流域次降雨侵蚀产沙的BP神经网络模拟

在分析黄土高原韭园沟流域多年观测资料的基础上,应用BP神经网络建模方法,建立了流域次降雨侵蚀产沙的神经网络模型。通过输入模型变量流域次降雨量、平均降雨强度、径流深和洪峰流量模数,对流域次降雨侵蚀产沙量进行了训练和预测。预测结果表明,所建BP神经网络模型预测精度较高,可近似揭示复杂非线性流域次降雨侵蚀产沙系统的产沙规律,为建立较高预报精度的黄土高原流域次降雨侵蚀产沙预报模型提供了依据。     

降雨强度和坡度对土壤氮素流失的影响

采用人工模拟降雨的方法,研究了不同雨强(30,50,65,100mm/h)和坡度(0°,5°,10°)下粘质土坡面土壤氮素流失过程,以及雨强、坡度对单位面积土壤氮素流失量的影响。结果表明:(1)降雨过程中,随着雨强和坡度的增大,氮素流失的浓度和总量都会相应增加,且雨强和坡度越大,氮素流失浓度变化越快,径流浓度稳定时间越早;(2)不同雨强下坡度与单位面积土壤氮素流失量呈线性相关,且随着雨强的增大,坡度对单位面积土壤氮素流失量的影响变小;不同坡度下雨强与单位面积氮素流失量的线性关系显著,当雨强一定时,坡度的改变对氮素流失量的变化速率影响不大;(3)雨强和坡度与单位面积氮素流失量之间有显著的线性关系,相关系数达到0.978 9~0.982 0;(4)相同条件下,雨强对氮素流失量的影响比坡度大;(5)在降雨过程中,累积径流量与3种形态氮的累积流失量之间有显著的线性关系,相关系数达到0.914 5~0.961 1。     

不同雨强及坡度对华南红壤侵蚀过程的影响

[目的]研究不同雨强及坡度对华南红壤侵蚀过程的影响,为认识红壤侵蚀过程和水土流失防治提供科学依据。[方法]通过人工模拟降雨试验,研究了不同降雨强度、不同坡度对华南红壤坡面降雨产流过程和侵蚀产沙过程的影响。[结果](1)相同坡度条件下,坡面径流量、侵蚀产沙量均随着雨强的增大而线性增大;相同雨强下,径流量随坡度的增加而减小,而产沙量随着坡度的变化比较复杂;(2)雨强和坡度共同影响着坡面产沙过程,当雨强小于等于180mm/h时,产沙量随坡度的增加而增大,在240mm/h出时呈现先增加后减小的趋势,在15°附近出现临界坡度。在降雨初期,径流率表现为波动增加过程,15min后趋于平稳,一直持续到降雨结束,其中雨强为240,180mm/h时波动较为剧烈,而产沙率呈现急剧而短暂的上升后迅速下降,在大雨强、陡斜坡条件下此现象尤为明显;(3)坡面径流平均流速与单宽流量、坡度比存在显著的幂函数关系,流速与径流量、侵蚀产沙量有着类似的变化规律。[结论]红壤侵蚀过程中雨强为主要影响因素,坡面流速可作为表征红壤坡面侵蚀特征的重要因子。     

Process studies in aPinus radiata-pasture agroforestry system in a subhumid temperature environment. I. Water use and light interception in the third year

In this study we determined soil moisture storage, evapotranspiration (ET) and light interception in an agroforestry trial consisting of pine trees grown over (1) control (bare ground), (2) ryegrass/clovers (Lolium perene/Trifolium spp.), (3) lucerne (Medicago sativa), and (4) ryegrass only during the third growing season between 1992 and 1993. The results show that:

SCS模型在红壤土坡地降雨径流量估算中的应用

由于地区间的CN参数差异很大,导致运用SCS模型计算降雨径流时不同使用主体的主观性太强。为了获得适合红壤地区的CN参数,利用江西省德安县燕家沟流域观测小区2001-2003年的降雨径流资料反算CN。然后通过SPSS软件对降雨量与CN参数进行回归模拟,得到不同小区的CN模拟函数。最后利用2004年的降雨径流数据对模拟结果进行检验,得到了可信度较高的结果,同时说明了SCS模型估算红壤土流域径流量的可行性。     

The effects of applied crop residues on losses of Fe, Mn, Cu and Zn in run-off from a soil prone to crusting

Tillage practices may reduce the organic matter content in near-surface soil horizons causing crust formation. Surface conditions may cause an increase in surface run-off, thus enhancing contaminant transfer of heavy metals or an acceleration in nutrient loss. This study examines the effect of applying crop residues to the surface of tilled soils on heavy metal losses by run-off. Losses in iron (Fe), manganese (Mn), zinc (Zn) and copper (Cu) were analysed. Run-off and sediment yield were measured on 1 m² plots using a rainfall simulator with a constant 65 mm/h intensity. Four successive rainfall applications were performed, the first three at 25 mm each and the last at 65 mm. Added corn straw varied between 0 and 4 t/ha in the five studied treatments. After 140 mm cumulative rainfall, total heavy metal losses were as follows: Fe from 137 to 950 mg/L, Mn from 2.3 to 12.83 mg/L, Cu from 0.09 to 0.72 mg/L and Zn from 0.31 to 2.46 mg/L. Dissolved fractions were as follows: Fe from 0.014 to 0.229 mg/L, Mn from 0.034 to 1.45 mg/L, Cu from 0.002 to 0.013 mg/L and Zn from 0.02 to 0.12 mg/L. Total concentrations of the studied elements decreased exponentially due to the effect of corn straw on soil loss. However, dissolved contents of Fe and Cu scarcely varied. Significant positive linear correlations were observed between total heavy metal content and soil and sediment loss by run-off. It is concluded that the addition of straw to a soil of low fertility prevents heavy metal loss.     

不同降雨强度下黄土区冻土坡面产流产沙过程及水沙关系

为了明确降雨对冻土坡面侵蚀的作用机理,探讨冻土和未冻土在不同水力条件下侵蚀之间的差异。通过室内模拟降雨试验,采用3种降雨强度(0.6,0.9,1.2 mm/min)对比定量研究冻土坡面和未冻土坡面产流产沙过程及水沙关系。结果表明:在0.9、1.2 mm/min雨强下,冻土坡面的产流时间相对对照坡面提前了18.7,6.4 min。冻土坡面径流量、侵蚀量均远大于对照坡面,在0.9,1.2 mm/min雨强下径流量分别是对照坡面的1.16,1.19倍,侵蚀量分别是对照坡面的10.40,6.40倍。随着降雨进行,坡面产生不同程度的细沟,其中,冻土坡面相比对照坡面细沟出现时间分别缩短了18 min,22 min,且冻土坡面细沟侵蚀量占总侵蚀量的79%～92%,此比例大于同雨强下的对照坡面。两种坡面的累计径流量与累计产沙量之间满足y=kx+b的线性关系,在细沟间侵蚀阶段,冻土坡面的k值是对照坡面的8.48～9.02倍,而在细沟侵蚀阶段,则为对照的3.68～7.50倍。研究结果表明细沟侵蚀是冻土坡面土壤侵蚀率增大的主要原因,而冻结层的阻水作用是导致坡面上细沟出现时间提前的最重要因素。该研究可以为完善土壤侵蚀机理研究提供一定的参考价值。     

坡面不同截-排水沟布置方式下土壤微团聚体流失特征

传统坡面水系工程主要在节约工程量的考量下,把截水沟布置成平行于等高线的形式,但为了符合坡面自然排水状况,该研究中考虑用汇流和分流的方式来探究从理论上改变坡面沟道的基本形状是否具有可行性。该研究设计按比例缩小的坡-沟模型,以无措施坡面为对照,用人工模拟降雨的方法探究在不同坡度、地类坡面上布置汇流型和分流型截排水沟道后,坡面土壤微团聚体的流失变化规律。结果表明:在各个地类和坡度中,布置汇流和分流截排水措施后均出现较小颗粒微团聚体(5μm)在侵蚀泥沙中富集的现象;在坡耕地中,布设截排水措施能显著稳定土壤小粒径微团聚体(5μm)比例的稳定性,但分流截排水措施的效果更加明显,但在5°和10°时,汇流截排水措施能更好减缓坡面土壤粗化(250~1 000μm)趋势;汇流措施能减少林地侵蚀泥沙中微团聚体富集的波动性并控制林地坡面较小粒径微团聚体流失(5μm)的程度,但在荒草地中,总体来看,汇流措施对控制坡面微团聚体流失具有更强的作用。汇流型和分流型截排水措施对不同地类坡面微团聚体的控制保护各有侧重,在布设坡面沟道时,根据坡面、土壤实际情况和土壤保护要求来选择坡面截排水措施是极有必要的。该研究为进一步研究坡面自然排水方式在现实中运用可能性和可行性提供部分基础资料。     

典型黑土区陡坡植草水土流失防治效果研究

[目的]研究陡坡生物防治与影响因素的变化关系,为侵蚀沟治理、水土保持植被措施配置等决策提供科学依据。[方法]设置2个坡度,7种草本植被配置模式,于2018年6—9月开展了自然小区水土流失监测。[结果] 1∶1.5和1∶1.2坡比边坡草本建植当年分别较裸地平均减流27%和26%,减沙52%和21%,坡度由34°增加到40°,地表径流虽未增加,但土壤侵蚀量明显增加;影响产流产沙的降雨因子主要有雨量,I_(30),E,EI_(30),坡度变陡,相关性增强;建植草无芒雀麦和紫花苜蓿混播减流减沙效果最好,紫花苜蓿、无芒雀麦、早熟禾3种草种混播减流效果优于单播;1∶1.2坡比边坡随着植被盖度的增加减沙效果逐渐增强,且在植被盖度大于50%时减沙效果接近1∶1.5坡比边坡。[结论]在无芒雀麦和紫花苜蓿混播草本配置下,1∶1.2坡比削坡在侵蚀沟治理时可采用,能减少20%的削坡占地面积。