地下供水条件下雨强对土壤养分流失的影响

为揭示土壤养分随径流流失的内在机制,采取地下供水方式使土壤入渗强度降低和人工降雨的方法,进行了雨强对土壤养分流失影响的试验研究。结果表明:供试土壤中养分的流失量随降雨强度的增大而增大,而在土壤内部养分迁移量很小;幂函数模型与指数函数模型相比,能更好地模拟黄土区坡面径流溶质浓度变化过程。     

黑土区坡地土壤NO_3-N运移规律及模型验证

为了研究黑土区坡地土壤NO_3-N运移规律,采取在径流槽内坡面土壤开展人工模拟降雨的试验方法,探讨不同降雨强度和坡度对土壤中NO_3-N运移过程的影响。试验结果表明:坡度从3°增大到9°时,降雨强度对坡面土壤降雨平均入渗率影响变小,降雨强度对坡面土壤NO_3-N流失影响较大,不同降雨强度和坡度条件下坡面径流中NO_3-N浓度从开始产流迅速变小并逐渐稳定,降雨强度越大,径流中NO_3-N浓度越小。模型模拟表明产流初期完全混合模型和不完全混合模型拟合度不高,不同降雨强度条件下相关系数不完全混合模型高于完全混合模型。     

赣北红壤区坡面水系工程截流拦沙控污效应分析

坡面水系工程能有效解决山丘区水土流失与面源污染问题。针对赣北第四纪红壤区气候、地形、土地利用条件以及坡面水土流失特点,选取典型坡面构建坡面水系工程,通过对两场不同降雨条件下径流、泥沙及养分的观测、取样和室内分析,研究了坡面水系工程截流拦沙控污效应。结果表明,经过坡面水系工程改造的坡面截流效应明显,可延长径流时间、控制泥沙流失、防治面源污染,其中降雨雨型对坡面水系工程上述效应的发挥有重要影响。研究结果可为江西水土流失重点治理和水土保持规划编制提供技术支撑。     

种植玉米对黄土坡面径流侵蚀特征及养分流失量的影响

为了深入分析种植玉米对黄土区坡耕地径流侵蚀产沙特征及养分流失量的影响,采用人工降雨的模拟方法,在玉米各生育期分别对坡面产流产沙特征及养分流失量进行研究。试验结果表明:在80mm/h降雨强度下,随着玉米生育期的延伸,坡面产流产沙及养分流失量逐渐减少,且坡面产流产沙曲线呈逐渐稳定的趋势。随着玉米的生长,3°与15°坡面径流量分别由裸地38.16L/m~2和55.59L/m~2降至抽雄期20.76L/m~2和36.92L/m~2,坡面产沙量分别由裸地201.47g/m~2和55.59g/m~2降至抽雄期38.30g/m~2和36.92g/m~2,坡面养分流失抑制率分别由拔节初期20.40%~39.39%和3.03%~25.35%增至抽雄期79.23%~85.73%和69.29%~75.00%。研究表明玉米生长初期是水土及养分流失防控的关键时期,应增加水土保持措施,避免坡面裸露时间过长,减少水土流失的发生。     

探析采石场松散体坡面两种治理措施的水土保持效益

通过某采石场松散体坡面治理措施的试验,对不同坡度标准径流小区在不同降雨条件下坡面不同水土处理方式的效果分析,初期采用坡面25°生态袋平铺比常规整地法让植被自然恢复的效果更好,随着治理时间延长,两种方法效果差别不大。植被覆盖度达到80%以上时,坡面具有较强的蓄洪保土能力,径流量和土壤流失较少,水土保持效果较好。     

降雨条件下不同土壤类型的坡面径流侵蚀产沙试验研究

利用人工模拟降雨试验,研究我国最具代表的4种侵蚀性土壤,即红壤、紫色土、黑土和黄土,降雨雨强和坡度对坡面径流侵蚀产沙的影响以及坡面径流与侵蚀产沙的相关性,结果表明,4种土壤的坡面平均产沙强度均随降雨雨强和坡度的增大而增大,其抗侵蚀能力大小依次为紫色土、红壤、黑土和黄土;对人工模拟降雨试验坡面平均产沙强度进行二因素方差分析,计算所得的P值均小于0.05,说明降雨雨强和坡度对坡面侵蚀产沙强度的影响显著;分析4种土壤坡面侵蚀产沙与径流的关系,得出坡面产沙强度随径流强度的增大而增大,且两者之间存在较好的幂函数关系。     

植被配置方式对侵蚀性降雨下径流的影响

侵蚀性降雨是坡面水土流失的重要因素。针对植被的不同配置方式是否能够减少降雨对坡面土壤流失的影响,对不同强度降雨条件下的植被配置方式的产沙量和产流量进行试验。试验结果表明：(1)在相同强度的降雨条件下,灌木和草本配合比为2∶1时,灌木在坡下的产流量最低。(2)在相同强度的降雨条件下,灌木和草本配合比为1∶1时,草本在坡下的产沙量最高;灌木和草本配合比为2∶1时,灌木在坡下的产沙量最低。(3)在不同强度的降雨条件下,灌木和草本配合比相同时,灌木位于坡上的产沙量最高,坡中的产沙量次之,坡下的产沙量最低。研究成果可供类似水土保持工程参考。     

坡面泥沙输移比时空分布式的构建与分析

坡面泥沙输移比分布式的构建是计算坡面输沙分布和吸附态非点源污染负荷分布的基础。在对已构建的坡面泥沙输移比式进行分析研究的基础上,鉴于降雨形成的地表径流是坡面泥沙输移的直接推动力,对现有的"流动连通性"指标进行改进,提出了"径流连通性"指标并以此构建坡面泥沙输移比时空分布式。将泥沙输移比式与修正的通用土壤流失方程结合,形成山地流域输沙模型。以三峡库区大宁河流域为例,通过对输沙量的模拟,对比分析了所构建的坡面泥沙输移比式的合理性。基于径流连通性指标的坡面泥沙输移比时空分布式,考虑了降雨产生的坡面泥沙输移比随时间的变化,更为合理、模拟精度更佳。     

坡面土壤颗粒组成对雨强和坡度变化的响应研究

土壤颗粒组成对坡面产流、产沙有着重要影响。为了研究黄土坡面土壤颗粒组成对降雨强度和坡度变化的响应,开展了60、90、120mm/h降雨强度和10°、20°坡度组合条件下的降雨实验,并运用土壤颗粒组成的分形维数对坡面土壤颗粒的变化进行了量化。研究结果显示:所有实验场次降雨后坡面土壤颗粒组成均为砂粒含量上升,粉粒含量下降,而黏粒含量虽有下降,但变化很小;分形维数变化排序的结果反映出坡度变化对土壤粗化程度的影响大于雨强变化产生的影响;随着雨强的增加,不同坡度的坡面土壤颗粒组成变化趋势不一致,而同雨强条件下,随着坡度的增加,土壤颗粒组成变化趋势也不一致;土壤颗粒组成变化的趋势不一致现象提示可能存在影响坡面土壤颗粒组成变化的临界坡度或者临界雨强,有必要开展坡面土壤颗粒组成变化临界条件及其作用机理的研究。     

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。     

不同雨型下辽西丘陵区坡耕地侵蚀特征试验研究

坡面侵蚀是耕地水土流失的重要原因,对其进行深入研究对采取科学、合理的水土保持措施具有重要意义.文章通过室内试验的方式,研究了不同雨型下辽西丘陵区坡耕地侵蚀特征.结果显示,不同降雨阶段的降雨强度不同,会对坡面造成不同的侵蚀效果,即使下一阶段的雨强相同,也会由于土壤类型和降雨过程中的变化产生不同的侵蚀效果.     

“坡改平”生态护坡技术的研发与应用

笔者在多年水土保持监测工作中发现,高速公路、河道等基础设施广泛采用的六角空心砖护坡技术普遍存在着严重的土壤流失问题,根据对该类工程大量实际监测计算,土壤流失强度达(1.5万～6.0万)t/km2.a。目前,这种形式的水土流失还未引起人们的重视,其直接危害是影响边坡稳定,造成土壤资源的浪费,而且给排水系统以及河道、湖库造成了大量的泥沙淤积,并缩短其使用年限。为解决这种"隐蔽"的水土流失危害,开展了"坡改平"生态护坡技术的研发。通过应用"坡改平"生态护坡技术,把不稳定的坡面分解为若干个小的稳定水平面,使坡面土壤达到稳定,从而控制土壤流失,并通过草—灌—乔相结合的植被防护体系,丰富坡面绿化设计的内容和空间,为生态护坡提供一种新的解决方案。     

EUROSEM模型对晋西黄绵土坡面侵蚀过程的模拟应用

晋西黄绵土坡面因其土壤、降雨等条件极易造成严重水土流失,本文基于不同坡长(2、3、4m)与雨强(60、90、120 mm/h)组合方式下的野外人工模拟降雨试验,应用EUROSEM模型对坡面径流侵蚀过程及产流产沙总量进行模拟,通过对比分析模拟值与实测值,评价该模型对晋西黄绵土坡面土壤侵蚀过程的模拟效果及在该区的适用性.结...     

不同降雨强度和下垫面条件对黑土区坡面产流产沙的影响

为了优选合适的东北黑土区堤防坡面侵蚀防控技术,基于人工模拟降雨的方法研究了不同降雨强度和下垫面条件下坡面的产流产沙特征,利用三维激光扫描仪对降雨后的坡面侵蚀形态进行监测,分析坡面土壤的侵蚀情况。结果表明,降雨强度增大,坡面的初始产流时间提前,产流率随降雨历时波动更加显著。在不同降雨强度下,植被措施使平均产流率降低7.4%～20.4%,在裸地上施加PAM(聚丙烯酰胺)使平均产流率增大6.8%～25.9%。随降雨强度增大,下垫面L1(裸地)和下垫面L2(均匀撒施5 g/m~2 PAM的裸地)的产沙率随降雨历时波动更加显著,其产沙率变化规律可以用幂函数进行描述。下垫面L1的总产沙量相比下垫面L2增幅明显,在裸坡上施加PAM能够减少总产沙量,起到固土效果。草地坡面在降雨过程中未出现产沙情况,裸地坡面的侵蚀形态主要表现为溅蚀和片蚀特征,施加PAM使得侵蚀严重区域的面积相较裸地减小了21.5%,能够起到一定侵蚀控制的效果。总体来看,草地坡面的保水固土效果要优于裸地坡面。在坡面上施加PAM使得土壤入渗能力减弱,但能减少侵蚀产沙,在实际工程中有应用价值。     

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。     

半干旱黄土丘陵沟壑区不同土地利用坡面的降雨侵蚀特征

为揭示半干旱黄土丘陵沟壑区不同土地利用方式的坡面侵蚀特征及水土保持效益,基于海原县树台水保试验监测站2010-2019年径流小区观测数据,分析不同雨型、坡度条件下,耕地、草地、灌木林地、乔木林地以及对照组裸坡五种土地利用坡面的径流深和土壤流失量。结果显示：不同土地利用方式的径流小区产流产沙对雨型和坡度的响应存在差异;与裸坡相比,其他土地利用方式坡面均具有较好的减水减沙效益,且减沙效益明显大于减流效益;减流减沙效益总体林地最优,草地次之,耕地最差。径流深和土壤流失量具有显著正相关,调控径流可有效控制产沙。雨强是影响坡面产流产沙最显著的降雨指标,土地利用方式是影响坡面产沙的主控因子,坡度则对产流和产沙影响相对较小。     

坡度对三峡库区紫色土坡面径流侵蚀的影响分析

基于运动波理论,在紫色土坡面径流侵蚀力和径流侵蚀能力的影响因素分析基础上,对三峡库区紫色土坡面土壤侵蚀的临界坡度进行了分析,分析结果表明:(1)坡面径流流量、水深和流速均随降雨强度的增大而增大,坡面径流流量和坡面径流水深随坡度的增大而减小,而流速随坡度的增大先增大再减小,在坡度为33.21°时达到最大值;(2)坡面径流侵蚀力随着降雨强度的增大而增大,而坡度对它的影响较为复杂,这个特定坡度随降雨强度和坡长的增大而减小,随坡面土壤颗粒粒径的增大而增大,对紫色土坡面而言,在37.14°～46.19°之间;(3)坡面径流侵蚀能力在临界坡度处达到最大值,临界坡度是一个变量,随降雨强度和坡长的增大而减小,随坡面土壤颗粒粒径的增大而增大,紫色土坡面径流侵蚀的临界坡度在35.93°～40.78°之间.     

不同土壤含水率对冻融坡面产流产沙过程的影响试验研究

北方寒区春季的坡面反复冻融会降低土壤粘聚力,在遭遇降雨时会产生更为严重的水土流失。为了掌握在不同土壤含水率对冻融坡面产流产沙过程的规律,本文根据北方气候变化特征和坡面产流特点,通过室内试验,研究获得了不同土壤含水率下冻融坡面的产流、产沙变化规律。其结果对于构建水土流失预测模型,有效采取水土流失防治措施具有参考意义。     

前期土壤含水量对坡面产流产沙起始时间的影响

以水稻土为研究对象,采用室内降雨模拟试验方法,通过控制坡地不同的前期土壤含水量和坡面坡度,研究了3种降雨强度(I1≈0.6 mm/min,I2≈1.2 mm/min和I3≈3.0 mm/min)下水稻土的前期土壤含水量对坡面产流产沙起始时间的影响。结果表明,水稻土的土壤饱和含水量不随坡面坡度的变化而改变,而是维持一个常量;坡面坡度越小,幂函数对于前期土壤含水量与坡面产流产沙起始时间拟合的相关性越显著;前期土壤含水量在36.49%～50.93%时的水稻土最早发生水力侵蚀。研究成果可为湿润半湿润地区的水土资源管理提供基础理论依据。     

辽西地区不同耕作措施下的保水保土效应分析

辽西低山丘陵区属于我国水土流失重点治理区,特别是坡耕地的水土流失越来越引起水利部门的高度重视,为降低坡耕地水土流失强度必须采取保护性耕作措施。文章对比分析了8°坡径流小区上不同耕作措施的保水保土效应,探讨了其对土壤养分、土壤侵蚀以及坡面产流的影响。试验表明,起垄栽培Ⅱ的产流起始时间较横坡耕作延长了40min,单次降雨产沙量和径流量减少47.7%、41.2%,土壤中速效钾、速效磷、碱解氮、有机质的质量分数增加22.83%、16.19%、12.24%、6.80%;降雨相同情况下,较顺坡耕作起垄栽培Ⅰ、起垄栽培Ⅱ、横坡耕作均能在一定程度上发挥减流减沙效应,其中效果最明显的为起垄栽培Ⅱ。