花岗岩发育红壤坡地蚀产沙规律试验研究

本文在对野外试验观测小区进行数年天然降雨观测的基础上，借助于模拟降雨试验方法对花岗岩发育红壤坡地的三种不同试验小区的水土流失过程与规律以及降雨强度对水土流失的实际影响作一些探讨，试验实测资料表明农耕小区与光板小区的产流产沙结果较为接近，产流比牧草小区大数倍至数十倍，侵蚀产沙大到数百倍，而且随雨强增加其相差更加悬殊，雨强与降雨能量是影响农耕地与光板地水土流失的重要因素，但对牧草小区影响不大，牧草对增加土壤入渗1增强土壤抗蚀性、防止雨滴溅蚀有极其显著作用与效益，最后本文简述了对坡地改良与利用的一些想法。     

红砂岩侵蚀区典型水土流失治理模式减流减沙效应

阐明小区尺度下不同水土流失治理模式的减流减沙效应,可为大尺度上的水土流失治理提供科学依据。以红砂岩侵蚀劣地为研究对象,采用野外径流小区长期定位试验的方法,分析自然降雨下典型水土流失治理模式的减流减沙效应及其对降雨要素、降雨雨型的响应规律。结果表明:试验观测期间,裸露地表径流系数为0. 66,土壤侵蚀量为0. 07 t/hm2,生态或经济开发治理后减流减沙效应均能达90%以上。地表裸露坡面产流产沙受降雨量、雨强影响显著,生态恢复模式降低了降雨要素对坡面产流产沙过程的影响,经济开发模式受降雨量影响显著。大雨强、短历时的降雨雨型是坡面产流产沙的主要雨型,对裸露坡面产流产沙的贡献将近50%,生态或经济开发治理后该雨型对产流产沙的贡献明显提高,增幅以经济开发模式大于生态恢复模式。因此,生态恢复和经济开发均是治理红砂岩水土流失的有效途径,应将生态恢复和经济开发治理相结合,使水土流失治理模式不仅具有水土保持功能,同时提升生态服务价值,促进当地的经济发展。     

不同下垫面裸露开挖边坡水土流失规律试验研究

通过野外实地调查，选取南水北调中线干线工程石家庄段不同下垫面的开挖边坡为对象，采用原位人工降雨模拟试验，研究了不同下垫面开挖边坡在4种不同降雨强度下的产流产沙特征，揭示了土质边坡和岩土边坡水土流失量与降雨之间的关系。结果表明：粉质土壤边坡、岩土边坡和沙质土壤边坡产流量随雨强增大而增大，黏质土壤边坡产流量随雨强增大而减小。小雨强（0.43 mm/min）时黏质土壤边坡产沙量最大，随着雨强增大，岩土边坡产沙量均显著高于其他下垫面边坡。黏质土壤边坡产沙量随雨强增大而增大，其余3种下垫面边坡产沙量随雨强增大而减小。不同的下垫面，在相同雨强下的产流时间是不同的，且边坡产流产沙规律亦不同。可见，裸露开挖边坡水土流失是受降雨强度、降雨历时和下垫面共同作用的结果。研究结果为生产建设项目水土流失防治提供了理论依据和技术支撑。     

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。     

短历时降雨强度对黄土坡地径流形成影响的实验研究

雨强对坡地降雨径流形成过程有明显影响。本文利用室内控制精度较高的实验设施，重复进行了黄土坡地降雨径流形成过程的实验，积累了较详尽的观测资料。通过实验观测数据与数值模拟计算结果的比较，系统分析了短历时降雨强度对坡地入渗、坡面产流和坡面漫流过程的影响。阐明了短历时雨强对入渗的影响可分为两阶段：地表积水前雨强对入渗量及湿锋下移速率有明显影响；积水后影响甚小可忽略不计。黄土坡地表层经常处于干燥状态，入渗能     

不同下垫面裸露开挖边坡水土流失规律试验研究——以南水北调中线干线工程石家庄段为例

通过野外实地调查,选取南水北调中线干线工程石家庄段不同下垫面的开挖边坡为对象,采用原位人工降雨模拟试验,研究了不同下垫面开挖边坡在4种不同降雨强度下的产流产沙特征,揭示了土质边坡和岩土边坡水土流失量与降雨之间的关系。结果表明:粉质土壤边坡、岩土边坡和沙质土壤边坡产流量随雨强增大而增大,黏质土壤边坡产流量随雨强增大而减小。小雨强(0.43 mm/m in)时黏质土壤边坡产沙量最大,随着雨强增大,岩土边坡产沙量均显著高于其他下垫面边坡。黏质土壤边坡产沙量随雨强增大而增大,其余3种下垫面边坡产沙量随雨强增大而减小。不同的下垫面,在相同雨强下的产流时间是不同的,且边坡产流产沙规律亦不同。可见,裸露开挖边坡水土流失是受降雨强度、降雨历时和下垫面共同作用的结果。研究结果为生产建设项目水土流失防治提供了理论依据和技术支撑。     

美国人工降雨模拟设备的引进与应用

目前国内的水土保持科研、试验及监测单位,在进行水土流失、养分流失、土壤水分变化、土壤渗透性能等研究和监测工作中,多数是利用坡地径流小区,在侵蚀降雨后,对小区产生的径流、泥沙、养分和污染物进行观测,对数据进行分析,探索科学规律.     

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。     

坡地果园开发水土流失防治模式初步研究

该文通过连续3年野外径流小区观测试验,分析研究不同水土流失防治措施的坡地荔枝园径流量和土壤流失量的观测结果,探求适合坡地果园开发的水土流失有效防治模式。结果表明,采用修建梯田、全园种植百喜草防护是坡地果园开发水土流失最佳防治模式。     

闽北不同土地利用方式水土流失与降雨历时的关系研究

运用径流小区观测法,研究了闽北坡地杉木林、锥栗林、果园及裸露对照地水土流失与降雨历时的关系,结果表明:降雨历时与径流量呈极显著的线性相关,但相关系数较低,而与土壤流失次数、土壤流失量均无明显的相关性;历时较长的降雨在所有土地利用方式中均产生较多的径流量,历时较短的降雨对缺乏植被覆盖土地的土壤流失量产生较大影响,而对植被覆盖良好的土地影响较小;在长历时的降雨条件下,植被的水土保持作用将被削弱.     

牧草对坡面侵蚀动力参数的影响

通过室内模拟降雨试验,研究了不同盖度草地与裸地坡面的产流产沙过程与坡面流水动力学特性。试验结果表明,与裸地坡面相比,草地坡面的含沙量、平均输沙率、径流量以及坡面流速均有不同程度的降低。草地坡面的平均输沙率及坡面流速随草地盖度的增大而减小,而盖度对草地坡面径流量的影响则不明显。裸地坡面的输沙率随降雨历时呈高一低一高变化,而草地坡面的输沙率则随降雨历时呈幂函数递减。试验中坡面径流的弗劳德Fr数和雷诺Re数均属层流的缓流范畴。草地坡面的Darcv-weisbach和曼宁阻力系数随草地盖度的增大而增大,其值均大于裸地坡面相应的阻力系数。     

黄土高塬沟壑区两种牧草蓄水保土效果试验

为了分析黄土高塬沟壑区牧草对蓄水保土的作用,在南小河沟范家山设置了牧场草区、金皇后苜蓿区和对比区,并进行了径流试验,观测了各小区的径流量、含沙量、冲刷量、土壤含水率和耗水强度等。结果表明:牧场草区、金皇后苜蓿区的径流量、含沙量、冲刷量均比对比区小,牧场草区、金皇后苜蓿区比对比区径流含沙量分别减少36.09%5、5.65%,牧场草区、金皇后苜蓿区冲刷量比对比区分别减少53.32%6、9.93%。牧场草区、金皇后苜蓿区耗水强度与对比区相同,但土壤含水率比对比区大。     

雨强和地表糙度对坡面微地形及侵蚀的影响

地表糙度是影响坡面侵蚀产沙的重要因素之一,以往研究多关注糙度对坡面产流产沙特征的影响,而较少关注不同糙度条件下坡面微地形变化和侵蚀产沙的关系。通过人工模拟降雨试验,结合Photoscan技术研究了不同雨强和地表糙度对坡面微地形及产流产沙的影响。结果表明:在试验条件下,降雨后光滑坡面和粗糙坡面4个微地形因子(地表糙度、地形起伏度、地表切割度、洼地蓄积量)数值均减小,且有随雨强增大,其减幅增大的趋势;相同雨强和降雨历时条件下,粗糙坡面微地形因子变化幅度大于光滑坡面,微地形因子变化量与侵蚀产沙量呈明显正相关;与光滑地表相比,粗糙地表只在降雨初期能有效减少产流,随着降雨时间延长,2种坡面的产流率趋于一致;在试验选取的4个雨强条件下,粗糙坡面和光滑坡面产流率均呈现先增大后趋于稳定的趋势。粗糙坡面产沙率和产流率变化规律一致,但光滑坡面产沙率表现出在产流初期迅速增大,而后呈降低并趋于稳定的趋势。研究结果可为揭示坡面土壤侵蚀机理和建立坡面侵蚀产沙模型提供参考。     

粗糙度对坡面侵蚀及泥沙分选性影响试验研究

为进一步揭示土壤侵蚀的内在规律,以某一试验小区为例,通过模拟不同地表粗糙度,分析了不同雨强条件下的坡面侵蚀产沙及泥沙颗粒粒径变化特征。结果表明:相同雨强和降雨历时下,粗糙度对坡面径流率、水流功率、径流含沙量和产沙率有显著影响;侵蚀泥沙的搬运形式与雨强和粗糙度均有关,而不同泥沙颗粒搬运方式是引起不同粗糙度坡面侵蚀产沙分异的重要原因。因此,坡面侵蚀产沙模型中应综合考虑地表粗糙度和泥沙粒径信息。研究成果可为水土保持规划设计和水土保持措施优化配置提供一定依据。     

不同因素对重庆紫色土坡面细沟侵蚀产沙过程的影响研究

为揭示重庆紫色土坡面细沟形态、降雨强度和坡度对侵蚀产沙过程的影响,通过室内模拟人工降雨试验,定量分析不同降雨强度、不同坡度、细沟形态变化和不同降雨方式对细沟侵蚀产沙过程的影响,探讨细沟侵蚀强度在不同试验条件下的变化特征。结果表明：重庆紫色土坡面细沟侵蚀径流量和产沙量均随着坡度和降雨强度的增加而增加;坡面的水沙过程与细沟在形成和发育时关系密切,产沙量和侵蚀速率与细沟形态参数有显著的对数关系（r＞0.7）。研究结果可以为紫色土耕地细沟侵蚀防治提供理论支持。     

三种土壤质地工程堆积体坡面流速及产沙特征

生产建设项目工程堆积体由于土壤质地、砾石质量分数差异较大,导致侵蚀过程流速及产沙特性发生变化。通过人工模拟降雨试验,研究砂土、壤土及黏土3种土壤质地堆积体的流速与产沙特性。结果表明:①堆积体坡面流速在产流开始3 min内递增,随后趋于稳定;②小雨强时砂土堆积体侵蚀主要发生在产流的中后期,壤土堆积体发生在产流前期和中期,而黏土堆积体的侵蚀发生在整个降雨过程,21 min后的累计产沙量占次降雨总产沙量砂土、壤土和黏土堆积体分别为52.3%~95.6%、29.6%~44.9%和42.1%~50.0%;③产流历时、雨强与径流率、入渗率、流速、产沙率均呈显著相关性;④雨强增加1.5~2.0倍,3种土质堆积体侵蚀量增大1.2~39.8倍。相同雨强下砂土堆积体侵蚀量是壤土的6.0~6.3倍,是黏土的3.2~3.5倍;相同砾石质量分数下砂土堆积体侵蚀量分别是壤土和黏土的5.0~9.8倍和2.7~3.8倍。研究成果对于明确含砾石堆积体侵蚀过程机理具有重要意义,并为建立堆积体侵蚀预报模型奠定基础。     

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。     

紫色土坡面壤中流形成与坡面侵蚀产沙关系试验研究

 采用人工模拟降雨法,在长5.0 m、宽1.5 m、6个不同坡度（10°,15°,20°,25°,30°,35°）的径流小区上,通过3个不同降雨强度（1.0,1.5,1.8 mm/min）,对紫色土坡面产流形式及侵蚀产沙关系进行了模拟试验研究。结果表明：紫色土坡面总径流主要由地表径流和壤中流两种形式组成,地表径流和壤中流在总降雨量中的比例随雨强和坡度的不同而发生变化,在相同坡度情况下,壤中流占总降雨量的比例随雨强的减小而增大,在雨强相似的条件下,壤中流占总降雨量的比例随坡度的增大而增大。普遍存在的壤中流在土壤侵蚀尤其是重力侵蚀中起到了相当重要的促发作用,甚至由壤中流促发的侵蚀量要远远高于片蚀、沟蚀等坡面侵蚀形式,这与以往研究表明的长江流域坡面侵蚀以面蚀为主的结论有所不同。     

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。