基于通径分析和灰色关联理论的坡面产流产沙影响因子分析

基于坡面不同植被措施下多场室外人工模拟降雨试验,采用通径分析和灰色关联理论研究了植被、降雨及下垫面等因素对坡面次降雨径流总量和泥沙总量的不同影响作用。结果表明:1)通径分析与灰色关联分析结果基本一致;2)降雨强度、植被覆盖度和土壤前期含水量是影响坡面次降雨径流总量的3个最重要因子,其次分别为植被类型、降雨历时、植被生长阶段和坡度;3)植被覆盖度和降雨强度是影响次降雨泥沙总量最重要的两个因子,降雨历时对泥沙总量的影响作用最小。     

GIS在南京市土壤侵蚀监测中的应用

土壤侵蚀的定量监测是水土保持防治的基础工作.介绍了土壤侵蚀各影响因子降雨侵蚀力因子R,土壤可侵蚀性因子K,坡度坡长因子SL,植被覆盖C和保土措施因子P的计算方法,运用自主研制的南京市水土保持地理信息系统(GIS)结合监测数学模型,对其在南京市2000年土壤侵蚀监测中的应用进行了案例分析,得出南京市2000年轻度以上(含轻度)土壤侵蚀面积1 307.3 km2,年土壤侵蚀总量332.6万t,年均侵蚀模数2 544 t/(km2.a.),最后展望了土壤侵蚀定量监测和预测的广阔前景.     

生草覆盖条件下不同降雨强度对紫色土坡面侵蚀产沙的影响

造林种草,增加植被覆盖度是防止土壤侵蚀的重要措施.通过人工模拟降雨试验,探讨生草覆盖下紫色土坡面侵蚀产沙的动态变化.结果表明,有生草覆盖的坡面径流含沙量较裸地的径流含沙量更快达到稳定状态;坡面侵蚀产沙率随覆盖度增加呈指数型递减,且坡下种草的减沙效果最好;覆盖度与降雨强度对坡面侵蚀产沙量的影响存在对比消长关系,但生草覆盖度对产沙量的影响小于降雨强度的变化对产沙量的影响.     

人工降雨条件下紫色土养分流失特点的试验研究

研究了在人工降雨条件下坡地紫色土的土壤侵蚀及养分流失的特点。结果表明:养分流失与土壤侵蚀密切相关,影响土壤侵蚀的因素也影响养分流失,如植被、降雨强度,坡度等;侵蚀泥沙中养分含量比表土高;施用肥料在降雨过程中大多数易流失,但紫色土对肥料有一定的截留。     

植被对红壤坡面侵蚀影响的试验研究

考虑种植草本植被时红壤坡面的侵蚀情况,采用室内人工模拟降雨的方法,在强降雨(雨强2.0 mm/min)、短历时(30 min)情况下,研究不同坡度、不同植被覆盖度下红壤坡面抗侵蚀效应。结果表明:当植被覆盖度40%时,随着植被覆盖度的增加,侵蚀量迅速降低,当植被覆盖度60%时,侵蚀量减小趋于平缓,故本研究的临界植被覆盖度为40%~60%;对于不同植被覆盖度的红壤坡面,其临界坡度也发生了变化,当植被覆盖度40%时,临界坡度较裸露坡面逐渐减小,当植被覆盖度60%时,随着坡度的增加侵蚀量缓慢递增,试验中没有出现临界坡度。分析其原因,指出临界坡度是土壤内在性质、植被特性、降雨等因素综合作用的结果,并不是一个常数。     

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。     

植被对坡面汇流时间影响的试验研究

引发暴雨山洪的主要因素除大气降水特性以外还与下垫面森林植被状况有着密切的关系,流域植被对坡面汇流时间有着直接的影响。目前应用最为广泛的坡面汇流时间公式,以坡面长度、综合糙率、有效降雨强度及坡度的恒定指数形式表征其对汇流时间的影响,而植被对汇流时间的影响是隐含在综合糙率之中,从而无法直接利用有关植被的高精度遥感资料。本研究基于不同下垫面情况下不同坡度、不同雨强的坡面汇流系列试验,深入分析植被对坡面汇流时间的影响,引入植被覆盖度因子,结合统计分析方法,建立植被与坡面汇流时间的关系。研究结果表明:植被的种类(草或灌木)对坡面汇流时间影响存在一定差异,草植被下的坡面汇流时间大于相应条件灌木植被下的坡面汇流时间;植被覆盖度(草或灌木)对坡面汇流时间存在显著影响,坡面汇流时间随植被覆盖度的增大出现明显的增加;降雨强度、坡度对坡面汇流时间的影响也较为显著,坡面汇流时间随雨强及坡度的增大而出现明显的减小;草及灌木植被覆盖度指数随坡度及雨强变化规律基本相似,总体上草植被覆盖度指数略大于灌木植被覆盖度指数。随着雨强增大,植被覆盖度指数减小趋势较为明显;随着坡度变缓,植被覆盖度指数有所增大。本研究将植被因子从综合糙率中剥离出来,便于融合植被遥感数据,从而提高坡面汇流时间的计算精度。     

黄土坡面退水及其氮污染试验研究

坡面退水及其污染物负荷是研究坡地水文过程和污染物迁移机理的重要组成部分.通过室内模拟降雨试验,分析了黄土坡面退水情况及降雨因素、地形地貌和农业管理措施对退水的影响,同时从降雨-径流-土壤相互作用角度探讨了退水矿质氮的浓度和负荷量.结果表明:①黄土坡面退水以地表径流为主,退水时间、退水量和退水强度远小于降雨期地表产流;②降雨强度、地表覆盖(牧草和秸秆覆盖)和地形地貌(坡度和坡长)对坡面退水影响较大,降雨期和退水期的产流强度均与雨强呈对数增加趋势;③降雨停止后,坡面径流的流速减小,与土壤相互作用时间较长,致使退水矿质氮浓度普遍高于降雨结束时径流矿质氮浓度,坡长越长越明显;④坡面退水矿质氮流失以NO3--N为主,NH4 -N流失量较低.     

基于运动波壤中流理论与无限边坡稳定分析理论的滑坡预测模型

滑坡往往发生在强降雨时期的陡峭山坡区域,建立滑坡预警模型是山坡地防灾重要策略之一。论文结合山坡运动波壤中流理论与无限边坡稳定分析理论,构建了降雨型浅层滑坡的预警模型。将模型应用于台湾高雄市那玛夏区达喀尔努瓦里,研究发现在莫拉克台风期间滑坡发生的预测位置与卫星影像图所得到的结果一致,率定的土壤参数物理意义明显,说明此模型具有一定的可靠性。同时研究了双峰降雨过程中坡面安全系数的变化,随着降雨量增大,壤中流流量快速增大,出口处饱和水位快速上升,坡面安全系数快速减小;当降雨量减少时,土壤排水速率大于降雨强度,饱和水位缓慢下降,安全系数缓慢增大至天然状态条件下的安全系数。此外,为了研究对称双峰降雨条件下表层土壤厚度对坡面稳定性的影响,对设计坡面进行降雨径流模拟与稳定性分析。结果显示土壤厚度增大,坡面安全系数减小。在两种不同的雨型条件下,在先小后大的降雨条件下土壤汇集的水量较多,发生滑坡的可能性增大。上述土壤蓄水机制的研究,可以为滑坡预警模型提供物理依据。     

黑土侵蚀坡积过程分析

黑土侵蚀过程受到地质、地貌、气候、土壤、植被等自然因子的综合影响,人类活动对生态平衡的破坏而加速了土壤侵蚀过程,通过对海伦前进小流域坡积发育历史、地层序列的有机碳、腐殖质组分变化的研究,分析海伦前进小流域的土壤侵蚀发生规律.结果表明:剖面1在85 cm以上有明显的坡积后的沉积过程;剖面2坡积层次出现在27 cm以上;剖面3土壤侵蚀过程中第1次的坡积沉积过程发生在85～120 cm处,现代侵蚀发生在土壤表层.