天然沙棘林减水减沙效益试验研究

利用人工降雨机在天然沙棘林内进行百年一遇短历时降雨试验,测得荒坡径流、侵蚀量分别为39 300m~3/km~3和865t/km~2,而郁闭度0.7的沙棘林径流侵蚀量分别比荒坡减少88.67％和99.03％。郁闭度越大,减水减沙效益越显著。当郁闭度>0.5时减水减沙效益迅速提高。在沙棘林减水减沙效益中,林地枯落物层和根系层占主导地位,林冠层的作用相对较小。     

人工降雨条件下黄土坡面养分随径流迁移试验

降雨条件下坡面农用化合物随地表径流迁移既是农业问题,又是水环境问题。利用室内人工降雨模拟试验,研究了黄土坡面不同坡度下土壤氮、磷和钾随地表径流迁移的特征。研究结果表明,在定坡长土槽坡度变化为5°～25°范围内,初始产流时间随坡度增大呈先变小后增大的趋势;产流15 min内,径流量均急剧增加,随后趋于稳定。随着坡度增加,水土流失程度加剧,径流溶质浓度增高,土壤侵蚀对径流溶质浓度的贡献增大。基于指数函数和幂函数拟合试验数据的结果,表明了幂函数模型更适合模拟黄土坡面非饱和条件下径流溶质浓度变化过程,也可描述径流磷和钾的流失过程,但其初始阶段的拟合不太令人满意。该研究为进一步完善黄土坡面径流养分迁移模拟模型提供了参考。     

人工降雨条件下多层渗滤介质系统产流与入渗规律试验研究

透水性铺装地面是雨水利用的重要措施之一。该文通过建立透水砖铺装地面物理模型,采用3种透水砖铺装形式(垫层由不同厚度的无砂混凝土、碎石、中砂组合而成)和1种不透水砖铺装(对照),研究不同垫层结构的透水砖铺装地面在降雨条件下的产流与入渗规律。结果表明：3种透水砖铺装地面系统对地面产流均具有明显的削减作用;在模拟降雨强度为59.36 mm/h的情况下(相当6年1遇1h降雨量),无砂混凝土10 cm和石子15 cm垫层结构的入渗效果最优,此时无地面产流,其径流系数比不透水性铺装对照处理减小85%。     

黄土区土质道路径流水动力学参数的灰色关联度分析

黄土区土质道路路面侵蚀是该地区土壤侵蚀中的重要形式之一,为了探讨其土壤剥蚀率与径流水动力学参数的相关关系,以便为该地区道路土壤侵蚀预报模型的建立提供帮助,采用室内人工降雨及放水冲刷实验、灰色关联度分析方法研究了裸露土质路和植草土质路的径流水动力学参数与土壤剥蚀率间的关系,结果表明:1)在15°坡度、不同雨强条件下,可根据径流量或水流功率计算土壤剥蚀率;2)在2mm.min-1雨强、不同坡度条件下,可根据水流功率或坡度计算土壤剥蚀率;3)在降雨加放水冲刷试验条件下,裸露土质路的土壤剥蚀率可通过径流水深或径流流速计算得出,而植草土质路的土壤剥蚀率可通过过水断面单位能量或径流量计算得出。因此,在无汇水条件时,根据径流水流功率计算土壤剥蚀率较为合理;在有汇水条件时,采用径流量计算土壤剥蚀率较为合理。     

人工降雨条件下植被覆盖对黄土坡面养分随径流泥沙迁移影响的试验研究

植被覆盖可有效保护地表,抑制产流产沙过程,进而影响坡面养分迁移过程.选取黄土高原典型白羊草和铁杆蒿草地,通过人工模拟降雨试验(雨强60 mm/h,历时60 min,坡度15°),研究植被不同盖度下(10％,20％,30％,45％,60％,80％)坡面径流、泥沙养分特征.结果表明:(1)土壤有机质、全氮和全磷含量均随植被...     

人工降雨条件下不同坡度红壤坡面迳流泥沙变化特征研究

在人工模拟降雨强度为1.44 mm/min的条件下,研究了不同坡度(β)红壤近似裸地坡面迳流、泥沙的变化特征,研究结果表明:①地表迳流量随坡度的增大而迅速增加。②当β≤23°时,土壤侵蚀量随坡度的增大而迅速增加;当25°≤β≤40°时,土壤侵蚀量随坡度变化较小。③坡面土壤侵蚀的临界坡度则介于23°~25°之间。④坡度与侵蚀量关系可用函数表示为:S=199.1×L1.65×tan1.4β(0°≤β≤23°)。     

施加PAM和PG对坡地产流产沙的影响研究

在人工降雨条件下,研究吕梁地区混合施加不同量的聚丙烯酰胺(PAM)和磷石膏(PG)对坡地产流和产沙的影响,结果表明:单独施加PAM可以明显减少产流量和产沙量,施加1、2 g/m~2PAM处理分别比CK总产流量减少58.6%和21.2%,总产沙量减少41.7%和54.1%;单独施加PG对产流量影响不明显,而且产沙量会增加,施加100、200 g/m~2PG处理比CK总产沙量增加7.8%和10.3%;PAM与PG混施可提高土壤的稳定入渗率,具有比单独施加等量PAM更佳的减流效果,但产沙量会有所增加;1 g/m~2PAM和200 g/m~2PG混施具有最优的减流、减沙综合效果,相比CK总产流量减少71.2%、总产沙量减少33.2%。实践中建议采用1 g/m~2PAM和200 g/m~2PG混施以达到最佳的蓄水减沙效果。     

春季解冻期棕壤坡面磷素迁移过程研究

春季解冻期土壤季节性冻融发生最为强烈,极易发生土壤侵蚀,也是磷素流失的关键时期。采用人工模拟降雨的方法,探究春季解冻期不同磷素背景值坡面产流产沙及磷素流失动态过程。结果表明:产流后14 min内径流量和泥沙量均呈现较好的线性分布,径流相关系数为0.969,泥沙相关系数为0.936;14~18 min内径流量缓慢增加,从18 min开始一直到产流结束径流量基本保持在3 100 ml/min,而泥沙则总体呈现先增大再减小的趋势;土壤背景值（APb）越高,径流、泥沙中磷浓度越高;径流中磷素流失比率均值APb₂₀坡面最大,且随着背景值的增大呈减小趋势;而泥沙中磷素流失比率均值变化则与径流不同,APb₄₀的坡面其流失比率最小,其他坡面差异较小;径流中磷素流失量与泥沙中磷素流失量呈线性关系,y=6.751x-0.628（R²=0.958）。     

人工降雨作用下黄土边坡的室内模型试验研究

在自然界中,降雨是诱发黄土滑坡的主要因素,但由于黄土特殊的结构性和力学特性,导致对此问题的研究仍然不够系统和深入。为了对降雨诱发黄土滑坡失稳机理有更深的了解,进行了人工降雨作用下的黄土滑坡的室内模型试验研究。在前两次的降雨中,平均入渗率为86%,之后入渗率由于地表径流的增加而随时间逐渐减少,最后维持在40%左右;在一定的降雨强度下,黄土边坡会先产生坡面侵蚀和水土流失,形成冲蚀沟和泥流运动,然后引发多重滑体的牵引式滑坡;滑动变形区为坡面下0~1.6m之内的浅层土体。降雨入渗使土体的孔隙水压力增大致使有效应力减小以及产生指向坡外的渗透力导致坡体不稳定,这一双重效应为降雨诱发黄土滑坡的原因之一。     

片沙覆盖的黄土丘陵区土壤水蚀过程研究

在片沙覆盖的黄土丘陵区,由于恶劣的自然环境及松散的表组成特质,土壤的水蚀过程显地不同于典型的黄土丘陵区,通过在神木县六道沟实验基地典型坡段的人工降雨模拟试验,揭示出一些土壤水蚀过程的特殊机理,（1）有片沙覆盖的斜坡小区,径流量少,但径流含沙率大,坡沟的形成过程是,垂直渗流一坡地潜流－崩塌,（2)估沙黄土斜坡小区,每年春末夏初降雨的强度及降雨量是决定坡面产沙量的关键因素,（3）该区坡沟系统的形成发育是风沙沉积,风蚀与水蚀交替作用的结果。