基于不同水土保持措施下径流小区降雨与产流产沙关系研究

中国北方石质山区水土流失严重,生态环境脆弱,据此,开展水土保持措施与降雨径流产沙之间的作用关系研究,对于水土流失有效治理以及生态保护具有重要意义。文章以大凌河流域为例,通过布设4种径流小区即油松、刺槐、山杏和荒草地小区,分别对不同水土保持措施下各小区在2015-2016年的降雨、产流、入渗率以及产沙量参数进行分析,探讨了产流产沙与不同水保措施下小区降雨之间的相互关系。研究表明:次降雨强度主要为10mm/h以下范围并以中雨和小雨为主;产流产沙量由小到大依次为油松、刺槐、山杏、荒地小区,荒草地小区产流产沙量在相同降雨条件下明显高于其他小区;各小区相应的平均入渗率分别为91. 06%、91. 54%、87. 62%和66. 17%;除荒草地外其他各措施可对径流泥沙具有良好的拦蓄作用。     

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。     

基于辽西小流域模拟降雨入渗产流特征研究

本文采取人工模拟和自然降雨两种形式进行了小流域的入渗产流试验,分别对坡耕地、林地、草地和裸地的降雨入渗产流的特征进行了系统研究,并利用Philip入渗理论和逐步线性回归基本方法对试验结果进行处理,建立了入渗产流及相关因子数学方程。结果表明:相对于裸地,林地和草地具有更明显的拦蓄径流和减少土壤侵蚀的作用,地表径流和拦蓄泥沙效率分别增加了36.20%、86.70%和44.50%、81.40%;降雨强度、土壤孔隙率、植被覆盖率、地下坡度及土壤初始含水量是影响小流域产流系数的关键性因素。本文揭示的辽西小流域的入渗产流变化特征,可为其他小流域的降雨径流蓄积利用和水环境生态治理提供决策依据和理论支撑。     

自然降雨条件下坡度对紫色土坡地土壤侵蚀的影响

采用野外不同坡度径流场坡面降雨产流、产沙实测数据,系统分析了紫色土坡地降雨径流、土壤侵蚀对坡度的响应特征及其相互关系。结果表明随坡度增加,紫色土坡地年径流总量表现出先增加后再减少的趋势,在坡度为20°的径流小区上达到最大;紫色土坡面侵蚀产沙规律与径流变化相一致,土壤侵蚀量与坡度的正弦值呈2次曲线关系;不同坡度条件下,坡面年径流总量与年侵蚀产沙量存在显著的正相关,年径流总量与年侵蚀产沙量之间的变化关系具有较好的2次多项式关系。研究结果可为长江上游紫色土丘陵区土壤侵蚀的防治提供参考。     

岩溶区与红壤区不同地类产流产沙特征分析

研究岩溶区和红壤区不同植物措施对坡面产流产沙的影响,揭示两区次降雨累积产流产沙变化规律,为区域坡面水土流失综合防治提供科学依据。基于西南岩溶区兴西湖小流域和南方红壤区山心小流域2015—2016年度观测数据,采用双累积曲线方法分析次降雨条件下不同雨强林地、草地、裸地的产流产沙变化规律,并基于多元线性回归分析方法研究降雨量对径流泥沙的定量影响。结果为:(1)岩溶区小流域裸地累积径流深分别是林地和草地处理的4. 1、2. 5倍,累积土壤流失量大小为:林地草地裸地;(2)红壤区小流域各级雨强径流量和土壤流失量均表现为:草地林地裸地,总径流深林地、裸地分别是草地小区的811%、3 229%,草地小区产沙量近乎为0;(3)岩溶区小流域累积产流量低于红壤区小流域,红壤区单位径流携沙能力是岩溶区的7. 22倍。岩溶区和红壤区林地、草地小区均具备较强的径流调蓄和保土减蚀功能,岩溶区林地措施最优而红壤区覆盖度较高的草地措施效果最好。     

模拟降雨条件下径流侵蚀力与地貌特征的动态响应关系

本文通过模拟降雨模型试验,用高精度摄影测量、GIS技术和分形理论,对不同雨强条件下小流域模型次降雨径流侵蚀力和地貌形态分形维数变化及其动态响应关系进行了研究。结果表明,基于次降雨洪峰流量模数和径流深乘积的流域尺度径流侵蚀力量化方法揭示了径流的做功效率;大雨强的次降雨径流侵蚀力明显高于小雨强,不同雨强的次降雨径流侵蚀力随模拟降雨场次增加均呈现较为相似的变化趋势;小流域模型历经25场模拟降雨,地貌形态趋于复杂化,地貌形态分形维数呈波动增加趋势;小流域模型地貌形态分形维数的所处取值范围对于相同降雨条件下次降雨径流侵蚀力变化趋势具有决定性影响。本研究揭示了地貌形态特征与次降雨径流侵蚀力空间变异定量作用关系,提高了流域尺度土壤侵蚀预报模型精度和适用性。     

坡面各侵蚀分带的侵蚀特征对降雨雨型的响应

以不同侵蚀带的径流小区为研究对象,统计试验地附近土壤侵蚀观测站6年降雨、径流泥沙观测资料,对浅沟坡面不同侵蚀带侵蚀产沙对降雨雨型的响应,结果表明:随着降雨强度的提高,不同土壤侵蚀分带的径流量均呈增加趋势,且短历时、高强度暴雨在片蚀带、细沟侵蚀带和浅沟侵蚀带的径流量与土壤侵蚀量均最大;不同侵蚀分带径流产沙量呈显著的线性关系;随着降雨强度的增加,浅沟侵蚀带径流产沙量逐渐增大,不同降雨强度下,片蚀带径流产沙量均较小,表明发生坡面侵蚀的主要原因是由于沟蚀的径流产生引起的。在不同降雨雨型下的线性函数方程中,均以A1降雨雨型下三个侵蚀分带回归方程的斜率最大,且土壤侵蚀量与降雨强度之间呈显著的正相关关系。     

不同措施下土壤侵蚀特征值及其影响因子典型相关分析

根据东北沟小流域观测裸地、等高耕种、水平阶等3种措施径流小区的径流量和泥沙量资料,研究不同措施下径流泥沙与降雨等因素的相互关系,采用典型相关分析法分析不同措施下影响土壤侵蚀的主要因子。结果表明,在裸地和等高耕作措施下,径流深在土壤侵蚀特征因子中起主要作用,而在水平阶措施下,土壤流失模数在土壤侵蚀特征因子中起主要作用。不同措施下土壤侵蚀影响因子不同,在裸地和水平阶措施下,可以通过降雨量、雨强和雨前土壤含水量等土壤侵蚀影响因子来预测径流深和土壤流失模数,而在等高耕作措施下,用降雨量、雨强、降雨侵蚀力等土壤侵蚀影响因子预测土壤侵蚀特征因子更为准确。     

栖龙湾小流域坡面产流产沙特征及降雨分析

为明晰山东省栖龙湾小流域坡面产流产沙规律，选取栖龙湾小流域10个典型坡面径流监测小区的降雨、径流和泥沙等实测数据，探究不同坡度、不同水土保持措施下各小区产流产沙特征以及径流泥沙与各降雨因子的相关关系。结果表明：1）栖龙湾小流域的降雨有明显季节变化，主要集中在6～9月，侵蚀性降雨主要集中在6～8月；2）相同降雨条件下，产流产沙量为裸地最多，且随坡度的增加而增多，采取水保措施后产流产沙量为石坎梯田小区<土坎梯田小区<坡耕地；经济林<农地；3)10°小区除土坎梯田种植的杏树小区外其他3个小区径流深与降雨量、降雨侵蚀力、土壤流失量均呈显著相关；土坎梯田种植的花生小区径流深还与降雨历时存在显著相关性；土坎梯田种植的杏树小区径流深、土壤流失量与各降雨因子均无显著相关性，只有土壤流失量和径流深呈显著相关。     

黄丘一副区水土流失对不同雨型的响应

黄土丘陵沟壑区第一副区是黄土高原严重水土流失区，为了给该区水土流失治理措施配置及相关研究提供参考，基于1990—2009年桥沟小流域4个雨量站、8个大型坡面径流场和3个沟口径流泥沙观测站的实测降雨、径流、泥沙资料，把研究时段分为1990—2002年和2003—2009年2个时段，采用K-均值聚类法把观测的1 378次降雨划分为Ⅰ型(大雨量、大雨强、低频率、历时中等)、Ⅱ型(小雨量、小雨强、高频率、历时短)、Ⅲ型(中等雨量、中等雨强、中等频率、历时长)等3种降雨类型，分析了不同空间尺度径流场和小流域发生不同雨型时的径流系数和土壤侵蚀模数。结果表明：退耕还林(草)等水土保持措施，使黄丘一副区植被覆盖率显著提高、坡面土壤侵蚀模数显著减小；Ⅰ型降雨的径流系数显著大于Ⅱ型降雨和Ⅲ型降雨的，黄丘一副区降雨径流主要产生于梁峁坡；Ⅰ型降雨土壤侵蚀模数显著大于Ⅱ型降雨和Ⅲ型降雨的，峁边线以下沟坡沟道土壤侵蚀模数显著大于峁边线以上梁峁坡土壤侵蚀模数，即防治水土流失的重点是控制发生Ⅰ型降雨时峁边线以下沟坡沟道土壤侵蚀。     

水文过程对农业小流域氮素迁移的影响

以江西低丘红壤区农业小流域为研究对象,在自然降雨条件下对小流域内试验小区、上游灌渠和小流域出口径流中的氮素浓度进行监测,旨在从小区尺度和小流域尺度阐明农业小流域氮素流失与降雨和径流的关系。结果表明:在小区坡面流中,硝态氮浓度随降雨径流的变化趋势不明显,铵态氮和全氮浓度随降雨径流的增加呈先增加后降低的趋势;壤中流对硝态氮的流失有主要影响,而坡面流对全氮的流失作用不可忽视。小流域的氮素流失主要发生在4~6月,其间氮素NH4 -N、NO3--N和TN的流失量在上游干旱地灌渠分别占年流失量的74%、61%和62%;在小流域出口分别占年流失量的82%、70%和79%。年全氮流失量达43.8kg/hm2,占氮素施用量的22.6%。     

纸坊沟流域土壤侵蚀变化浅析

该研究以平凉市纸坊沟流域为例,应用双累积曲线法,分析界定了流域1981-1997年大规模水土流失综合治理环境下土壤侵蚀变化出现差异特征的时间段.研究结果表明:1981-997年流域水土流失及治理措施变化剧烈的分水岭年份为1985-1986年.1985年以后,随着治理面积的逐年增加,综合治理程度的提高,明显改善了流域降雨、径流和输沙的关系.同时分析得出流域降水、径流、治理程度与土壤侵蚀流失具有一定的线性回归相关关系.     

康平县高大棚小流域侵蚀性降雨与产沙关系分析

文章以康平县高大棚小流域为例,结合径流小区监测数据和降雨资料,选择2017-2019年的降雨历时、平均雨强、最大60min雨强、最大30min雨强、降雨量5个指标,研究了各侵蚀性降雨特征指标、降雨量、场次、降雨频率与产沙之间的相关性。结果表明:研究小流域降雨变化总体呈正态分布,从季节分布上,夏秋两季降雨集中,具有明显的干湿季节;0-5mm/h降雨强度范围内大豆地的降雨量与产沙量存在显著相关性,天然次生林的降雨量、最大60min雨强与产沙存在显著正相关性;对于降雨径流与泥沙拦截等不同覆盖度的土地利用方式存在明显差异,农作物和耕作方式影响土壤流失的程度也存在一定差异。     

作物覆盖与径流能量的关系

黄土高原的土壤侵蚀往往是由几场大的暴雨形成的，因此研究植被覆盖与径流的能量关系具有积极的现实意义。在整理分析了黄土高原西峰、绥德、天水、淳化4个水土保持试验站降雨、径流及泥沙资料的基础上，探讨了作物覆盖与径流能量的关系。结果表明：①作物覆盖对径流能量具有消减作用，其削减率平均值为72．4％；②作物覆盖与平均径流能量削减率之间呈直线关系；③作物覆盖的削减能量作用受降雨动能的影响，随降雨动能的增大，植被对径流能量的削减作用减小。     

长江上游紫色土丘陵区小流域地面侵蚀量的确定

 紫色土丘陵区小流域地面侵蚀类型主要有面蚀、沟蚀和母质侵蚀三种，本文采用铯-1３７同位素示踪法测算了小流域坡面土壤侵蚀模数的多年平均值；用小区法、径流场法和侵蚀针测法分别测定了相同降雨条件下小流域内面蚀、沟蚀和母质侵蚀的侵蚀模数，进而换算出紫色土丘陵区单元小流域地面侵蚀的多年平均侵蚀模数。所得结果为求取小流域泥沙输移比及预报地面侵蚀量建立了基础。     

波状坡耕地工程减蚀技术设计与试验

为解决波状坡耕地水土流失的治理问题,针对波状坡耕地的形态特征及其水土流失特点,设计了波状坡耕地拦挡淀排技术,并提出了相关参数计算方法。在河北省平泉县东北沟小流域布设径流小区2个(对照小区和措施小区)并观测产流产沙量。3年观测结果表明,波状坡耕地的土壤侵蚀主要是由几场强降雨引起的,拦挡淀排措施在强降雨情况下的平均减蚀率仍能达到98.37%;通过对次降雨资料分析发现次降雨量是影响波状坡耕地侵蚀的重要因子,经过拦挡淀排措施对径流的调控作用,措施小区径流量明显减少,措施小区径流量与次降雨量的相关性系数减小;按照野外径流小区的实际修建费用估算出拦挡淀排技术的公顷造价为30075元,仅为北方土石山区石坎梯田公顷造价的49.60%,具有良好的经济适用性。因此,拦挡淀排技术能够有效防治波状坡耕地水土流失,可作为一项新型坡耕地水土流失防治技术。     

基于WEPP模型的沿海新围垦区土壤侵蚀规律研究

针对沿海新垦区盐土盐份高、土壤结构差、有机质含量少等特点,对沿海新围垦区沟渠边坡高含盐土壤侵蚀开展试验分析,研究土壤侵蚀变化规律,利用实测数据验证模型,分析WEPP模型适用性。通过野外径流小区试验分析及模拟结果说明在自然降雨条件下,沿海新垦区径流小区盐碱土侵蚀主要影响因素是雨量、降雨强度,且均为正相关显著关系。WEPP模型模拟出侵蚀量的模型有效性系数平均为0.543,计算结果表明WEPP能较好模拟沿海新垦区沟渠边坡侵蚀情况,在特殊的自然条件下尚需修正。     

三峡库区小流域降雨入渗和产流产沙特征试验研究

三峡库区暴雨集中,历时短,强度大,是造成土壤侵蚀的重要因素。为开展对三峡库区小流域降雨入渗和产流产沙特征研究,通过建立三峡库区小流域微缩模型,分别实施降雨强度为60,90,120 mm/h的3场人工模拟降雨,对小流域模型降雨入渗规律和径流侵蚀过程进行了分析。研究结果表明:径流量均随降雨强度的增加而增加,而降雨强度增加入渗的作用仅在一定范围内是有效的;随着降雨的进行,产流强度和入渗率都趋于稳定状态,入渗率服从对数函数规律,产流强度呈幂函数变化;3场降雨中累计产沙量和累计径流量的关系均满足幂函数形式,含沙量和侵蚀量之间呈较好的线性关系。该研究成果可为这一区域的水土流失防治提供重要的科学依据。     

南方红壤丘陵水力侵蚀规律研究

应用江西省10个县（市）典型沙土流失42个小区的试验观测资料,分析了红壤丘陵水力侵蚀区降雨与土壤侵蚀的关系。结果表明：土壤侵蚀量与降雨量、降雨强度以及两者乘积存在着显著的相关性,且降雨量、降雨强度两者的乘积与土壤侵蚀量之间的相关性更为显著;在第四纪红壤坡地和花岗岩发育红壤坡地,分别采用幂函数方程和二次曲线方程揭示降雨因子与土壤侵蚀之间的内在规律。     

华亭县上石山区水土流失控制技术与效益研究

【摘要】华亭县土石山区属黄河流域多沙粗沙区,该区生态环境脆弱,水土流失严重,在该区开展小流域水土流失控制技术与效益研究,对促进黄土高原小流域生态建设有重要意义。本文呆用统计分析的方法,通过对七条典型小流域的泥沙来源、土壤侵蚀量和治理措施分布的时空顺序的分析研究,得出结论：不同治理模式,在治理程度相近的情况下,水保效益差异显著。这为水土流失治理指出了方向。