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。     

不同坡面径流调控措施的筛选试验研究

缺水与水土流失并存是制约黄土高原地区经济社会可持续发展的重要限制性因子,通过坡面径流调控手段消除水土流失动力,同步实现水土流失防治与雨水资源化,是解决上述问题的一个有效途径.本文利用人工降雨的模拟方法,以不同坡面径流调控与优化配置各种地表径流调控为主要研究内容,筛选出集成化、高效、低成本的坡面径流措施.     

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.     

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。     

大牛岭科技示范园区不同作物措施坡面产流产沙分析

以大牛岭科技示范园区2013-2020年自然降雨径流泥沙观测数据为依据,利用随机森林算法分析了不同作物措施坡面产流产沙特征以及水沙与降雨因子之间的关系。结果显示,土壤流失量、径流量随不同场次降雨的变化规律基本相同,红薯措施的土壤流失量及产流量最小,花生措施较大;A型降雨对产流产沙的影响最大,其次为C型,B型降雨影响最小;I30、PI60、PI、降雨量对土壤流失量产生影响,产流产沙受I60的影响偏低,产流受降雨量的影响最高;土壤流失量与径流深存在显著线性相关性,土壤流失量增速为白蜡树<大豆<李子树<红薯<核桃树<花生。研究成果可为辽阳地区生态文明建设、水土保持规划和低山丘陵区坡面侵蚀预测提供科学指导。     

坡面土壤侵蚀产流产沙及水动力参数研究概述

黄土高原地处干旱半干旱地区,加之水力侵蚀和风力侵蚀的交替进行,使得该区土壤侵蚀尤为严重。本文通过对一些学者在黄土高原地区进行坡面土壤侵蚀产流产沙相关研究分析,总结了部分试验方法及土壤颗粒启动、水动力参数等方面的计算方法。通过一系列的试验研究,希望能为建立黄土高原土壤侵蚀预测模型提供科学依据。     

黄河中游水土保持坡面措施减洪减沙指标体系研究

在全面总结以往研究方法的特点、系统分析黄河中游不同类型区坡面径流小区实测资料、深入研究水土保持措施减洪减沙机理的基础上，提出“以洪算沙频率分析法”及“成因分析自然相关法”两种建立黄河中游水土保持坡面措施减洪减沙指标体系的思路和方法。前者应用数理统计方法以代表小区洪水径流量、降雨量为统计量，建立不同洪量频率、不同雨量级下的措施减洪指标体系；以流域降雨量为纽带，消除时段、点面、地区等差异，推到流域面上。后者则通过对小区资料的地区综合相关分析，以代表小区产洪（ 沙） 量和措施减洪（ 沙） 量为相关因子，以措施质量分级指标为参变量，建立经验模型；通过对径流泥沙模数的修正，推算流域的措施减洪减沙指标。     

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。     

PAM和PG对土壤入渗及坡面产沙的调控效应

近年来对PAM等高分子材料阻控侵蚀产沙功能的研究日益得到重视,其对丰富水土流失治理基础理论和促进水土保持技术发展具有重要意义。基于野外人工模拟降雨试验,研究了高分子材料PAM和PG对黄土丘陵沟壑区土壤入渗、坡面产沙的调控效应。研究结果表明：在5°、10°、15°黄土坡面上施用PAM、PG可以提高土壤入渗率并缩短达到相对稳渗的时间、减少坡面产沙量,即对入渗、产沙过程均有一定的调节作用;在施用PAM和PG的各种处理中,PAM施用量为2 g/m²的增渗效果最为明显,PAM施用量为2 g/m²和PG施用量为200 g/m²的减沙效果较明显,但在5°和15°坡面上PG施用量为200 g/m²时反而降低了土壤入渗率,这一现象值得进一步研究;施用PAM、PG后没有改变土壤入渗率随降雨历时的变化规律和产沙量对径流量增加的响应规律,土壤入渗率与降雨历时呈二次多项式关系,产沙量随径流量增加呈幂函数增加。     

森林植被对河川径流及泥沙影响的分析

对山西省10个流域系列水文资料,进行了大量的统计分析,提出了森林植被对河川径流及泥沙影响的定量分析成果,并阐明森林在减少泥沙(悬移质),调节径流,削减洪峰等方面的作用。     

坡耕地径流小区产流产沙规律

基于四川省连宁水保试验站坡耕地水土流失的观测和数据统计,通过探讨降雨产生的地表径流深及冲刷量随坡度的变化,以及耕作措施和植被对坡面侵蚀的影响,提出坡耕地在降雨时的产流产沙规律.同时用灰色关联系数法确定了各因子时坡耕地水土流失的影响序列.     

降雨条件下坡面径流泥沙起动流速研究

针对降雨条件下坡面径流泥沙起动规律研究中存在的问题,在前人研究的基础上,将雨滴侵蚀力引入到降雨条件下坡面径流泥沙起动受力分析过程中,建立了降雨条件下坡面径流均匀沙起动公式,进行了典型试验,并利用已有资料和典型试验资料进行了验证。结果表明,在降雨条件下坡面径流泥沙起动研究中考虑雨滴侵蚀力的作用是合理的,且给出的公式可用于降雨条件下坡面径流及河川径流泥沙起动流速的计算。     

岔巴沟流域植被变化特征及其对水沙的影响

基于30 m×30 m分辨率陆地卫星(Landsat)遥感数据分析1987—2018年岔巴沟流域植被覆盖度的时空演变特征并生成流域土壤面蚀等级图,分析其对流域产流产沙的影响。结果表明:岔巴沟流域植被覆盖度整体呈现快速增长趋势,从1987年的24.7%增加至2018年的53.1%;流域植被覆盖度构成发生很大转变,2002年以后中、高覆盖度区域比例大幅上升,增长主要集中在丘陵沟壑地区;随着植被覆盖度的增长,流域产流产沙呈现减少趋势,地表面蚀有所减少,植被对产沙影响大于对产流影响。     

坡面侵蚀中径流含沙量测量方法研究与展望

土壤侵蚀中的径流含沙量是衡量坡地水土流失的重要参数之一，只有合理测量坡地径流中的含沙量才能为水土保持提供有利的依据，同时为验证土壤侵蚀预报模型提供基本参数。本文从测量原理出发，对含沙量各种测量方法的适用环境、测量精度及其局限性进行了比较全面的分析，重点研究了坡面径流含沙量的测量方法。研究结果表明目前测量含沙量的方法在坡面侵蚀动态水流含沙量的测量中存在只能静态测量的问题。目前电解质脉冲法在测量坡面薄层水流流速中做出了有益的探索，研究发现水流速度、泥沙的弥散系数与含沙量之间存在着相关关系，用此方法测量含沙量将有可能实现含沙量的动态测量。     

森林植被对河川径流及泥沙影响的分

利用山西省10个流域的系列水文资料,对森林与河道径流、产沙的关系进行了大量的统计分析,得出了森林植被对河川径流及泥沙影响的定量分析成果.研究发现:林多流域和林少流域土壤侵蚀模数最大可相差15倍;相差不大的降雨,洪峰模数却相差很大;森林对年降雨量的影响不大.并阐明森林在减少泥沙(悬移质)、调节径流、削减洪峰等方面的作用.     

植被覆盖结构对坡面产流产沙的影响及调控机制分析

利用野外模拟降雨试验,以自然修复草本植被完整覆盖、地表覆盖、高层覆盖和无覆盖有根系等4种不同垂直覆盖结构为研究对象,分析了植被不同垂直结构对坡面产流产沙的影响作用。研究表明:(1)不同垂直覆盖结构条件下的坡面产流产沙特征差异明显,以无覆盖有根系坡面作对照,完整覆盖、地表覆盖及高层覆盖结构减流率分别为91.12%、83.28%和61.55%,减沙率分别为98.71%、96.10%和64.69%,完整覆盖结构对产流产沙过程的抑制作用最强;(2)试验条件下,植被完整覆盖、地表覆盖和高层覆盖可截留降雨1.85、1.01和0.84 mm,场次降雨截留率分别为1.73%、1.09%和0.90%;(3)坡面径流特征与植被覆盖结构有关,试验条件下,与无覆盖有根系坡面相比,完整覆盖、地表覆盖、高层覆盖坡面流速分别降低66.69%、53.47%和19.21%,径流深降低66.70%、51.17%、39.38%。植被垂直结构是影响坡面产流产沙的重要因素,仅用单一的覆盖指标难以充分反映植被对水沙的调控作用。研究成果对于定量评价不同植被覆盖结构的减水减沙作用有参考价值。     

森林植被改善对鄱阳湖流域径流和输沙过程的影响

以河流基流为切入点,研究流域植被调节径流、水土保持等微观作用影响大中型河流湖泊径流过程和水沙过程宏观效应的机理。鄱阳湖流域60年来天然降水没有发生趋势性变化。流域森林覆盖率由34.73%上升到63.00%,植被质量改善,赣江等入湖河流基流增加83 m~3/s,河流输沙量减少。2000年以后和2000年以前相比较,枯水期降水径流系数增大,年流量过程平坦化,一定程度上减小洪灾风险,有利于水资源利用和生态环境保护。2001年以后进入鄱阳湖泥沙平均每年减少1 007×10~4t;出湖泥沙增加314×10~4t。因此,鄱阳湖入江水道由淤积转变为冲刷,但出湖流量过程没有趋势性变化。     

三种水土保持措施下红壤坡地径流产沙特性

为了给红壤区选取、布设水土保持措施提供有效依据,基于连续两年试验区降雨资料,分析不同水土保持措施与对照处理径流小区的减流减沙效益,研究降雨与径流产沙的相关性。结果表明:有效侵蚀性降雨发生在春夏两季的比例较大,4—5月降雨量占全年降雨总量比例达38.7%~43.2%;相对于对照小区,植被措施及工程措施的年均减流率均大于90%,减沙率大于99%,耕作措施减流率及减沙率分别为79.6%和93.4%;按照侵蚀强度分级标准,对照小区两年均为剧烈侵蚀,植被措施、工程措施小区为微度侵蚀,而耕作措施分别达到极强度侵蚀和轻度侵蚀,从减流减沙效果而言,植被措施及工程措施较耕作措施的效果更显著;相关性分析结果表明,不同处理下的径流量与降雨量相关性最密切,对照小区与植被措施小区的侵蚀量与径流量呈极显著的相关性。