间的关系。结果表明:(1)有机质含量随着土层增加整体呈先增加后减少的趋势,在自上而下坡面上,有机质含量全园覆盖区无明显变化,全园敷盖区有递增趋势,全园裸露区则先增加后减少;(2)全N含量随着深度加深均呈下降趋势,各处理间无显著性差异。在坡面上,全N含量大小为:全园覆盖区全园敷盖区全园裸露区,且全园敷盖处理在坡面中部有富集作用,全园覆盖和全园裸露处理自上而下呈下降趋势;(3)全P含量随着土层加深,全园覆盖区逐渐减少,全园敷盖区和全园裸露区先增加后减少。在坡面上,全P含量大小为:全园敷盖区全园覆盖区全园裸露区,且在坡面中部有富集作用。该研究可为亚热带地区红壤坡地养分恢复途径提供科学依据。     

不同铺装材料地面停车场的热效应

地面停车场作为城市重要的下垫面,其铺装选材影响着城市生态环境。通过对沥青、水泥、混凝土地砖、植草格4种地面停车场常用铺装材料的地表温度、气温、太阳直接辐射进行了连续12个月的观测,系统研究了4种铺装材料地表温度和气温的变化特征及影响因素,并进行了4种铺装材料地表温度与气象因子的相关性分析,旨在为地面停车场铺装选材提供热效应方面的参考依据。结果表明:(1) 4种铺装材料对地面停车场地表温度的影响由大到小的次序为:沥青> 混凝土地砖> 水泥> 植草格; (2)气温和太阳直接辐射与地面停车场地表温度呈显著正相关,其中气温起主导作用; (3)建立了各因子线性回归模型,可利用该模型计算地表实时温度,为气象服务提供更好的数据理论支持。     

不同介质陡坡降雨侵蚀产沙试验研究

通过比较分析了邙山黄土和粉煤灰在25°陡坡、人工模拟降雨条件下的侵蚀特点,得到以下结论,不同介质不同雨强条件下的侵蚀小区,降雨初期径流量都较小,随着降雨时间的延长,径流量、产沙量逐渐增大;当降雨进行到一定时间段时,径流量、产沙量会出现激增点,此后径流量、产沙量急剧增加,经过一段时间后,径流量、产沙量达到相对稳定状态;在不同的下垫面介质和不同雨强条件下,侵蚀小区的径流量、产沙量激增点和它们达到稳定的时间有很大的差异,随着雨强的增加,激增点及稳定时刻都会大大提前;坡面产沙量激增点及相对稳定时间一般滞后径流量的激增点及相对稳定时间约1～3 min;粉煤灰基本上能在较小雨强条件下模拟出邙山黄土在较大雨强时才能体现出来的侵蚀特点.     

地膜覆盖、FA旱地龙在师宗经果林建设中的应用

经果林营造是小流域水保生态建设的重要内容。为在旱季提高苗木的成活率,在溜子田小流域经果林建设中采用了地膜覆盖和喷施FA旱地龙技术。地膜覆盖能保证树苗根部有足够的水分供应,FA旱地龙能减少植株水分蒸腾,从而使苗木成活率达96％以上。这两种技术措施对植株增高也有显著作用。     

坡面尺度林地植被对地表径流与土壤水分的影响初步研究

通过定位观测以及对两个天然坡面有林地径流场和无林地径流场进行对比,以2003年、2004年实测的降雨、径流数据分析研究区域内降雨特性、地表径流产生的过程和机制,并结合1996～1998年相关数据,初步研究了林地植被对地表径流的影响.结果表明:无论是有林地还是无林地,地表径流系数随降雨量增大而增大.有林地径流系数小于对应的无林地径流系数.植被对地表径流有不同程度的削减作用,径流削减率与降雨量大小并不是单一的线性(递增、递减)关系:当降雨量小于73.04mm时,植被对地表径流系数的削减率随降雨量增加而增加,当降雨量大于73.04mm时,植被对地表径流系数削减率随降雨量增加降低.植被能够削弱地表径流的峰值,延缓峰值出现的时间,使得径流历时加长.植被对地表径流削减率的大小和降雨量大小关系不是单一的线性(递增、递减)关系:当降雨量小于73.04mm时,植被对洪峰的削减率随降雨量增加而增加,当降雨量大于73.04mm时,植被对洪峰的削减率随降雨量增加而呈总体下降趋势.以2004年为例,比较有林地与无林地在三种相同坡位情况下的土壤含水量大小关系,结果:坡上位土壤水分有林地大于无林地,而坡下、坡中无林地土壤水分大于有林地.说明林地植被能够拦蓄、调节径流,起到涵养水源、在空间和时间上合理配置土壤水分、提高生态效益的作用.     

黄土丘陵沟壑区不同坡度分级系统及地面坡谱对比

地面坡度是最重要的地形定量指标 ,建立科学合理的地面坡度分级体系是对坡度进行科学研究与坡度图制图必不可少的重要环节。总结了近年来在坡度分级研究方面的已有成果 ,将坡度分级方法归并为临界坡度分级、等差坡度分级、模糊坡度分级 3种方法。在说明了各种分类方法特点的基础上 ,探讨了其应用的适用性。以黄土丘陵沟壑区的韭园沟流域为实验样区 ,利用高精度 1∶ 1万比例尺的 DEM数据为信息源 ,建立了栅格数字坡度模型。利用分级统计的结果 ,对各种坡度分类方法所得到的地面坡谱进行了对比和分析