鲁中南山丘区坡面产流产沙与降雨关系

为探求鲁中南山丘区坡面侵蚀规律,选取山东省泰安市药乡小流域,以4个坡面径流小区的降雨、径流、泥沙实测资料为基础,探究不同措施下各小区产流产沙的差异性和导致产流的降雨量临界值,并利用相关分析方法探究径流泥沙与降雨的相关关系。结果表明:(1)导致径流产生的降雨量临界值表现为裸地农地草地,草地临界降雨量分别比梯田种植、横坡种植、裸地高0.2,2.8,3.8mm;(2)在相同的降雨条件下,各小区产流产沙均为裸地最大,其中产流量约为农地的1.3~4.3倍,约为草地的2.8倍;产沙量约为农地的3.1~10.4倍,约为草地的77.6倍;产流开始时间以裸地最早,草地最晚,二者之间相差37min,结束时间正好相反;(3)通过对不同降雨因子与产流产沙进行皮尔逊相关分析,除降雨历时(D)外,其它降雨因子均与产流、产沙量有较好相关性,其中与降雨量(P)相关性最强。     

人工刺槐林地产流、产沙规律的研究

本对人工刺槐林地的自然降雨的产流量，产沙量进行了观测和对比分析，根据水量平衡原理，研究了其林地的产流机制，借助灰色系统控制理论对人工刺槐林地的产流量，产沙量及其相关因子进行了灰色关联度分析。     

间隔覆盖条件下坡面产流产沙状况的BP神经网络模拟

本文以塿土和黄绵土作为实验材料,尝试使用BP神经网络方法(Back-Propagation neural network)模拟人工降雨条件下,间隔覆盖坡面的产流产沙状况。通过设置不同坡度、降雨强度、面积比,获得各种因素不同水平组合下的实测数据;以实际降雨强度、坡度、面积比、径流起始时间和初始含水率5个因子为输入变量、坡面产流量和产沙量为输出变量,利用BP神经网络模型与多元线性回归模型对数据进行模拟分析,并检验其模拟效果。研究结果表明:训练样本集平均相对误差为18.23%,预测样本集平均相对误差为5.21%;与多元线性回归模型相比,BP神经网络模型拟合精度较高,拟合效果更理想,表现出更强的预测能力。另外,比较不同土质坡面产流量与产沙量模拟效果,塿土优于黄绵土。从本研究的结果看,BP神经网络模型应用于坡面产流产沙模拟预测,省时省力,方便快捷,具有一定的应用潜力,但其实际的模拟预测能力尚需进一步探索。     

聚丙烯酰胺增加土壤降雨入渗减少侵蚀的模拟试验研究Ⅱ.侵蚀

土壤侵蚀和雨水的流失是干旱、半干旱地区制约农业发展乃至生态环境良性循环的两个主要因素。聚丙烯酰胺 (PAM ,Polyacrylamide)对土壤的性质有着明显的改进作用 ,PAM具有良好的黏结力 ,能有效改良土壤的表层结构 ,提高土壤的稳定性 ,增加土壤的入渗率 ,减少土壤侵蚀。本文试图通过人工降雨模拟实验 ,获得不同的PAM的使用量及覆盖率与土壤侵蚀量在不同的雨强、不同的坡度条件下的关系。实验表明 ,经PAM处理后土壤的入渗性能和抗侵蚀的性能都有所提高 ,PAM能明显地黏结着土壤表面的颗粒 ,形成大的团聚体 ,阻碍土壤结皮的形成 ,减少土壤侵蚀。     

模拟降雨条件下纳米碳对黄土坡面养分流失的影响

基于野外人工模拟降雨试验,初步研究了90mm/h的降雨强度下,条施不同纳米碳含量(质量含量分别为0,0.01,0.05,0.07,0.10kg/kg)对黄土坡面水分及养分流失调控的影响。结果表明:(1)纳米碳含量对降雨入渗过程及坡面产流量有显著影响,随着纳米碳含量的增大,平均入渗率呈增大趋势,而径流量呈减小趋势。(2)与对照相比较,纳米碳的存在可显著缓解土壤侵蚀。纳米碳的质量比为0.01,0.05,0.07,0.10kg/kg的小区可分别降低坡面径流量40%,41%,68%和74%,降低坡面产沙量为27%,50%,68%和79%。(3)条施纳米碳可以有效保持黄土坡面土壤养分含量。与对照组相比较,纳米碳的质量比为0.01,0.05,0.07,0.10kg/kg的小区分别降低径流氮的流失量为47%,52%,74%和79%,降低泥沙氮的流失量为10%,60%,74%,87%;分别降低径流磷的流失量为63%,63%,88%和86%,降低泥沙磷的流失量为29%,56%,86%,83%;分别降低径流钾的流失量为43%,46%,81%和83%,降低泥沙钾的流失量为25%,62%,78%,87%。     

神东煤田原地面侵蚀产沙规律野外降雨试验

为科学计算煤矿开发建设过程中弃土弃渣、扰动地面、非硬化路面等的新增水土流失量,以神府东胜煤田为研究背景,将未经人为扰动撂荒地作为自然侵蚀本底值的研究对象,采用野外人工模拟降雨的方法,对原地面的侵蚀产沙规律进行研究.结果表明:原地面含沙量随时间的变化形式有3种,平缓型、单峰型和多峰型.产流时间与降雨强度、产沙量与降雨强度和坡度的关系均呈幂函数相关,径流流速和流深与降雨强度呈指数函数相关,径流量与降雨强度、产沙量与径流量之间呈线性相关.     

北京山区防护林适宜林分结构研究

根据北京山区野外试验观测资料,分析了郁闭度、层次结构对防护林产沙量的影响。结果表明:油松林和刺槐林的产沙量与其郁闭度关系十分紧密;当郁闭度从0.3增加到0.7时,随着郁闭度的增大油松林和刺槐林地的产沙量一直在减少,当郁闭度超过0.7时,反而略呈上升趋势,北京山区油松林和刺槐林的郁闭度以0.7左右为宜。林地产沙量与林分层次结构之间有密切的线性关系,林中乔灌草各层盖度均大于50%,有良好的枯落层时,防止土壤侵蚀功能最好。     

玉米生长对不同耕作方式下的径流及产沙的影响

采用室内人工模拟降雨的方法,以顺坡种植为参照,对玉米不同生育期、不同耕作方式下径流及产沙特征进行研究。结果表明:(1)鱼鳞坑种植、植物防冲带种植都有较强的径流、产沙调控作用;横坡种植有一定的产沙调控作用,但是径流调控作用不明显;(2)随着玉米生长,不同耕作方式的径流、产沙调控作用都在增强,其中产沙调控作用大于径流调控作用;随着雨强的增大,不同耕作方式的径流、产沙调控作用呈现减弱的趋势;(3)在玉米生长前期,鱼鳞坑种植的径流、产沙调控作用大于植物防冲带种植,在后期要小于植物防冲带种植;(4)在60mm/h和90mm/h的雨强下,产沙量与叶面积指数都呈现极显著的线性负相关关系,径流量与叶面积指数的相关关系不明显。     

土壤结皮对黑土区坡面产流产沙的影响

土壤结皮对坡面产流形成和侵蚀过程有重要的影响。基于室内人工模拟降雨试验,研究了土壤结皮对黑土区坡面产流产沙的影响。结果表明:土壤结皮促使坡面产流提前发生,但对坡面产流量的影响不甚明显;对坡面侵蚀产沙量却有明显的作用。试验条件下,5°坡面有土壤结皮处理的坡面侵蚀产沙量较无土壤结皮处理减少了54%。有土壤结皮处理的10°坡面,在降雨过程中结皮尚未破坏前,其坡面侵蚀产沙量较无土壤结皮处理的对照减少了40%;一旦土壤结皮被破坏,之后的坡面侵蚀产沙量较无土壤结皮处理的对照增加了46%;在整个降雨过程中,10°有土壤结皮处理的坡面侵蚀产沙量较无土壤结皮处理增加了16%。表明土壤结皮对坡面侵蚀的影响与地面坡度有密切关系。     

紫色土丘陵区典型坡地产流及产沙模拟试验研究

应用人工模拟降雨实验,对紫色土丘陵区坡地产流及产沙特征进行了研究.(1)地表径流初始产流时间随着雨强和坡度的增加而加快,在0.7～9.5 min之间变化;壤中流初始产流时间变化复杂,在2.6～46.4 min之间变化,雨强是影响低坡度壤中流初始产流时间的主要因子;(2)地表径流累积量与雨强、坡度均成正比关系,壤中流累积量随着坡度和雨强的增大呈现出减小趋势;(3)地表径流雨后消退迅速,退水常数k(Barnes法)值为0.41～0.66,壤中流消退缓慢,退水常数为0.91～0.99;(4)同一降雨历时下,相对坡度而言,雨强是决定产沙量的主要因子,产沙量在23.4～972.3 g/(m2·h)之间变化;在同一雨强下,产沙量随着坡度的增大而增加.就紫色土坡地而言,改良耕作制度和耕作措施,实施因地制宜的水保措施,提高坡地土壤入渗率和持水量,使降雨径流以壤中流形式产生,能更有效地防治水土流失.