砾石作用下松散红壤堆积体坡面产流产沙特征

为了探究松散红壤工程堆积体在不同降雨条件下的径流产沙特性,基于野外调查统计结果构建堆积体试验槽模型,通过模拟降雨试验研究不同降雨强度下纯土和20%砾石含量堆积体的径流产沙的差异。结果表明：(1)砾石作用延缓堆积体坡面径流发生时间的平均滞后效益为299.56%;2种堆积体径流率随产流历时呈递增变化,随降雨强度增大,平均径流率递增34.48%～244.83%,土石混合堆积体平均径流率相较于纯土减少6.54%～45.83%,平均流速减少13.76%～30.54%。(2)降雨强度≤1.5 mm/min时堆积体侵蚀速率随产流历时总体缓慢递增或趋于稳定,土石混合堆积体平均侵蚀速率比纯土减少80.39%～84.95%;但在强降雨条件下（2.0 mm/min）纯土堆积体侵蚀速率呈快速增大后递减变化,土石混合堆积体侵蚀速率波动递增,且土石混合堆积体平均侵蚀速率比纯土增大20.04%。(3)降雨强度和砾石均会改变堆积体坡面径流产沙和流速,差异显著（P<0.05）且呈“水大沙多”的特点。研究结果可为堆积体水土流失防治措施布设提供指导,为建立工程堆积体土壤侵蚀预测模型提供基础数据。     

模拟降雨下枯落物调控坡面产流产沙过程及特征研究

本研究采用模拟降雨实验的方法,研究了30、60和90 mm/h降雨强度下,5种枯落物覆盖坡面径流的水动力学特征,以期揭示枯落物覆盖条件对坡面产流产沙过程及其径流水动力学特征影响。研究结果表明:坡面平均产流率和产沙率随降雨强度增大而增大,随枯落物生物量增加而减小,并且与降雨强度和枯落物生物量之间均为指数函数关系;坡面流量-历时曲线稳定流量值主要受降雨强度的影响;产沙率-历时曲线稳定产沙率受降雨强度和枯落物生物量等多种因素的影响;枯落物覆盖对坡面径流水动力学特性有显著影响,相比于裸坡覆盖有50、100、150、200 g/m~2枯落物坡面径流平均流速相比裸坡减少率分别在17.7%、26.8%、37.9%、53.7%;雷诺数减少率分别在11.2%、18.7%、26.3%、33.4%左右;弗劳德数减少率在21.3%、30.3%、42.9%、61.2%左右,Darcy-Weisbach阻力系数增大了0.5~5.6倍;产沙率与Darcy-Weisbach阻力系数呈对数关系,与剪切力和径流功率呈线性关系,枯落物能显著增大径流临界剪切力和功率;产沙率(Dr)和各水动力学因子间有良好的相关关系,相关程度顺序为:RewVPFrft。     

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。     

基于不同降雨特征的空闲坡耕地产流产沙特征解析

阐明空闲坡耕地产流产沙特征,可为坡耕地水土资源综合治理提供科学依据。以第四纪红黏土发育红壤为研究对象,采用野外径流小区长期定位试验的方法,分析天然降雨条件下的空闲坡耕地产流、产沙特征及其对降雨特征的响应机制。结果表明：空闲坡耕地的土壤侵蚀等级为强烈等级以上,产流、产沙存在逐年降低趋势,与年降雨历时存在一定的负相关,但不显著;产流、产沙主要集中在4-9月,可分别占到全年总量的96.73%和99.35%;小雨雨型几乎无产流、产沙,暴雨雨型以上降雨的产流、产沙贡献率大,其贡献率均在80%以上;降雨量、降雨历时、降雨动能以及降雨侵蚀力对产流的驱动模型呈二次曲线函数关系,最大30 min雨强的驱动模型则呈幂函数关系;降雨动能、降雨侵蚀力以及最大30 min雨强对产沙的驱动模型均呈现幂函数关系,而降雨量和降雨历时的驱动模型分别为一次线性函数和二次曲线函数关系,产流驱动模型的可决系数均大于产沙驱动模型,产流与产沙的关系表现为幂函数关系。     

沙棘灌丛下降雨与产流产沙的关系试验研究

沙棘是我国西北地区的重要经济作物,同时也具有较好的水土流失防治效果.以新疆伊宁市巴彦岱镇干沟村沙棘坡地为例,通过室外试验的方法,研究沙棘丛下降雨和产流、产沙的关系.结果显示,产流、产沙和降雨因子之间属于典型的幂函数关系,且沙棘丛林的年龄对产流、产沙特征不存在显著影响,新栽植的沙棘灌丛也可以获得良好的水土保持效果.     

九仙山径流小区降雨及产流产沙规律研究

此次研究以九仙山水土保持监测站2013~2015年降雨、径流、泥沙等观测资料为基础,分析九仙山径流小区降雨及产流产沙规律,为九仙山流域水土流失防治及下一步提高九仙山径流小区监测质量提供依据。     

九仙山径流小区降雨及产流产沙规律研究

正一、研究区概况研究区位于山东省曲阜市吴村镇九仙山小流域(原名红山小流域)粮船石水库,土地面积约50km~2,气候属暖温带半干旱、半湿润、季风大陆性气候,多年平均降水量647.3mm,汛期(6~9月)降水量可达462.8mm,土壤为棕壤     

工程堆积体土石质边坡径流特征及其产沙效应

工程堆积体边坡侵蚀产沙是生产建设项目区新增水土流失的主要来源之一。通过室内模拟降雨试验,以土质边坡为对照,研究了不同雨强(1. 0 mm/min、2. 5 mm/min)不同砾石质量含量(10%～30%)条件下风沙区工程堆积体土石质边坡径流强度与流速特征及其对产沙的影响。结果表明:(1)各雨强下径流强度随砾石含量增大先减后增,10%砾石含量堆积体边坡径流强度较土质边坡降低3. 3%～38. 6%,20%～30%砾石含量堆积体坡面径流强度较土质坡面增加7. 7%～94. 7%。(2)含砾石边坡流速较土质边坡降低0～45. 8%。1. 0～2. 0 mm/min雨强下,流速随砾石含量增大变化趋势与径流强度一致,而在2. 5 mm/min雨强下则持续减小。(3)土质边坡流速与径流强度关系可通过幂函数描述(P 0. 01),而砾石含量越高,雨强越大时,二者之间的关系转变为开口向下的二次函数形式(P 0. 01)。(4)次降雨产沙量与径流流速、径流强度及其二者交互项呈极显著线性相关关系,其中,流速可作为预测风沙区工程堆积体土石质边坡次降雨侵蚀产沙量的最优选指标。研究结果可为工程堆积体土石质边坡侵蚀产沙预测提供一定的参考。     

不同人工降雨和坡度条件下区域产流产沙变化特征影响试验研究

文章结合室外人工降雨试验,分析了不同降水条件(20、40、60、80mm/h)以及不同坡度(4°、6°、8°、10°)下壤土和潮土的产流产沙相关特征,并结合试验数据分别建立两种土壤类型下产流、产沙总量与雨强和坡度的拟合方程。试验表明:各土壤下产流、产沙与雨强和坡度分别呈现线性和幂函数关系,雨强对区域产流产沙影响程度总体高于坡度。在40、60mm/h雨强8°的潮土产沙总量高于壤土,其他条件下都低于壤土。     

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。     

降雨条件下坡面径流泥沙起动流速研究

针对降雨条件下坡面径流泥沙起动规律研究中存在的问题,在前人研究的基础上,将雨滴侵蚀力引入到降雨条件下坡面径流泥沙起动受力分析过程中,建立了降雨条件下坡面径流均匀沙起动公式,进行了典型试验,并利用已有资料和典型试验资料进行了验证。结果表明,在降雨条件下坡面径流泥沙起动研究中考虑雨滴侵蚀力的作用是合理的,且给出的公式可用于降雨条件下坡面径流及河川径流泥沙起动流速的计算。     

多场次降雨条件下覆沙坡面的径流产沙特性试验研究

基于可控坡面进行多场次降雨试验,对覆沙坡面的产流产沙特性进行研究,以期为揭示黄土高原风蚀水蚀交错区风水复合侵蚀机理研究提供科学依据。结果表明:覆沙坡面的初始产流时间远大于裸坡,相对延迟了5.3~11.2倍,多场次降雨条件下,产流时间显著提前。首场降雨下,覆沙厚度为1cm,当雨强由1mm/min增加到1.5mm/min,覆沙坡面径流量、产沙量分别增加了0.87倍、0.85倍;雨强为1.5mm/min时,当覆沙厚度由0.5cm增加到1cm,首场降雨的径流量、产沙量分别减小了9.6%、12%。相对于裸坡,覆沙坡面产沙量较大,产沙过程较剧烈,首场降雨产沙量占总产沙量的70%以上,是裸坡的8.9~10.8倍,但在多场次降雨条件下,产沙量显著减小,并趋于稳定。研究结果表明坡面覆沙在一定程度上加剧了土壤侵蚀,可为揭示风蚀沉积物对水蚀过程的作用机理研究提供参考。     

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。     

模拟降雨条件下径流系数预测模型的构建

多种下垫面类型的出现,使得城市地区径流系数的变化日趋复杂.本文通过模拟降雨实验,分析了降雨强度等因素对径流系数变化的影响,运用LM-BP算法的神经网络模型,采用S型/S型模型结构,针对不同降雨条件下每种下垫面的径流系数进行了数学模拟,并与其他方法的模拟结果进行了比较.结果表明,该模型预测结果准确性较高.最后,以某办公楼为例采用该模型进行了产流量预测,验证了该模型的实用性.     

乌兰木伦河流域暴雨产沙分析研究

乌兰木伦河流域位于沙粗沙地区，其产流，产沙变化具有独特的规律。本文用考虑雨强时空分布的超渗产流模型及胜前期影响雨量为参数分别就涨水、落水段的含沙星 与流量关系的流域沙经验模型以计算产流量和产沙量，效果良好，基本满足实用要求，具有生价值，也可应用于同类流域。     

降雨条件下抗滑桩边坡稳定性影响的数值分析

针对降雨状态下的抗滑桩边坡的稳定性问题,为了将有限元强度折减法更加准确、有效地应用于降雨滑坡计算,基于Geostudio软件,运用迭代算法处理降雨入渗边界,获得边坡各时刻的水压分布,将场变量的有限元强度折减法与ABAQUS中提供的接触算法相结合,提出了降雨作用下抗滑桩边坡稳定性分析的有限元强度折减法。利用该方法分析了降雨条件下抗滑桩间距、桩位、桩长对抗滑桩边坡稳定性的影响,并与未考虑降雨时的影响规律进行对比。结果表明:桩间距越小,无雨情况下抗滑桩作用越好;而在降雨条件下,间距过小易形成桩间积水,不利于积水排泄,抗滑效果降低。当桩位于边坡中部时,无雨条件下抗滑桩作用最佳;而在降雨条件下,因坡脚具有较高的水力梯度,将抗滑桩置于坡脚时能够更好的起到抗滑效果。无论是否下雨,增加桩长长度,均能提高抗滑桩的抗滑效果。     

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。     

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。