降雨因素对紫色土坡地土壤侵蚀影响的试验研究

选择该地区水土流失主要动力条件降雨因素为切入点, 通过人工模拟降雨试验对紫色土坡地降雨侵蚀特征及规律进行研究. 结果表明: (1) 降雨量与径流量、侵蚀量呈显著线性正相关, 降雨量变化显著地影响径流总量和侵蚀总量的变化; 降雨强度与径流量、侵蚀量之间也存在显著正相关, 但相关程度较前者略小; (2) 侵蚀量与时段最大降雨强度、平均雨强之间的相关程度差异很大, 主要原因在于平均降雨强度概化了降雨侵蚀机制和侵蚀过程; (3) 径流量和侵蚀量之间符合平方关系和幂函数关系, 回归方程达极显著水平; (4) 在高(中)强度降雨过程中, 径流量和侵蚀量随降雨过程呈幂函数正相关变化, 而低强度降雨过程中, 径流量和侵蚀量随降雨过程呈线性负相关变化.     

模拟降雨条件下自然堆土流失特征研究

探讨沈阳草甸土区不同植被类型与降雨强度对自然堆土产沙量、径流量的影响,为研究区水土流失防治与土地利用规划提供理论依据。采用两因素、三水平、三重复平行试验,利用人工降雨装置对3种植被类型(农田、荒地、林地)自然堆土进行3种降雨强度(0.64,1.05,1.52mm·min-1)的降雨试验,并对自然堆土泥沙侵蚀量、径流量进行对比分析。结果表明:在植被类型相同时,降雨强度与产沙量、径流量呈显著正相关(与产沙量相关系数分别为0.718,0.639,0.644;与径流量相关系数分别为0.676,0.682,0.628);在降雨强度相同时,不同植被类型堆土流失量差异明显,呈农田荒地林地,农田径流量最大,土壤侵蚀也最剧烈,相关分析表明产沙量与容重、黏粒含量具有显著正相关(与容重相关系数分别为0.593,0.724,0.692;与黏粒含量相关系数分别为0.592,0.729,0.704),产沙量与孔隙度、入渗率具有呈显著负相关(与孔隙度相关系数分别为-0.590,-0.715,-0.679;与入渗率相关系数分别为-0.582,-0.699,-0.658),说明影响土壤理化性质的植被类型是流失量差异的主要原因。因此,沈阳草甸土区自然堆土流失易受降雨强度与植被类型的影响,合理的规划利用土地能够有效控制水土流失。     

重庆市黄壤坡耕地降雨侵蚀的产沙特征研究

通过人工模拟降雨,对侵蚀产沙量与降雨强度、降雨量、产流量和土壤初始含水量进行通径系数分析,目的在于揭示重庆市黄壤坡耕地降雨侵蚀的产沙影响因子,为重庆市黄壤坡耕地水土流失预测和防治提供理论依据。结果表明:降雨强度、降雨量、产流量与侵蚀产沙量呈显著性正相关,土壤初始含水量与侵蚀产沙量关系不显著;产流量和降雨强度对侵蚀产沙量的总作用、直接作用和决策系数均较大,降雨量主要通过降雨强度和产流量对侵蚀产沙量起间接作用。因此,产流量和降雨强度是侵蚀产沙量的主要决策因子。试验中还有一些未考虑的因素影响侵蚀产沙量,这些因子可能包括未分析的土壤团聚体变化、土壤孔隙变化、风速和人为因素等,有待进一步研究。     

神府东胜煤田开发建设中扰动地面产流产沙试验研究

采用野外放水冲刷实验的方法,对扰动地面产流产沙规律进行了研究。结果表明:(1)平均产流时间和平均产流量均与坡度不相关,平均产流时间与放水流量呈幂函数关系,平均产流量与放水流量呈二次函数关系。(2)当放水流量为10 L.min-1时,产沙量与坡度呈线性关系,其它放水流量下,产沙量与坡度均呈对数关系;坡度为5°时,产沙量与放水流量呈幂函数关系,坡度为10°和18°时,呈线性关系,产沙量与径流量呈对数函数关系,放水流量是影响产沙量的主要因素。(3)产沙率随放水时间呈减小趋势,大约在前6 min内,产沙率呈增大趋势,达到一个峰值后迅速减小(6~15 min内)。     

宁南山区不同降雨强度下坡地的产流产沙特征分析

采用人工模拟降雨方法,分设3种不同的降雨强度,研究了宁南山区人工草地和坡耕地的产流产沙特征。结果表明：人工草地与坡耕地的径流量最高分别为14.55、14.21 mm;侵蚀模数坡耕地最高为15.5 t/km^2,人工草地最高为10 t/km^2。人工草地和坡耕地的径流量、侵蚀模数均随降雨强度的增加而增加,并与降雨强度呈指数函数或幂函数。     

秸秆覆盖对种植烤烟坡耕地土壤侵蚀的影响

【目的】探讨秸秆覆盖对种植烤烟坡耕地土壤侵蚀的影响,为坡耕地可持续利用提供理论依据。【方法】采用室内人工模拟降雨法,以烤烟K326为材料,分别设3个降雨强度(40、80和120 mm/h)和3个秸秆覆盖量(3750、7500和15000 kg/ha),以无秸秆覆盖为对照,观测烤烟不同生育期径流量和产沙量,并进行不同因素与径流量和产沙量的相关性分析及回归分析。【结果】随着降雨历时的推移,产流速率先上升而后趋于稳定;随着秸秆覆盖量的增加,产流速率和产沙速率逐渐降低,当秸秆覆盖量达7500和15000 kg/ha时,两者水土保持效果较接近,其平均产流速率和平均产沙速率分别为0.19、0.14 L/(m2·min)和0.05、0.03 g/(m2·min);径流量和产沙量随降雨强度的增加而上升,两者均与降雨强度呈极显著正相关(P0.01,下同);秸秆覆盖量越高,径流量和产沙量越低,3个秸秆覆盖处理的径流量和产沙量较对照分别降低48.67%～81.62%和57.63%～89.98%;无秸秆覆盖时,径流量和产沙量随叶面积指数的增加而降低,径流量和产沙量与叶面积指数呈负相关,但仅产沙量达显著水平(P0.05);双因素方差分析结果表明,秸秆覆盖量、叶面积指数及两者交互作用对径流量和产沙量均有极显著影响,以秸秆覆盖量对产流产沙的贡献最大;基于降雨强度(RI)、秸秆覆盖量(ST)和叶面积指数(LAI)建立径流量(Yr)和产沙量(Ys)的最优回归方程分别为Yr=19.136-0.003×ST+0.356×RI-1.216×LAI和Ys=7.711-0.001×ST+0.152×RI-0.854×LAI,对应的决定系数(R2)为0.630和0.577,方程拟合度均达极显著水平。【结论】秸秆覆盖或烤烟冠层均能有效降低坡耕地径流量和产沙量,当两者同时存在时秸秆覆盖起主导作用,以7500 kg/ha秸秆覆盖量对土壤侵蚀的抑制效果较好。     

上方汇水对黄土坡面侵蚀方式演变及侵蚀产沙的影响

【目的】定量评价坡面上方汇水对坡下方土壤侵蚀方式演变及侵蚀产沙的影响。【方法】利用由位于坡面上部的供水装置和位于坡面下部的试验土槽组成的试验系统,通过人工模拟降雨试验,分析不同降雨强度和坡度条件下,上方汇水对黄土坡面片蚀-细沟侵蚀-切沟侵蚀方式演变过程及侵蚀产沙量的影响。【结果】当坡面接受上方汇水后,各侵蚀方式演变速度明显加快,侵蚀产沙量迅速增大,且坡面侵蚀产沙增加幅度随上方汇水流量的增加而增大;在坡度和降雨强度相同条件下,坡面侵蚀产沙量和上方汇水引起的坡下方的净侵蚀产沙量,均随坡面上方汇水流量的增加而显著增大;受降雨强度、坡度和坡面侵蚀发育不同阶段的影响,坡面汇水引起的净侵蚀产沙量占总侵蚀产沙量的15.36%~78.15%。不同降雨强度和坡度条件下,坡面侵蚀产沙量与上方汇水流量呈幂函数关系。【结论】坡面上方汇水强度对坡面侵蚀方式演变和产沙过程具有重要影响,若能有效控制坡面上方汇水,将可有效减少坡面侵蚀产沙量,抑制沟蚀的发生和发展。     

模拟降雨条件下覆沙坡面产流产沙过程研究

【目的】分析不同覆沙条件下坡面降雨的产流产沙过程,为揭示黄土高原水蚀风蚀交错区风水复合侵蚀机制奠定基础。【方法】采用3个雨强(0.5,1.0,1.5mm/min)和3种覆沙方式(全坡、半坡、无覆沙)在室内进行模拟降雨试验,分析不同雨强和覆沙条件下坡面的产流产沙特征。【结果】坡面覆沙与无沙坡面(裸坡)相比延长了降雨初始产流时间1~30min;坡面覆沙后使得坡面的产流产沙过程复杂化,出现多峰多谷现象;坡面的累计径流量和累计产沙量均与降雨历时呈显著线性相关,相关系数在0.9以上;累计径流量与累计产沙量之间呈函数相关性,相关系数在0.90以上。【结论】坡面覆沙在一定程度上加剧了侵蚀的发生。     

模拟降雨条件下坡度对东北黑土区坡面侵蚀过程的影响

利用野外模拟降雨实验,分析了不同坡度(3°,5°,7°,9°,12°,15°)、不同降雨强度(70,100,120mm/h)条件下,黑土坡地产流和产沙特性随坡度和降雨强度的变化规律。研究结果表明:降雨强度小,产流时间长且坡度对产流时间影响小。降雨强度大,产流时间短且坡度对产流时间的影响明显;在坡度较小的条件下,降雨强度对坡面径流量的影响较小,较大坡度条件下,降雨强度对坡面径流量的影响较大;在同一降雨强度下随坡度的增加,侵蚀产沙率基本呈现增大的趋势;坡度对侵蚀产沙率的影响程度与降雨强度有一定关系;在12°~15°之间存在本试验条件下的临界坡度,超过临界坡度12°后侵蚀产沙率和总产沙量都大幅度下降。     

黑麦草对黄土坡面降雨产流产沙过程的影响

为研究草地对土壤侵蚀过程的影响,选用黄绵土人工种植草地,采用室内模拟降雨试验研究黑麦草不同覆盖度（0、25%、50%和75%）对3种降雨强度（60、90和120 mm/h）坡面产流产沙过程的影响。结果表明：黑麦草覆盖可以显著减小侵蚀产沙。在坡面土壤预饱和的条件下,坡面产流、产沙与时间呈线性关系;累计产流量随降雨强度线性增加;同一降雨强度条件下,草地覆盖度对累计产流量影响不显著;草地坡面水流含沙量、输沙率、次降雨产沙量均随覆盖度增大而降低,随降雨强度增大而增加;3种降雨强度条件下,无黑麦草覆盖坡面水流含沙量差异不显著,次降雨产沙量和输沙率随着降雨强度的增加而增大。研究结果可为土壤侵蚀预报模型建立及水土保持措施的制定提供理论参考。     

基于通径分析的陕北黄土坡面径流产沙影响因素

通过对陕北半干旱黄土区16场有径流产沙发生的次降雨数据进行收集,以径流量和产沙量为因变量,植被类型、植被盖度、坡度、坡向、降雨量、降雨历时、场均雨强、I5、I10、I15、I30、土壤密度、土壤稳渗率作为自变量,在进行逐步回归分析的基础上,对影响径流量及产沙量的主要因素进行通径分析,结果表明:1)植被盖度、降雨量、降雨历时、I30、稳渗率是影响径流量的主要因素,径流量、植被盖度、坡度、降雨量、场均雨强、I15、土壤密度为影响坡面降雨产沙量的主要因素;2)降雨历时、降雨量、I30对径流量起到决定性作用,且对径流量产生影响的直接影响因素排序为降雨历时I30降雨量植被盖度稳渗率,而间接影响排序为降雨量降雨历时稳渗率I30植被盖度,决定系数排序为d降雨量·降雨历时d降雨历时·降雨历时dI30·I30d降雨量·降雨量d植被盖度·植被盖度;3)径流量、降雨量、I15对产沙量起到决定性作用。对产沙量影响因素排序:从直接通径系数来看,径流量I15土壤密度降雨量场均雨强植被盖度坡度;从间接通径系数来看,降雨量场均雨强植被盖度I15土壤密度径流量坡度;从决定系数来看,d径流量·径流量d径流量·降雨量d径流量·I15dI15·I15d土壤密度·土壤密度d降雨量·降雨量。      

间隔覆盖条件下坡面产流产沙状况的BP神经网络模拟

本文以塿土和黄绵土作为实验材料,尝试使用BP神经网络方法(Back-Propagation neural network)模拟人工降雨条件下,间隔覆盖坡面的产流产沙状况。通过设置不同坡度、降雨强度、面积比,获得各种因素不同水平组合下的实测数据;以实际降雨强度、坡度、面积比、径流起始时间和初始含水率5个因子为输入变量、坡面产流量和产沙量为输出变量,利用BP神经网络模型与多元线性回归模型对数据进行模拟分析,并检验其模拟效果。研究结果表明:训练样本集平均相对误差为18.23%,预测样本集平均相对误差为5.21%;与多元线性回归模型相比,BP神经网络模型拟合精度较高,拟合效果更理想,表现出更强的预测能力。另外,比较不同土质坡面产流量与产沙量模拟效果,塿土优于黄绵土。从本研究的结果看,BP神经网络模型应用于坡面产流产沙模拟预测,省时省力,方便快捷,具有一定的应用潜力,但其实际的模拟预测能力尚需进一步探索。     

野外人工模拟降水条件下荒草坡产流产沙试验

采用人工模拟降水的方法,以5种不同的降水强度研究浙江省临安市青山湖流域内荒坡的产流产沙特征。结果表明,降水强度越大,产流时间越短,其径流量、产沙率和产沙量都越大,降水强度为1．66mm·min^-1时。产流时间仅为47s,降水约30min后,小区径流总量可达到0．898m^3,次侵蚀模数达到了30t·km^-2。降水强度与产流时间呈较好的负相关对数关系,与径流系数以及次侵蚀模数呈指数相关,与径流总量呈幂函数相关。相关系数分别达到了一0．9655．0．9218,0．9635和0．8736,均达到极显著水平（P〈0．01）。图3表1参11     

黄土区不同地类坡面水沙动态过程及其发生机理的模拟实验研究

利用模拟降雨在降雨性质上的可控性优势,分析了在黄土丘陵区具有代表性的几种坡面土地利用方式(林灌地、封禁荒草地、弃耕农地)的产流产沙动态过程及发生机制。结果表明,在降雨条件相近时,不同类型坡面状况的初始产流时间差异明显。次降雨过程中各地类小区产沙和产流动态变化不完全一致,产沙量较产流量增加趋势更为显著。在降雨和土壤条件相对一致的条件下,不同地类小区的侵蚀产沙过程差异显著,其中林地和草灌地与坡耕农地相比可增加入渗,减水效益明显,减沙效益更为显著,表明实施林草植被建设,包括退耕封禁等措施在内的生态治理减蚀效益明显,能够有效地减少坡面的来水来沙;并提出了可反映土壤抗蚀能力的量化指标——单位冲刷强度,为在实验流域对包括退耕还林草、封禁措施在内的生态恢复重建过程的流域水沙变化及其效应评估提供量化指标。     

土壤结皮对西南横断山区土壤坡面产流产沙及养分流失的影响

采用人工降雨方法,模拟在无结皮和有结皮不同发育程度下,研究结皮对横断山区土壤坡面产流形成、侵蚀过程及养分流失过程的影响.结果表明,结皮促使坡面产流提前发生,但对坡面产流量的影响不甚明显;对坡面产沙量却有明显的作用;5°坡面有结皮处理的坡面产沙量较无结皮减少54％,而10°坡面有结皮处理的坡面产沙量则增加16％,表明土壤结皮对坡面侵蚀的影响与地面坡度有密切关系.坡面土壤磷钾流失过程均呈幂函数衰减趋势,无结皮坡面衰减速率较快,随着结皮不断发育,钾素流失形式以浸提态为主,逐步被溶解态所取代,磷素始终以泥沙浸提态流失占优势;与无结皮相比较,结皮坡面K+流失总量降低62.39％,径流样溶解态磷(DP)、泥沙浸提态磷(SEP)和泥沙浸提态钾(SEK)的流失总量分别降低33.33％ 、37.10％和78.36％.土壤结皮具有减少土壤养分流失和延缓坡面土壤质量退化的作用.     

金沙江干热河谷不同处理坡面的产流产沙规律研究

以金沙江干热河谷元谋区段不同处理坡面为研究对象,采用径流小区观测法,对水平阶、人工封禁和自然坡面的产流产沙规律进行研究.结果表明:水平阶和人工封禁坡面的产流产沙量比自然坡面明显减少,三者的径流量均与降雨量和3个时段最大雨强呈幂函数关系,自然坡面产沙量与降雨量和3个时段最大雨强也呈幂函数关系,但水平阶和人工封禁坡面产沙量只与降雨量和两个时段最大雨强呈幂函数关系,水平阶是三者中最好的一种减流减沙坡面整地方式.     

模拟降雨条件下林下枯落物层减流减沙效应

通过室内模拟降雨试验,研究了不同坡度、雨强条件下枯落物覆盖对坡面产流过程和侵蚀过程的影响。结果 表明:1)枯落物单位面积生物量越大,坡面产流越迟,并且枯落物覆盖延迟地表径流产生的作用在30 mm/h 雨强下 较60 mm/h 更为突出;2)坡面总径流量随枯落物单位面积生物量增大而减小,30 mm/h 雨强下减少率在4.8% ~ 54.8%之间,60 mm/h 雨强下减少率在4.2% ~ 26.8% 之间,30 mm/h 雨强下枯落物的减流效应要优于60 mm/h 雨 强;3)坡面产沙率和总产沙量均随枯落物单位面积生物量的增大而减小,当枯落物生物量为50 g 时,坡面的总产沙 量相比裸坡可降低56.2% ~68.0%,枯落物生物量达到200 g 之后坡面总产沙量相比裸坡能降低92.2%以上,即使 在60 mm/h 雨强下枯落物层仍能发挥良好的减沙效果;4)枯落物层拦截泥沙的效应要强于其减少径流的效应,有 枯落物覆盖的坡面,在径流量较大的情况下,产沙量也可能较小。实验表明,要发挥枯落物层良好的水土保持功 能,枯落物单位面积生物量需达到250 g 以上。      

高速公路边坡不同乡土灌木建植模式的产流·产沙特征研究

[目的]优化和筛选出具有较好水土保持效益的乡土植物以供乡土植物灌木化建植所选用。[方法]以川中丘陵区遂资眉高速公路为例,以路线规划植物调查结果排序为基础,筛选出慈竹、黄荆、马桑3种乡土灌木和狗尾草、芒、艾3种乡土草本植物。采用人工模拟降雨试验研究了不同配置模式和种植配比试验小区在恒定雨强(20 mm/min)下的产流、产沙特征。[结果]不同配置模式在恒定雨强下均表现出优于对照组的水土保持效益,产流水时间推迟1'～4'05″,产沙量分别减少6.56～33.86 g;各配置模式间恒定雨强降雨20min后产流、产沙总量差异显著,黄荆+狗尾草模式产流、产沙总量最低,分别为1 700 ml和60.71 g;马桑+艾产流、产沙量最高,分别为1 920 ml和84.02 g。[结论]在边坡条件、播种量等建植条件与建植措施一致的条件下,川中丘陵区乡土植物黄荆和狗尾草组合可显著提高高速公路的边坡水土保持能力。     

黄土区土壤结皮和垄高对坡面产流产沙的影响

通过室内人工模拟降雨方法,研究不同坡面处理(有结皮、无结皮)和垄高(7、10和13 cm)产流产沙情况,为黄土区等高耕作水土流失治理提供理论依据。结果表明,同一垄高下,土壤结皮使坡面初始产流时间提前,径流强度增大,径流总量增加;同一坡面处理下,随垄高增加,坡面径流总量和泥沙总量减少。垄高通过蓄积雨水能力影响土壤结皮对坡面泥沙总量作用。垄高7 cm时,蓄积雨水能力较小,坡面径流量较大,土壤结皮增大坡面产沙量,相比无结皮坡面增加38.70%;垄高为10 cm和13 cm时,蓄积雨水能力较强,坡面径流量较小,土壤结皮减少坡面产沙量,相比无结皮坡面分别减少21.10%和65.70%。坡面土壤侵蚀过程中,土壤结皮首先抑制坡面产沙,但随着降雨历时增加,土壤结皮促进坡面产沙。因此,在黄土区等高耕作中,应合理设置垄高,抑制结皮,以降低土壤侵蚀程度。