坡面植被分布对降雨侵蚀的影响研究

在黄土高原约15°的自然荒草坡面上,对两个坡面小区进行野外模拟降雨实验,其中一个从坡顶向坡底逐渐破坏地表植被和结皮,另一个从坡底向坡顶逐渐破坏地表植被和结皮,分别对破坏过程中各种植被面积下的降雨产流产沙量进行比较,结果认为:在相同面积条件下,位于坡底的植被比位于坡顶的植被保水作用高2.4倍,保土作用高2.8倍;随着植被面积的减少,坡面产流量和产沙量呈不均匀的增加趋势,在不同的植被面积变化范围,坡面产流量和产沙量的增幅不同。     

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。     

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。     

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。     

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。     

坡面土壤颗粒组成对雨强和坡度变化的响应研究

土壤颗粒组成对坡面产流、产沙有着重要影响。为了研究黄土坡面土壤颗粒组成对降雨强度和坡度变化的响应,开展了60、90、120mm/h降雨强度和10°、20°坡度组合条件下的降雨实验,并运用土壤颗粒组成的分形维数对坡面土壤颗粒的变化进行了量化。研究结果显示:所有实验场次降雨后坡面土壤颗粒组成均为砂粒含量上升,粉粒含量下降,而黏粒含量虽有下降,但变化很小;分形维数变化排序的结果反映出坡度变化对土壤粗化程度的影响大于雨强变化产生的影响;随着雨强的增加,不同坡度的坡面土壤颗粒组成变化趋势不一致,而同雨强条件下,随着坡度的增加,土壤颗粒组成变化趋势也不一致;土壤颗粒组成变化的趋势不一致现象提示可能存在影响坡面土壤颗粒组成变化的临界坡度或者临界雨强,有必要开展坡面土壤颗粒组成变化临界条件及其作用机理的研究。     

坡面颗粒侵蚀的水力学机理

坡面流作用下的颗粒侵蚀不仅导致严重的水土流失,同时也可能诱发严重的重力地质灾害如滑坡、泥石流等。研究其发生发展的机理以及内部理论规律对减灾防灾具有至关重要的作用。以水动力学公式为基础,从坡面颗粒侵蚀的水分环境角度入手,分析了浸泡状态下松散颗粒和固定颗粒的侵蚀机理,揭示坡面水流与坡面颗粒间的相互作用关系,给出各类型侵蚀发生所对应的临界条件。最后,通过实例计算验证了理论的合理性。     

红壤坡面侵蚀发生的临界条件

采用可移动式降雨侵蚀槽进行放水冲刷试验,研究了红壤坡面侵蚀产沙强度与坡面径流能耗的关系,并分析得到土壤侵蚀发生的临界平均径流能耗值.研究结果表明:运用能量守恒原理得出坡面径流能耗,在4种不同坡度条件下,径流能耗越大,坡面产沙强度也越大;在径流能耗相同的情况下,坡度越大,产沙强度越大;建立坡面产沙强度(Dr)与径流能耗(△E)之间的关系,两者存在良好的线性关系:Dr=2.842 5△E-15.172,可用此进行坡面产沙强度的估算;土壤侵蚀发生存在有一定的临界径流能耗,在试验研究的范围内,可得到红壤坡面侵蚀发生临界平均径流能耗为5.34J/min.     

坡面侵蚀临界坡度的研究

从地貌学的观点概化坡面和雨带的空间状态，借助岩层产状三要素描述和分析自然条件下的型在坡面上的受雨强度，在假定坡面水流冲刷能力与度与坡面垂向受雨强度成线性关系情况下，建立坡面水流以冲刷能力与各要素的关系，分析讨论均匀理想坡面上土壤侵蚀的临界坡度。     

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…     

考虑降雨空间分布的城市内涝对模式雨型响应特征分析

短历时暴雨是形成城市内涝的主要原因,其雨型对内涝致灾影响显著。以陕西省西咸新区沣西新城为研究区域,基于模式雨型设计了具有不同集中度的典型暴雨过程,并考虑了降雨空间分布的不均匀性,应用城市雨洪模型(GAST-SWMM耦合模型)对7种模式雨型在不同重现期下的致涝特征进行模拟分析。结果表明：(1)单峰雨型比双峰雨型具有更强的致涝性,雨峰为中后峰的单峰雨型致涝性更强,雨峰为中峰的单峰雨型在小于50 a重现期下淹没量最大,而在大于50 a重现期下雨峰为后峰的单峰雨型淹没量最大,100 a重现期下其淹没量较雨型Ⅳ增大6.58%;(2)双峰雨型中雨型Ⅴ的致涝性最强,在100 a重现期时,其淹没量较雨型靠前的单峰雨型增加1 912.42 m³;在大于20 a重现期时,雨型Ⅴ在中风险区的积水面积较雨峰靠前的单峰雨型增大1.81%～2.29%;(3)各雨型在高风险区的积水面积峰现时间随重现期的变化而不同,雨型Ⅵ的峰现时间始终在降雨结束时出现,雨型Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅶ的峰现时间随着重现期增大而提前;雨型Ⅰ、Ⅲ的峰现时间在小于20 a重现期时随着重现期增大,分别从105 min延后至120 m...     

煤炭开采区废弃物堆置体坡面侵蚀特征的研究

本研究通过野外布设坡面径流小区观测点量测，采用多年平均侵蚀模数来定量描述煤炭开采区废弃物堆置体坡面侵蚀强度。并通过模拟径流冲刷实验研究了煤矸石、自燃煤矸石、煤矸石覆土三种堆置形式坡面产流和产沙过程、侵蚀特征及抗冲性能。以此为依据，提出了煤矸石排放工艺和废弃物堆置体坡面侵蚀防治的一些见解。     

降雨条件下不同土壤类型的坡面径流侵蚀产沙试验研究

利用人工模拟降雨试验,研究我国最具代表的4种侵蚀性土壤,即红壤、紫色土、黑土和黄土,降雨雨强和坡度对坡面径流侵蚀产沙的影响以及坡面径流与侵蚀产沙的相关性,结果表明,4种土壤的坡面平均产沙强度均随降雨雨强和坡度的增大而增大,其抗侵蚀能力大小依次为紫色土、红壤、黑土和黄土;对人工模拟降雨试验坡面平均产沙强度进行二因素方差分析,计算所得的P值均小于0.05,说明降雨雨强和坡度对坡面侵蚀产沙强度的影响显著;分析4种土壤坡面侵蚀产沙与径流的关系,得出坡面产沙强度随径流强度的增大而增大,且两者之间存在较好的幂函数关系。     

降雨雨型对城市内涝的影响

为探究降雨雨型对城市内涝特征的影响,基于MIKE FLOOD平台,以郑州市金水区南部为研究区域,对不同重现期及3种单双峰雨型的设计降雨进行内涝过程场景推演,并对淹没量、淹没范围及淹没深度等量值进行对比分析。结果表明:在相同降雨历时及重现期下,相比于单峰型降雨,双峰型降雨具有更高的内涝风险等级;针对单峰型降雨,当重现期低于20a时,降雨雨峰越靠前产生的淹没情况越严重,当重现期高于20a时,降雨雨峰越靠后产生的淹没情况越严重;随着重现期的增加,单峰型和双峰型降雨所导致的内涝风险之间的差异在不断减小。     

不同类型坡面小区降雨径流污染特征初步分析

丹汉江流域是南水北调中线工程的重要水源区。本文对丹汉江水源区的商洛市商南县西河小流域14个径流小区,安康市汉滨区余姐河流域7个径流小区,共计21个径流小区自然降雨下的径流污染特征进行了试验研究。分析了径流小区在不同坡度和长度下的TN、TP以及COD等污染物流失特征。结果表明,坡度及长度均对污染物流失有不同程度的影响。其中随着坡度增大,营养物流失严重,而径流小区长度的增加同样会增加非点源污染物的浓度。     

甘肃泾川刺槐林地穿透雨对降雨的响应

利用2011年和2012年生长季甘肃省泾川县中沟小流域刺槐林地的穿透降雨观测资料,对不同地形/断面部位、不同坡向、不同坡位穿透雨的差异进行综合分析,结果显示:研究期间的林外降雨总量为1061.1 mm,穿透雨量占降雨量的百分比为73.0%~85.6%;对于单次降雨,刺槐林地穿透雨量与降雨量之间呈显著的三次多项式关系;地形/断面部位和坡向对穿透雨量的影响差异显著,而坡位的影响差异不显著,表现出流域空间尺度上林地穿透雨量的非均衡性。     

信江流域水沙变化及其对降雨侵蚀力的响应

信江流域是鄱阳湖的第三大入湖流量支流,其水沙变化直接影响鄱阳湖水文情势。本文基于信江流域7个气象站降雨资料和梅港水文站1960-2014年的径流和输沙资料,采用Mannn-Kendall非参数检验、双累积曲线等方法,研究了流域水沙变化及其对降雨侵蚀力的响应。结果表明：信江多年平均径流量为179.8×108m3,年际呈不显著的上升趋势（P>0.05）。多年平均输沙量为198.9×104t,年际呈极显著下降趋势（P<0.01）。多年平均降雨侵蚀力11 270MJ·mm/（hm2·h）,年际呈不显著的上升趋势。输沙量与降雨侵蚀力双累积关系曲线在1999年出现拐点,与基准期（1960-1998年）相比,变化期（1999-2014年）降雨侵蚀力使年均输沙量增加14.0×104t,对输沙量变化的影响程度为10.8%;人类活动导致年均输沙量减少143.5×104t,对输沙量变化的影响程度为-110.8%,二者综合作用导致输沙量减少。水库建设和大规模水土保持措施的实施是信江流域输沙量减少的主要原因,研究成果可为流域水土流失防治、水土资源利用提供参考。     

坡面侵蚀破坏对黄土边坡稳定性影响分析

分析了斜坡坡面遭受天然降水与人类活动的侵蚀破坏对坡体稳定性的影响,认为坡面裸露的黄土边坡在长期的雨水冲刷与入渗情况下,坡面侵蚀破坏成为滑动面位于土层中的黄土边坡渐进破坏的诱发与促进因素。并对其失稳机理进行了探讨。     

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.