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。     

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。     

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。     

淮北平原砂姜黑土区坡面产流产沙规律试验模拟

针对淮北地区砂姜黑土土壤侵蚀的问题,利用五道沟实验站人工模拟降雨试验场,开展了三个雨强(40mm/h、60mm/h、80mm/h)及三个坡度(5°、10°、15°)产流产沙实验。结果表明:产流量随降雨历时表现为前期快速增大,中期缓慢增大,后期平稳,其中5°40mm/h产流量整体呈缓慢增长趋势,雨强60mm/h、80mm/h,坡度10°、15°,产流量随坡度增大而基本相同;产沙量随雨强和坡度增大而增大,其中雨强80mm/h,坡度10°、15°在降雨后期产沙量相近;不同坡度,累计产流量、产沙量随降雨时间变化关系呈线性函数关系(R~2 0.97)。     

模拟上方来水对工程开挖面冲刷的试验研究

工程开挖面是生产建设项目水土流失的主要来源之一,开挖面下垫面改变剧烈,产生的水土流失既有传统水土流失的共性,又有其自身的特殊性。其中有汇水影响开挖面占总开挖面数量的94%。通过人工开挖坡面小区及放水冲刷试验模拟汇水影响,研究上方来水条件下开挖面水土流失规律,以期为开挖边坡水土流失预测及防治提供理论基础和科学依据。结果显示:放水冲刷试验过程中基本没有初损历时,径流系数普遍偏大;侵蚀外营力放水流量、下垫面因素坡度、坡长等对开挖面土壤侵蚀均有重要的影响,均与单位面积土壤流失量呈极显著相关;新旧开挖面土壤流失量差异显著,其倍数与坡度呈极显著幂函数负相关关系;随放水流量增大,各小区径流量、单位面积产沙量均呈增大趋势;同一放水流量,不同坡长小区产流产沙差异不明显;同一放水流量,不同坡度小区之间单位面积产沙量差异显著,但径流量差异不明显。     

矿山边坡坡度对降雨入渗与侵蚀过程影响试验

以河南省焦作市某矿山边坡为例,利用人工模拟降雨试验研究了矿山边坡坡度对降雨入渗及产流侵蚀过程的影响。试验结果表明:雨强对入渗过程有重要影响,雨强在120~180 mm/h变化时,平均入渗率随雨强增大而增大,并随时间逐渐减小;坡度为20°~45°范围内,随边坡坡度减小,平均入渗率呈增大趋势,压实度增大,土壤孔隙率减小,入渗能力减小;土壤侵蚀量与土壤侵蚀模数随降雨强度增大而增大,侵蚀模数在边坡35°处出现较大转折;随着边坡坡度增大,浸润锋入渗边坡的速率增大,坡度越大浸润锋向坡底发展的速率越大。     

不同坡度不同雨强下的棕壤坡面侵蚀特征研究

文章以北票市白石水库库区土壤为例，通过降雨模拟试验探讨了不同坡度不同雨强下棕壤坡面的产流、产沙特征。研究发现：(1)雨强相同条件下，坡度越大则初始产流时间越短，径流量也越大；坡度相同条件下，坡面径流量及初始产流时间差异均随着雨强的增加而减小。(2)随坡度增加棕壤坡面产沙量逐渐增大，坡度为20°时坡面产沙呈明显波动变化，研究成果可为棕壤水土流失预测及水保措施的合理布设提供一定参考。     

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%。     

喀斯特原生马尾松林下地表径流与土壤侵蚀效应

探索喀斯特马尾松原生林地表径流和土壤侵蚀的的变化规律,对该区的植被类型的水土资源保护利用及生态恢复有着重要的启示意义。利用野外人工模拟降雨实验,在尾松原生林里设置不同坡度(15°、20°和25°)径流小区,监测不同雨强(60、90、120 mm/h)下径流和泥沙量的变化。结果表明,喀斯特马尾松土壤的持水率在短时间内较难达到完全饱和;在不同雨强、坡度的条件下,马尾松地表侵蚀产流产沙特征差异明显;相同条件下,产沙量随着雨强及坡度的增大而增大;但产流量在坡度一定时,90 mm/h雨强的累积及总径流量明显高于60、120 mm/h的雨强;不同降雨强度对小于25°坡面的累积径流量影响较小,但当雨强≥90 mm/h,坡面≥25°时累积径流量变化明显。     

基于人工模拟降雨的黄潮土坡面侵蚀规律研究

为探讨不同坡度和雨强条件黄潮土坡面侵蚀及入渗规律,采用人工模拟降雨实验方法,选择4种坡度和3种雨强坡面产流量、侵蚀量和土壤入渗实验研究.结果表明,相同雨强坡面产流量随着坡度的增加先增大后减小,坡度9°时产流量最大.40 mm/h雨强坡面侵蚀量随坡度的增加而逐渐增大,60、80 mm/h时侵蚀量随坡度增加表现为先增大而后...     

重庆市典型下垫面 ＳＣＳ-ＣＮ模型基于坡度修正的径流曲线数优化

以重庆市渝北区和巴南区的典型下垫面为研究对象,基于ＳＣＳ-ＣＮ模型原理和坡度修正公式,通过开展人工模拟降雨实验,优化了不同植被覆盖程度的紫色土和黄壤下垫面在不同坡度（5°、10°、15°和20°）下的ＣＮ值,同时采用模型评价参数对优化前后的模型预测精度进行对比。结果表明:地形坡度变化对径流深有显著影响,地表径流深随坡度的增大大体呈现增加的趋势。同一类型下垫面的ＣＮ值随坡度的增大而增大,同一坡度下的ＣＮ值存在黄壤＞紫色土,自然草地（稀疏）＞自然草地（浓稠）。从模型评价参数来看,由Ｈｕａｎｇ坡度修正公式修正后的模型效率系数最高且平均相对误差最小。因此,在山地城市应用ＳＣＳ-ＣＮ模型时,建议使用Ｈｕａｎｇ坡度修正公式对ＣＮ值进行优化,以便更精准地预测径流。     

工程开挖面特征及土壤流失量快速监测方法探讨

工程开挖面是人为水土流失的主要来源之一,准确、快速监测工程开挖面水土流失量具有重要的现实意义。在对全国四大片区不同工程类型开挖面调查的基础上,提出开挖面分类体系,根据下垫面物质分异特征,分均质面和非均质面,根据有无汇水影响,可进一步分为有汇水影响开挖面和无汇水影响开挖面。开挖面下垫面一般紧实度高,干密度大,坡度大多在30°～70°,坡长主要为10 m左右,开挖时间大多在2 a之内。经分析推导,界定开挖面土壤流失量的监测精度为t,水土流失形式主要为沟蚀。综合开挖面特征及水土流失特点,确定工程开挖面土壤流失量监测重点对象为有汇水影响、出现沟蚀、2 a内的开挖面已发生的土壤流失量。在综合比较现有监测技术方法的基础上,提出开挖面土壤流失量快速监测最宜采取三维激光扫描仪。     

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。     

Experimental Study on Slope Runoff,Erosion and Sediment under Different Vegetation Types

The relationships between precipitation, vegetation and erosion are important yet unresolved issues in the field of earth surface processes. Vegetation plays an important role in controlling soil erosion. Through field simulated rainfall experiments, we analyzed the characteristics, regulation of, and correlation among the slope rainfall-infiltration-runoff, erosion and sediment under different vegetation types. The results showed that the forest effectively improved soil structure, had stronger runoff and sediment regulation and was influenced less by rainfall intensity than those under other vegetative conditions. In addition, the efficiency and pattern of the regulation of runoff and sediment varied with vegetation types as did the mechanism of action. The soil and water conservation function of forest was water storage and sediment reduction by plant root systems to reduce erosion power, increase infiltration, decrease runoff and reduce flow speed. The function of grassland was direct sediment interception based on surface vegetation canopy for runoff and sediment regulation. The root contribution to runoff and sediment reduction was relatively greater than the shoot contribution under forest conditions, whereas, the effect of shoots and roots on soil loss was almost equivalent under grassland conditions. The different spatial structures of vegetation affected runoff and sediment regulation in different ways, and plant root systems were crucial for soil and water conservation. The cumulative sediment yield of the slopes increased as a statistically significant power function of cumulative runoff. The coefficient and curve shape of function were dependent on vegetation type, soil properties, rainfall intensity and surface roughness. The process of slope runoff and sediment was divided into development, active and stable stages. These stages correlated with each other to constitute a complete rainfall-runoff and erosion-sediment process, which exhibited their own features at each stage. This study furthers understanding of the relationships between vegetation, soil erosion and precipitation.     

紫色土坡面径流与侵蚀特征模拟试验研究

应用人工模拟降雨试验,对紫色土坡面径流与侵蚀特征进行了模拟试验研究。结果表明：紫色土坡面初始产流时间随着雨强的增大而减少,且在小雨强下坡度对初始产流时间的影响显著;紫色土坡面径流总量有随坡度和雨强的增加而增大的趋势,坡度较大时,雨强对径流总量影响不明显;紫色土坡面侵蚀总量随坡度和雨强的增大而增大,１０°、１５°、２０°坡的侵蚀量较大,在３１０６．０３～８１１７．０９ｇ之间,故应在坡度≥１０°的坡地上实施有效的水土保持措施。     

人工降雨和放水冲刷试验下红壤坡面径流与泥沙特征分析

南方红壤丘陵区是我国水土流失最严重的区域之一,严重的水土流失会导致土壤退化,也会影响农业生产的可持续发展,因此,研究红壤坡面侵蚀规律对南方红壤丘陵区水土流失防治意义重大。以红壤坡面为研究对象,应用人工降雨和放水冲刷试验,选择5°,10°,15°,20°四个坡度,设计0.8,1.2,2.1,2.6 mm/min四种降雨强度(相对应的放水流量分别为1.4,3.0,5.7,7.0 L/min),对红壤坡面的径流和泥沙特征进行了研究。结果表明:2种试验条件下,红壤坡面初始产流时间均随着坡度和降雨强度(放水流量)的增大而减小,尤以5°坡和0.80 mm/min降雨强度(1.40 L/min放水流量)下变化幅度最为明显,且在坡度较小时(5°和10°),人工降雨试验产流快;2种试验条件下红壤坡面径流量稳定时间为15~20 min,人工降雨试验红壤坡面泥沙量稳定时间为10~15 min,放水冲刷试验红壤坡面泥沙量稳定时间为15~20 min;径流和产沙总量随降雨强度(放水流量)和坡度增加而增大,在降雨强度(放水流量)和坡度较小时变化幅度较大;降雨试验的径流总量超过放水试验,产沙总量在降雨强度(放水流量)和坡度较小时,放水试验多,但随着降雨强度(放水流量)和坡度的增加,降雨试验多;5°坡在不同的降雨强度和放水流量下,径流和泥沙总量变化幅度最大,故应重视5°坡的水土流失预防。研究结果有助于全面了解红壤侵蚀规律,并为南方红壤丘陵区开展土壤侵蚀治理提供数据支撑。     

南水北调中线水源区植被恢复的产流产沙效应初步研究

选择南水北调水源区典型小流域,在坡耕地、经果林、退化矮林、荒草地和马尾松林 5 种土地利用类型上建立径流小区,观测不同土地利用类型产流产沙规律及其受不同坡度的影响。研究结果初步表明：高强度、短历时降雨过程是南水北调中线水源区水土流失的主要动力;在 5 种土地利用类型中,经果林和坡耕地产流产沙量最大,因此,除了加强坡耕地治理外,控制经果林水土流失也是南水北调中线水源区植被恢复的重点。     

PAM 对扰动红壤水动力学过程的影响研究

为比较施加 PAM 后坡面水动力学过程的差异,采用人工模拟降雨试验,分析了不同雨强、不同坡度、不同土壤处理后的径流剪切力、水流功率和水流动能与坡面输沙率之间的关系。结果表明 : 土壤分离速率与径流剪切力、水流功率和水流动能 3 个水力参数之间均具有良好的线性正相关关系;施加 PAM 后红壤扰动土临界剪切力由 0.77Pa 增加到1.47 Pa ,临界水流功率由 0.182 4N/(m·s) 增加到 0.367 6N/(m·s) ,临界水流动能由 0.301 8 J 增加到 1.115 5 J ;水流功率是其中描述土壤分离速率的最好参数,其复相关系数明显好于径流剪切力、水流动能与土壤分离速率的关系。     

不同植被密度下坡面径流能量变化试验研究

为了解坡面水蚀规律，并从根本上研究水土保持机理，通过室内水槽试验模拟在不同种植密度下坡面径流在坡面上的能量变化。分析了自然种植密度下5个坡位处径流断面能量随坡长、流量、坡度的变化规律。对比了不同断面能量在4种坡度、3种种植密度及种植方式下（单排行带式、加密平均分布行带式及加密间隔分布行带式）的变化特点，得出不同坡度、流量条件下合理的种植方式。为水土侵蚀防护和保护工作提供理论依据。