黔东北喀斯特坡面产流产沙及土壤含水量特征

为了解不同因素对喀斯特地区坡面产流产沙的影响、给喀斯特地区石漠化综合治理和水土流失防治提供理论指导,基于贵州省浒洋水水土保持监测站径流小区的降雨、产流产沙、土壤水分、植被盖度等资料,采用ORIGIN2017及SPSS22软件进行数据处理及相关性分析,探讨了降雨量、坡度、土地利用类型、前期土壤含水量对喀斯特坡面产流产沙的影响及植被盖度对土壤含水量动态变化的影响。结果表明:①坡面径流小区的产流产沙量与降雨量、降雨侵蚀力均成正相关关系,在相同的侵蚀性降雨条件下,不同类型径流小区的侵蚀敏感度存在较大的差异,撂荒地侵蚀敏感度最大、坡耕地侵蚀敏感度最小;②随着地面坡度从13°增大到25°再增大到30°,撂荒地径流小区单位面积产沙量呈现先增大后减小的趋势,25°可以作为撂荒地单位面积产沙量的参考临界坡度;③在相同的侵蚀性降雨条件下,喀斯特坡耕地单位面积产沙量最大,原因是坡耕地生态环境较差、人类活动强烈,土壤侵蚀量大且动态变化不稳定;④径流深及土壤流失量与前期土壤含水量均成显著的正相关关系,植被盖度的变化对土壤含水量具有一定的影响,植被盖度>15%时,随着植被盖度的提高土壤含水量呈现抛物线增大趋势。     

天然降雨条件下巧鸟径流监测小区水土及养分流失特征分析

文章以锦州市巧鸟径流场为例,分析了草地、林地、耕地3种小区2019-2020年天然降雨时间下的水土及养分流失特征。研究表明：降雨强度、降雨量、坡度与各小区的水土及养分流失量均存在正相关关系,降雨-径流(泥沙)回归方程可用于后期产流、产沙量估算预测,其相关性R2>0.85;不同土地利用类型下林地<草地<耕地的水土及养分流失量,不同形态养分具有相似的流失趋势特征,在总磷和总氮中正磷、硝氮的流失占比最大,氮素的流失量远<氮素;降雨对养分流失的影响最大,其次为泥沙,径流的影响最小,产沙量、径流量、降雨量与磷素流失程度之间的相关性高于氮素。     

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。     

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。     

不同坡度对大别山区产流产沙的影响研究

大别山区是国家级水土流失重点预防保护区,针对大别山区水土流失问题,在霍山县水土保持试验站野外径流小区对2017年不同坡度的径流和泥沙监测数据资料进行分析,通过线性回归方程和典型降水事件分析大别山区产流产沙在不同坡度下产生的变化规律以及不同坡度对大别山区产流产沙的影响,为大别山区水土流失的预防与治理提供依据。研究发现:①在降雨量、雨强、降水历时条件相同的情况下,坡度对试验径流小区的产流产沙量影响较大,而降雨量对于不同坡度坡面产流产沙的影响具有延续特征;②在降雨量相同的情况下,坡度越大,坡面径流量越大,同时,坡面径流量与暴雨、大暴雨2种降雨强度相关性强,相关性系数均为0.52(0.50);③坡面产沙量与降水强度相关性强,相关性系数为0.56(0.50),其中大暴雨降雨强度对坡面产沙量影响最大,坡面产沙量来自这种降雨的比重大,占总沙量的92%。     

侵蚀性降雨分类及植被类型对产流产沙的影响

为探索各类侵蚀性降雨及不同植被类型对产流产沙的影响,利用K-均值聚类分析法对黄土丘陵沟壑区安家沟流域布设的乔木林、灌木林、人工草地、天然草地和农作物等5种径流小区2014—2018年降雨、径流、泥沙观测资料进行了分析。结果表明:研究区侵蚀性降雨发生在5—9月,其中8月的侵蚀性降雨量及其产生的径流模数、侵蚀模数最大;可把侵蚀性降雨分为中雨量小雨强、中雨量大雨强、大雨量中雨强、大雨量超大雨强、暴雨量超大雨强等5种类型,出现的频率分别为42.85%、34.29%、14.29%、5.71%、2.86%;径流模数与侵蚀性降雨量、最大30 min雨强呈极显著相关,与降雨时长、平均雨强呈显著相关;产沙模数与侵蚀性降雨量、最大30 min雨强、平均雨强、降雨时长呈极显著相关,降雨量大且强度高的降雨是产生强烈侵蚀的主要动力来源;不同植被类型对产流产沙的调节作用差异较大,在大雨量情况下地表覆盖程度对产流产沙影响较大,地表覆盖度较高、对地表扰动小的林地和天然草地产沙模数较小,人工草地和农地因施肥、除草、收割等对地表扰动大且导致地表裸露时间长而产沙模数较大。     

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。     

华南红壤区坡面产流产沙对植被的响应

植被对坡面水蚀具有重要影响,其减水、减沙效益广受关注。以广东省五华县源坑水小流域2011—2014年的径流小区次降雨水沙观测数据为基础,分别在次降雨、月、年及不同降雨区间讨论植物类型差异、月际植被盖度变化、年际植物生长及不同次降雨量对坡面产流、产沙的影响。研究结果表明:(1)在次降雨尺度,植物小区平均减沙效益、减水效益分别为24.77%、12.95%,其减沙效益大于减水效益;(2)在各降雨区间,相较于裸土小区,桉树、松树和糖蜜草小区分别在次降雨量为20~30 mm、20~40 mm和20~50 mm的降雨区间具有较为显著的减沙效益。松树和糖蜜草在次降雨量为10~50 mm的降雨区间均具有显著的减水效益。但在次降雨量50mm的降雨区间植物的减沙、减水效益均不显著。(3)在月尺度上,各径流小区产流、产沙量均无显著差异。但由于月际植被盖度的变化,不同月份植物减沙效益数值顺序存在一定变化,但植物减水效益数值顺序较为稳定均呈现为糖蜜草松树桉树。(4)在年尺度上,桉树,松树和糖蜜草的减沙、减水效益区间分别为7.00%~38.66%、2.98%~8.76%,7.74%~37.30%、6.67%~19.67%和8.35%~45.33%、10.00%~23.36%。各径流小区年均次降雨产流、产沙数值顺序均呈现裸土小区桉树小区松树小区糖蜜草小区。各植物小区的减水效益与减沙效益相一致,表明相较于植物通过改变水沙关系减沙而言,植物主要是通过减水来减沙。     

大牛岭科技示范园区不同作物措施坡面产流产沙分析

以大牛岭科技示范园区2013-2020年自然降雨径流泥沙观测数据为依据,利用随机森林算法分析了不同作物措施坡面产流产沙特征以及水沙与降雨因子之间的关系。结果显示,土壤流失量、径流量随不同场次降雨的变化规律基本相同,红薯措施的土壤流失量及产流量最小,花生措施较大;A型降雨对产流产沙的影响最大,其次为C型,B型降雨影响最小;I30、PI60、PI、降雨量对土壤流失量产生影响,产流产沙受I60的影响偏低,产流受降雨量的影响最高;土壤流失量与径流深存在显著线性相关性,土壤流失量增速为白蜡树<大豆<李子树<红薯<核桃树<花生。研究成果可为辽阳地区生态文明建设、水土保持规划和低山丘陵区坡面侵蚀预测提供科学指导。     

锦州巧鸟径流监测小区侵蚀性降雨特征研究

以锦州巧鸟径流监测小区为例,采用降雨量、降雨历时、最大60 min雨强、最大30 min雨强和平均雨强5个指标,探讨了侵蚀性降雨的特征指标、频率、场次、降雨量与产沙之间的相关性.研究表明:降雨主要集中于5-10月,夏秋两季降雨集中,8月为汛期,9月降雨量逐渐减少,总体上呈正态分布;大豆地和玉米地明显高于人工林、次生林地...     

不同次降雨条件对黄土区主要地类水沙动态过程的影响及其机理研究

通过野外人工模拟降雨试验，对不同次降雨条件下黄土丘陵区主要地类坡面水沙过程进行对比研究，分析降雨因素与产流产沙过程的关系，并对林草植被的水土保持机理做了有益探讨。结果表明，降雨因素是影响径流和产沙的主要动力因素之一，在不同降雨条件下，各地类小区产流产沙过程线均表现出较为强烈的波动趋势，产沙过程较产流过程波动更为剧烈，在植被覆度较低的黄土丘陵区，降雨强度是产流产沙的主控因子。不同地类的产流量和产沙量的变化，随着降雨强度的增强而增加，随着植物被覆度的增加，由于林草植被措施具有蓄水固土作用，减沙效益显著，降雨的影响相对降低。因此将陡坡耕地退耕还林还草是解决水土流失、恢复黄土高原良性生态环境的必由之路。     

三种水土保持措施下红壤坡地径流产沙特性

为了给红壤区选取、布设水土保持措施提供有效依据,基于连续两年试验区降雨资料,分析不同水土保持措施与对照处理径流小区的减流减沙效益,研究降雨与径流产沙的相关性。结果表明:有效侵蚀性降雨发生在春夏两季的比例较大,4—5月降雨量占全年降雨总量比例达38.7%~43.2%;相对于对照小区,植被措施及工程措施的年均减流率均大于90%,减沙率大于99%,耕作措施减流率及减沙率分别为79.6%和93.4%;按照侵蚀强度分级标准,对照小区两年均为剧烈侵蚀,植被措施、工程措施小区为微度侵蚀,而耕作措施分别达到极强度侵蚀和轻度侵蚀,从减流减沙效果而言,植被措施及工程措施较耕作措施的效果更显著;相关性分析结果表明,不同处理下的径流量与降雨量相关性最密切,对照小区与植被措施小区的侵蚀量与径流量呈极显著的相关性。     

不同降雨强度对农业水土保持的影响研究

针对不同降雨强度对农业水土保持方面的减流量和减沙量的影响以及对防止水土流失的影响，开展3个等级降雨下的坡地产流量和产沙量试验。结果表明：(1)随着降雨强度的增大，平均产流量随之增大；随着坡地坡度的增大，平均产流量增加越明显；平整坡地较等高掏挖、机械助耕、人工耕作3种措施的平均产流量最显著；(2)降雨强度增大，平均产沙量先减小再增大，在降雨强度100mm/h时，平均产沙量最低；(3)人工耕作的减流效益随着降雨强度的增大而减小；(4)等高掏挖的减沙效益随着降雨强度的增大而减小。研究成果可为类似水土保持工程提供参考与借鉴。     

吕二沟小流域水土保持措施对径流和侵蚀产沙的影响

以甘肃天水吕二沟流域22年实测水文泥沙数据为基础,从降水～侵蚀产沙、径流～产沙关系入手,统计分析了小流域水土保持措施对径流和侵蚀产沙的影响。结果表明：小流域径流和侵蚀产沙在年内的分布与降水的季节分配和植被生长发育期有关;径流和侵蚀产沙的年际变化是随流域水土保持措施全面实施和小流域林草植被面积的增加,流域径流量和侵蚀产沙量逐渐减少。从单次降水～径流、降水～侵蚀产沙关系曲线来看,小流域水土保持措施发挥着明显的减水、减沙效益,为流域的综合治理、水土资源的合理开发利用提供科学依据。     

WEPP在黄土高原坡面径流调控中的适用性研究

针对黄土高原坡面降雨径流调控优化难以采用数学模型的情况,根据杨凌岭后降雨径流调控试验站部分降雨、产流、产沙观测资料,对WEPP 2006年坡面版应用于黄土高原坡面产流、产沙模拟计算的适用性进行了研究.结果表明:WEPP可对降雨径流调控措施下的径流量和产沙量进行模拟计算,但需对模型参数进行率定,并根据实测资料进行验证;WEPP对缓坡径流量和产沙量的模拟计算优于对陡坡的模拟计算,对裸地径流量和产沙量的模拟计算优于对径流调控措施(苜蓿地)的模拟计算,对径流量的模拟计算优于对产沙量的模拟计算.     

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。     

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。     

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60 min雨强、最大30 min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...     

苜蓿草地侵蚀产沙过程及其水动力学机理试验研究

利用人工模拟降雨试验，定量研究了不同降雨强度（45mm/h、87mm/h、127mm/h）下20°陡坡苜蓿草地的产流产沙变化规律，分析了苜蓿草地侵蚀产沙的水动力学机理。试验结果表明，苜蓿草地累积径流量和累积产沙量与降雨时间呈很好的幂函数关系，随着降雨时间的增大而增大。在45mm/h和87mm/h降雨强度时，草地径流量和侵蚀产沙量呈高-低-稳定的变化趋势，在127mm/h降雨强度时，草地径流量和侵蚀产沙量呈高-低-高的变化趋势。苜蓿草地的水土保持作用通过改变土壤的入渗特性实现，草地坡面入渗率与径流量和产沙量呈明显负线性相关。从水动力学角度对苜蓿草地径流剪切力和单位水流功率与输沙率的关系进行了分析，得出试验条件下苜蓿草地的临界径流剪切力值为2.857N/m2，临界单位水流功率值为0.0114 m/s，输沙率随径流剪切力和单位水流功率的增大而增大。     

生草覆盖条件下不同降雨强度对紫色土坡面侵蚀产沙的影响

造林种草,增加植被覆盖度是防止土壤侵蚀的重要措施.通过人工模拟降雨试验,探讨生草覆盖下紫色土坡面侵蚀产沙的动态变化.结果表明,有生草覆盖的坡面径流含沙量较裸地的径流含沙量更快达到稳定状态;坡面侵蚀产沙率随覆盖度增加呈指数型递减,且坡下种草的减沙效果最好;覆盖度与降雨强度对坡面侵蚀产沙量的影响存在对比消长关系,但生草覆盖度对产沙量的影响小于降雨强度的变化对产沙量的影响.