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。     

黄土坡面侵蚀产沙分配及其与降雨特征关系的研究

本文根据天然降雨径流小区资料,研究了陕北黄土丘陵区坡面不同侵蚀带的产沙分配,以及降雨因素对其影响.结果表明,细沟浅沟侵蚀带是沟间地泥沙的主要来源;各侵蚀带产沙量随雨量、雨强的变化趋势一致,但在不同强度级降雨下,各侵蚀带产沙盈随雨强变化的幅度相差很大.经分析得出了各侵蚀带侵蚀量与30min最大雨强的关系模型,提出了不同侵蚀带侵蚀发生的临界雨量和临界雨强值,以及反映雨强影响作用规律的两个特殊雨强值.     

植被格局对坡面产流产沙影响的试验研究

利用人工模拟降雨试验,在不同植被格局的坡面上,研究了坡面不同植被格局对入渗、产流产沙的影响,结果表明:在小雨强下,不同植被格局的稳渗率大小差别较大;随着雨强的增大,不同植被格局的稳渗率差别逐渐减小。五种不同植被格局在不同雨强下的坡面上都在五分钟内达到稳渗。五种植被格局坡面累积产沙量的差异随着雨强的增大而增大,说明不同植被格局的确能够影响坡面植被的减沙减蚀作用。     

坡面植被对径流的减流减沙作用机理及试验研究

坡面上的植被斑块和裸地斑块会对坡面产流产沙量产生较大影响.本文设计了两种坡面植被格局,分别模拟了原生植被坡面在开发初期和末期的状态,采用不同流量进行冲刷实验,结果表明草地景观中的裸地斑块和裸地中的草地斑块对坡面径流流量的影响均小于其对于坡面产沙的影响.裸地景观中的植被斑块减沙能力取决于植被带拦截次数,而植被景观中的裸地斑块增加产沙的能力取决于裸地斑块的顺坡长度.因此为了减少坡面土壤流失,在对原始土地进行开发时,应尽量沿等高线开发,减少顺坡长度.对于已经大面积开发的土地,应在沿等高线方向尽可能短距离内重复设置植被带,达到有效拦截泥沙的作用.     

植被影响下的坡面水力侵蚀研究进展

介绍了植物根部对土壤特性影响、植物冠部对降雨击溅影响和植物茎部对径流影响等坡面水力侵蚀研究的进展情况。认为目前对植被影响下的坡面水力侵蚀的研究还存在试验观测和数据分析困难、土壤的抗冲性和抗蚀性耦合难以单独剥离出来、对植物冠部消能减蚀作用了解较少、试验观测数据难以精细化等问题。提出应加强从植被角度对坡面水力侵蚀进行系统的、机制性的研究,并应重视对试验测量设备和手段的提升。     

坡长在坡面侵蚀产沙过程中的作用

通过对陕西北部子洲径流站坡长分别为20m,40m,60m径流小区实际观测资料的分析,揭示出坡长在黄土高原丘陵沟壑区的坡面侵蚀产沙过程中的一些规律和侵蚀机理.当径流小区坡面产流量相同时.20m坡长小区单位面积侵蚀率最大,随坡长增加,侵蚀率递减.当实测的降雨条件类似时,虽然累积径流量,侵蚀产沙量随坡长增加而增加,但一般在20～40m坡段,径流系数最大,单位面积侵蚀率最高.当坡长为60m左右时,水流含沙量基本趋于稳定.当最大30min雨强较小时,会出现“径流退化”现象.     

黑龙江省坡面侵蚀成因与极值区形成机理

侵蚀产沙是指流域坡面上的松散颗粒堆积体与所含的气体及水份被侵蚀、搬运至河道形成悬移质少的全过程，研究土壤侵蚀的成因，吸共影响因素，分析土壤侵蚀理和发展规律，是制定流域水保措施，计算水库及河道瘀积量的重型依据。     

植被坡面产流特征及其侵蚀动力研究进展

植被覆盖变化状况直接影响流域水文过程,通过对黄土高原植被坡面产流特性已有研究成果进行总结,以期为评价植被对水沙调控的作用提供参考。从黄土高原生态建设和水土保持效益评价的需求出发,回顾了植被作用下坡面产流特征和侵蚀动力学特性研究的主要进展,包括植被增强土壤入渗能力和减缓径流的作用、植被对坡面产流的影响、植被作用下坡面流侵蚀动力学特性;明确了需进一步深化研究的主要方向,包括植被作用下坡面降雨-入渗非线性过程、坡面产流机制发生胁变的被覆临界、不同产流机制的侵蚀动力参数特性等。     

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。     

影响坡面水土流失的降雨因素

黑龙江省水保科技人员以水保所试验场1985年～1989年5年实际观测的径流小区资料为基础，采用统计分析和回归分析的方法，探讨了降雨类型、降雨强度、降雨动能、降雨侵蚀力对坡面水土流失的关系及其影响，取得了一定成果。黑龙江水土保持科学研究所试验场位于黑龙江省宾县城西5公里处，属张广才岭西麓余脉，北纬45°45’，东经127°26’，地貌类型为低山丘陵，海拔高度在177米一210米之间，相对高差30米左右。该地区属于寒温带半干旱半湿润季风区。小区设在试验场坡耕地上，坡向南，小区面积20米X2米，坡度5°，4次重复，按顺序排列，无植被…     

大孔隙坡面产汇流及侵蚀试验

文章在介绍大孔隙坡面产汇流及侵蚀试验设计、试验布置和试验中遇到的问题的基础上。利用实验室中人工降雨装置,对含有大孔隙结构和无大孔隙结构的可变坡土槽进行降雨对比试验,并分析大孔隙对坡面产汇流和坡面侵蚀的影响。     

单元坡面汇流过程研究

随着计算机和GIS技术的不断发展与应用,分布式水文模型,特别是流域分布式暴雨—径流模型,已成为研究的热点。但是,该模型模拟水文过程的峰现时间普遍存在滞后现象,如何提高分布式暴雨—径流模型模拟峰现时间精度是目前研究的难点。本文通过实验室模拟实验,得到了不同雨强落至不同坡度下垫面上的单元坡面汇流过程曲线,在霍顿汇流模型基础上,提出新的水面线方程,改进了霍顿汇流模型,从而为修正流域分布式暴雨—径流模型,进一步模拟水文过程并为比较准确预报峰现时间提供了实验基础和理论依据。     

雨型对东北黑土区坡耕地土壤侵蚀影响的试验研究

降雨雨型对土壤侵蚀过程有重要的影响,也是当前土壤侵蚀研究的热点之一。通过野外原位人工模拟降雨试验,设计了次降雨中平均降雨强度、总降雨量相同的4种不同降雨雨型(均匀型:降雨强度为60mm/h;峰值型:降雨强度分布为30-90-60mm/h;延迟型:降雨强度分布为60-30-90mm/h;减弱型:降雨强度分布为90-60-30mm/h),研究降雨雨型变化对东北黑土区坡耕地土壤侵蚀的影响。结果表明:各雨型条件下休闲坡耕地径流总量的大小顺序为延迟型>减弱性>均匀型>峰值型,而土壤侵蚀总量的大小顺序为减弱型>均匀型>延迟型>峰值型。延迟型雨型的坡面径流总量是其它雨型的1.02~1.45倍,减弱型降雨的侵蚀总量分别是均匀型、延迟型和峰值型的1.03、1.36和2.68倍。同一雨强在不同降雨雨型中出现的位置不同,其产生的坡面径流量和侵蚀量对坡面总径流量、总侵蚀量的贡献率也不同,分布在降雨雨型起始位置的雨强对坡面径流量的贡献率最小;除30mm/h降雨强度外,分布在降雨雨型起始位置的雨强对坡面侵蚀的贡献率最大。研究还发现,试验设计中减弱型降雨雨型与东北黑土区夏季主要侵蚀雨型特点类似,是造成东北黑土区坡耕地土壤侵蚀相对严重的主要雨型。     

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。     

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。     

土壤侵蚀与地表坡度关系研究

本文阐述了坡度影响土壤侵蚀机理，并对土壤侵蚀临界坡度进行了初步探讨，分析其存在的原因，指出临界坡度与土壤内在性质、植被、泥沙粒径、降雨特性、入渗等因素有关，并不是一个常数。最后结合小区径流场试验资料分析了坡度对土壤侵蚀的影响。     

黄土地区公路边坡降雨侵蚀灾害易损性评价

针对黄土地区公路边坡受降雨侵蚀破坏较为频繁的情况,将降雨侵蚀灾害作为一个单独的灾种,阐述黄土边坡降雨侵蚀破坏机理。降雨侵蚀破坏的偶然成分很少,边坡抗灾能力受到威胁的程度需要提前预测,使工程提前采取相应措施。研究建立黄土地区公路边坡降雨侵蚀灾害易损性的评价方法和评价流程,采用侵蚀模数作为评价指标,通过分析USLE水土流失方程中各因子的取值和计算方法,计算某黄土地区的侵蚀模数,根据易损性等级的划分分析出边坡受降雨侵蚀的易损性和抗灾能力,发出预警信息,以便及时采取预防措施,减少和控制灾害的发生。     

人工降雨条件下土工格室抗侵蚀性能试验研究

对长江以南低山丘陵区红壤土岸坡抗侵蚀性能开展定量研究具有重要意义。通过边坡模型实验,在人工降雨条件下对红壤土土工格室护岸进行了不同坡度、不同降雨强度及不同格室类型的降雨冲刷试验,对不同格室的抗侵蚀性能进行了定量分析。结果表明:在该试验降雨条件下,土工格室抗侵蚀性良好,对红壤土边坡的降雨冲刷防护效果明显,可在工程实践中推广应用。