坡地自然降雨入渗产流的数值模拟

从动量定理和水量平衡原理出发,推导出自然降雨条件(即同时考虑变雨强、降雨动量和风影响下的坡地径流过程)下的坡地径流基本方程。在考虑一般问题定解条件的基础上,采用Preissmann隐式格式对模型进行数值求解。利用在江西省水土保持生态科技园内的10组实测资料对模型进行了验证,其计算值与实测值的相对误差不超过±11％;说明模型的计算结果是可靠的,提出的自然降雨条件下坡地径流模型是可行的。     

河道生态护坡漫流过程模拟及对降雨径流的影响分析

河道生态护坡技术可有效减少坡面水土流失,削弱降雨径流,保持坡面稳定性。采用坡面漫流与土壤入渗耦合模型模拟降雨径流过程,并分析不同坡比以及驳坎高度对该过程的影响。结果表明提高驳坎高度、减缓坡度可增加生态护坡拦截雨水效果,综合考虑各因素得到最优坡面形态,可显著延长径流峰值出现时间,减轻河道泄洪压力,科学指导工程实践。     

坡地降雨溅蚀及输沙模型

本文是在室内外径流场的人工降雨侵蚀试验中现象观测及资料分析的基础上,阐述了降雨溅现象,雨滴溅蚀与径流侵蚀的关系,影响雨滴溅蚀的主要因素,并提出定雨强时溅蚀能力随雨历时增长而衰减的数学模型,为流域产沙研究时计算溅蚀输沙率过程提供一条可行的途径。     

坡面降雨漫流过程中有效糙率的实验研究

本文通过室内实验与数值分析探讨了坡面降雨漫流过程中有效糙率的影响，并提出通过优选确定其量值的途径，为野外定量地模拟和预测这一参数打下了基础。     

森林坡地分布型降雨下渗数学模型研究

根据森林坡地的降雨下渗特性，利用质量、能量守恒定理，并结合坡地的地貌条件，建立了描述森林坡地饱和与非饱和带水流运动规律的二维分布型降雨下渗数学模型，采用ADI法求解模型，模拟了研究坡地的降雨下渗和产流过程，计算结果能够揭示森林坡地降雨下渗和产流过程的特点与时空分布。     

红壤坡地降雨产流的数学模拟及其过程分析

本文采用一维运动波理论建立了自然降雨下红壤坡地产流模型,应用Preissmann隐式格式对模型进行了数值求解,通过实测资料进行验证,计算值与实测值的相对误差最大不超过17%,说明该模型是合理的,可以描述不同雨型下不同水土保持措施的红壤坡地产流规律。将试验实测的降雨过程输入到本文建立的模型中计算,得到不同雨型下的产流过程。通过分析表明：百喜草覆盖与敷盖措施的起始产流时间明显滞后于裸露地,而洪峰流量也明显小于裸露地,说明百喜草覆盖与敷盖措施都有明显的削峰滞后作用。     

红壤坡地降雨产流的数学模拟及其过程分析

基于运动波理论建立了自然降雨下红壤坡地产流模型,应用Preissmann隐式格式对模型进行数值求解,并通过实测资料对模型进行验证,结果表明计算值与实测值的相对误差最大不超过±17%,说明该模型是合理的,可以描述不同雨型下不同水土保持措施的红壤坡地产流规律。将试验实测的降雨过程输入到本文建立的模型中计算,得到不同雨型下的产流过程。分析表明:百喜草覆盖与敷盖措施的起始产流时间明显滞后于裸露地,而洪峰流量也明显小于裸露地,说明百喜草覆盖与敷盖措施都有明显的削峰滞流作用。     

降雨条件下坡地水分转化特征实验研究

坡地水分转化规律研究对于探讨坡地水土流失以及坡地养分迁移规律具有重要意义。本文以黄绵土为试验材料，通过模拟降雨试验，研究了不同雨强条件下坡面入渗过程与产流特征。结果表明：(1)在地表坡度15°、土壤容重1.28～1.30g/cm3的条件下，坡面平均入渗率(ia)与降雨强度(iR)具有极显著的抛物线函数关系，当iR=1.35mm/min 时，ia具有最大值(1.01mm/min)；初始产流时间(tp)随iR的增大而减小，二者呈幂函数关系。(2)坡面产流以后，入渗率(i)随降雨历时(t)呈幂函数形式降低，坡面产流强度(VR)随t的延长呈对数函数形式增加。(3)随着雨强的增大降雨的入渗量略有增加，但降雨向土壤水分的转化率则显著降低。     

黄土丘陵沟壑区坡地土壤侵蚀与降雨产流关系

基于2009—2012年安家坡小流域4个农田径流小区27场侵蚀性降雨的数据资料,分析了黄土丘陵沟壑区降雨产流与土壤侵蚀的关系。结果表明:相同降雨条件下坡耕地降雨产流、土壤侵蚀与坡度成正比;汛期侵蚀性降雨的分布极不均衡,表现出明显的单峰分布特征。造成黄土丘陵沟壑区坡耕地水土流失的产流性雨量级别以大雨为主,其中7月的侵蚀性降雨量最大,成为土壤侵蚀防治的最关键时期。     

不同下垫面红壤坡地壤中流对自然降雨的响应

壤中流是红壤坡地降雨产流的重要组成,但其发生机理与定量化一直是研究的难点。本文通过野外大型水分渗漏小区长期定位观测,研究自然降雨条件下,不同下垫面(百喜草植草覆盖、百喜草干草敷盖与地表裸露)红壤坡地壤中流产流特征及其关键影响因素。结果表明:(1)植草覆盖和干草敷盖能有效减弱红壤区降雨季节性差异对地表径流的影响,降低地表径流,促进壤中流发育;(2)植草覆盖与干草敷盖的次降雨地表径流系数是地表裸露的10.80%和12.55%,而壤中流次降雨径流系数为地表裸露的2.47倍和3.22倍;(3)下垫面条件能显著影响壤中流的输出特征,地表裸露壤中流主要发生在60 cm层,次降雨径流系数是30 cm层的1.29倍,植草覆盖和干草敷盖主要影响30 cm层,对60 cm层影响较小,且30 cm层次降雨径流系数是60 cm层的1.44倍和2.22倍;(4)春季是植草覆盖与干草敷盖30 cm层壤中流的主要输出季节,输出量占全年的34.90%和39.63%,随着土层深度增加,60 cm层壤中流季节性差异降低;(5)壤中流受降雨量和降雨历时两个因子影响显著,与降雨强度无显著关系。在红壤坡地侵蚀治理过程中,科学的坡面覆盖类型能有效调节坡面降雨-径流特征,控制降雨侵蚀,该研究有助于进一步认识红壤坡地土壤侵蚀机制及防治。