渭北台塬区新增坡耕地土壤侵蚀产沙模拟试验研究

[目的]研究不同放水流量条件下坡面土壤的侵蚀产沙规律,揭示渭北台塬区新增坡耕地坡度及土壤容重对侵蚀程度的影响,为该区坡耕地开发利用提供理论支持和实践指导。[方法]通过室内模拟试验开展研究。[结果]土壤入渗率随放水流量的增大呈现先增大后减小的趋势,且存在明显的转折点,并随容重的增大而减小,径流量随容重和放水量的增大而增大;土壤容重越大,产沙量也越大,容重1.6g/cm3较1.2g/cm3,1.4g/cm3的坡耕地产沙量明显增大;坡度越大,土壤侵蚀越剧烈,在5°坡时,产沙量存在临界值;放水流量越大,产沙量越大,当放水量超过6L/min时,增加趋势更加明显。[结论]渭北台塬区新增坡耕地的易侵蚀程度与土壤容重和坡度密切相关,为减少侵蚀,应控制容重在1.4g/cm3左右,坡度不宜超过15°。     

中亚热带地区常绿阔叶林地表径流和产沙影响机制

为探究中亚热带地区常绿阔叶林地的地表径流和侵蚀产沙的影响机制,于2016年和2017年的5—9月在天然降雨条件下,采用野外定位观测结合室内试验分析方法,得到磨盘山常绿阔叶林林外降雨和林内穿透雨及其雨滴特性数据,采用RDA排序及CANOCO的Forward分析筛选出主导环境影响因子。结果表明:(1)产沙量与林外降雨量和林内穿透雨量存在正相关关系。当径流量0.064mm时,研究区内形成的地表径流才开始携带泥沙;林冠层对降雨动能的缓冲作用在降雨强度小的情况下较明显。(2)林冠缓冲动能、叶面积指数和树干茎流量与径流量产沙量存在负相关关系,降雨历时、林外降雨量、林内降雨量、平均雨强、雨滴个数、雨滴直径、雨滴速度、林内降雨动能、降雨总动能对径流量产沙量产生正相关影响。(3)对12个环境因子进行主导因子筛选,降雨总动能、林外降雨量、平均雨强、林冠缓冲动能、降雨历时对径流量产沙量的影响效果较为显著。从典范特征值分析结果显示,仅选择这5个主环境影响变量可解释环境影响因子与径流量产沙关系73.2%的信息量,比12个变量所解释的信息量仅少16.8%。     

黄土区小流域水沙对降雨及土地利用变化响应研究

降雨和土地利用/覆被变化是流域径流、泥沙的两个主要影响因子。本研究采用SWAT模型,用固定其中一个影响因子而改变另一个影响因子的方法,对研究区降雨变化与土地利用/覆被变化对径流泥沙影响进行估算,目的在于从年月不同时间尺度上确定黄土高原小流域水沙对降雨和土地利用变化的响应状况。结果表明,在年尺度上降雨变化对径流影响的贡献率为84.20%,土地利用变化对径流影响的贡献率为28.63%;在月尺度上,降雨对径流贡献率也大于土地利用对径流的贡献率,尤其在雨季降雨对径流的影响程度和土地利用对径流影响程度的比值最大可以达到4.5。因此,不论在年尺度还是月尺度上,降雨对径流的贡献率都远远大于土地利用对径流的贡献率。此外,研究结果也表明流域年降水量和流域森林植被盖度均与流域径流模数或输沙模数呈指数关系。     

流域暴雨产沙产污量过程的计算

流域泥沙与非点源污染负荷的模拟与预测是水土保持和水污染控制管理的重要基础，暴雨产沙与产污量过程的计算是模拟预测的一个重要环节，在深入分析流域出口糈面流量，泥沙与水质同步监测的基础上，通过对输沙率与负荷率过程进行了标准化处理，提出了一个实用的流产沙与产污计算模型，并用实测资料进行了检验。     

不同植被覆盖度对紫色土坡面侵蚀过程的影响

为研究植被覆盖度对紫色土坡面侵蚀过程的影响,探讨有效控制水土流失的坡面植被临界盖度问题,利用人工模拟降雨试验与室内分析相结合的方法对紫色土坡面侵蚀过程进行分析。结果表明:(1)总体上,紫色土坡面产流量随植被覆盖度的增大而减小,二者之间呈线性负相关,但是植被覆盖度在25%以下,径流量变化不明显,植被覆盖度达75%时,径流量处于较低的稳定值,明显低于植被覆盖度0%,25%,50%;(2)坡面侵蚀泥沙量随植被覆盖度的增加而减少,二者呈二次项相关(R2=0.99),植被覆盖度25%以下对坡面减沙起到重要作用,50%的植被覆盖度是紫色土坡面有效控制水土流失的临界盖度;(3)侵蚀泥沙中以微团聚体(0.25mm)为主,各级团聚体基本上随着植被覆盖度的增加而呈现减少趋势;(4)通过统计分析,植被覆盖度对产流、产沙量的影响均为极显著(p0.01)。紫色土坡面植被覆盖度达到50%对涵养水源、保持水土起到至关重要的作用。     

赤红壤坡面径流含沙量及产沙特征研究

通过人工模拟降雨试验,研究不同坡度和雨强对赤红壤坡面径流含沙量过程及侵蚀产沙量的影响。结果表明:含沙量随径流历时有一个下降后趋于稳定的过程;侵蚀产沙量跟坡度、雨强的关系可用坡度和雨强的乘积的线性函数描述。     

细沟侵蚀动力过程极限沟长试验研究

由细沟产生的野外动力条件,设计了室内细沟侵蚀模拟冲刷实验。从能量角度,分析了不同动力条件下侵蚀产沙量随沟长的变化规律。采用黄土高原黄绵土,在实验室内用水槽进行了5种坡度、3种流量下不同沟长时的细沟土壤侵蚀产沙的模拟侵蚀试验,测量沟长为0.5～8m。提出了由细沟侵蚀产沙随沟长变化函数关系的回归结果,在给定误差限下,估计水流含沙量达到极限值——水流输沙能力的细沟长度的计算方法。并据此方法,求得了不同坡度、流量条件下细沟侵蚀产沙达到极限值的细沟长度,且在不同水动力条件下的R²均大于0.81。     

沈阳地区天然降雨雨滴特征对坡面产沙量的影响

为了探究沈阳地区天然降雨雨滴特征与产沙量的关系,在天然降雨条件下,使用滤纸色斑法计算雨滴特征,利用野外径流小区（长8 m,宽1 m）采集沙样。运用相关分析法、灰色关联分析法和模糊贴近度分析法分析了降雨强度、雨滴动能、雨滴中值粒径、雨滴终点最大速度和雨滴质量与产沙量的关系。结果表明:经过相关分析和灰色关联分析,影响坡面产沙量的顺序为降雨强度 > 雨滴动能 > 雨滴中值粒径 > 最大雨滴终点速度 > 雨滴质量,模糊贴近度分析表明降雨强度对坡面产沙量的影响最大,降雨动能其次,雨滴质量影响最小。坡面产沙量分别与降雨强度、雨滴中值粒径、雨滴动能呈幂函数关系;天然降雨雨滴中值粒径与降雨强度呈幂函数关系;雨滴中值粒径和雨滴质量是雨滴动能的主要影响因子。     

湘中丘陵区紫色土坡耕地水土保持措施效益的试验研究

以衡南县为试验区,设置同一坡度和同一农业种植方式的径流小区,进行了不同水土保持措施的控制试验,通过对全年无遗漏降雨场次的径流及泥沙观测,研究了坡耕地土壤侵蚀模数和水土保持措施的水土流失控制效益。结果表明:(1)2016年全年产流降雨19场,降雨量1 145mm,属于正常降雨年。(2)没有任何防护措施的裸坡地土壤侵蚀模数4 450.57t/(km~2·a),达到了中度侵蚀;(3)农耕地与裸坡地相比均具有保土保水效果,但是不同水土保持措施对减少地表径流、降低产沙量有显著差异,保水效果(地表径流量年减少比例)从大到小依次为石坎梯田(85.07%)坡式梯田(81.50%)土坎梯田(64.57%)植物篱(57.96%)顺坡耕作(37.49%);保土效果(产沙量年减少比例)依次为石坎梯田(98.74%)坡式梯田(98.66%)土坎梯田(97.39%)植物篱(86.16%)顺坡耕作(61.98%),石坎梯田和坡式梯田始终可以发挥较好的保水保土作用。准确观测了土壤侵蚀背景值,定量评价了坡耕地主要水土保持措施效益。     

基于SWAT模型的澜沧江中游小流域水土流失与NDVI时空动态相关性

以澜沧江中游漫湾和大朝山库区的17个小流域为研究对象,基于RS与GIS空间分析,利用1999—2009年的SPOT VEGETAION逐旬遥感数据计算的归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)数据,分析了梯级水电站库区近11a的植被覆盖的时空变化趋势,同时应用SWAT模型研究该区域小流域土壤侵蚀变化,进而探究1999—2009年研究区NDVI时空变化及其与径流输沙的关系。研究结果表明:1999—2009年间整个研究区NDVI整体呈上升趋势,进一步对近11a间NDVI趋势分析发现,呈增加趋势的区域占78.41%,只有12.37%的区域发生了减小;在年内,整个研究区月径流输沙集中于5—9月,年内分布极不均匀;在年际变化方面,年均泥沙产量在空间上分布不均匀,在时间上变化较不明显,水土流失严重的区域多分布在研究区的中南部;通过相关性分析得出,在空间上,植被NDVI与径流产沙量之间存在一定的负相关关系,尤其植被NDVI与产沙量之间存在显著负相关(r2=0.611,P0.01),在时间序列上,植被NDVI与径流产沙量的关系则不显著(r2=0.315,P0.01)。