紫色土坡面降雨侵蚀试验研究

坡面水蚀的主要侵蚀动力来自降雨及其产生的地表径流,将坡面水蚀过程分为降雨侵蚀和径流侵蚀,可以从侵蚀动力、侵蚀特征差异与侵蚀规律等方面研究坡面水蚀过程与机理。应用人工模拟降雨及微小区测定技术,以大田紫色土为研究对象,模拟和测定不同雨强与不同坡度条件下降雨侵蚀过程和侵蚀量,揭示以降雨为主要动力的土壤降雨侵蚀特征和规律。研究结果表明：(1)小雨强(＜67．26 mm/h)下,紫色土坡面降雨侵蚀率具有稳定性,随着降雨历时的增加变化微小；大雨强(106．57 mm/h)下,降雨侵蚀率随降雨历时增加呈上下波动；(2)紫色土降雨侵蚀率与降雨强度呈线性相关,随降雨强度增加而直线增加；(3)降雨侵蚀率与坡度符合二次抛物线关系,随坡度的增加出现临界坡度,且临界坡度随雨强的变化而改变。在中小雨强(18．06～67．26 mm/h)条件下,临界坡度SK的变化范围在17°～19°。在大雨强条件下,临界坡度有逐渐增大的趋势；(4)当坡度与雨强共同影响产沙效应时,坡度对降雨侵蚀的影响较小,雨强能掩盖坡度对产沙的贡献。     

黄土坡面片蚀过程稳定含沙量及其影响因素

黄土高原地区坡面土壤侵蚀具有明显的垂直分带性,溅蚀片蚀带是坡面侵蚀的最上方地带,研究片蚀过程含沙量变化有助于阐明坡面侵蚀规律。本文采用人工模拟降雨试验方法研究了黄土坡面片蚀稳定含沙量及其影响因素;试验处理包括2种质地的黄土(塿土和黑垆土),2个雨强(90和120 mm/h)和4个坡度(10°、15°、20°和25°)。结果表明：在不同质地黄土、降雨强度和坡度条件下,水流含沙量均呈现先减小后平稳的规律;稳定含沙量与土壤颗粒体积分形维数、降雨强度和坡度呈幂函数关系,稳定含沙量随土壤颗粒体积分形维数的增大而减小,随降雨强度和坡度的增大而增大,影响程度依次为土壤颗粒体积分形维数、降雨强度和坡度;所分析的水动力学指标中单位水流功率与稳定含沙量关系最密切,降雨强度对稳定含沙量的影响大于单位水流功率。     

黄土沟壑区黑麦草植被冠层与根系坡面水沙效益及水力特性

基于野外人工模拟降雨试验和黑麦草全植被结构、根系结构及裸坡结构,通过设置不同雨强(30 mm·h-1、60 mm·h-1和90 mm·h-1)和不同下垫面坡度(1°、3°和5°),对坡面产流产沙特征、水力参数分布变化及坡面侵蚀特征和水力特征关系进行了分析,揭示了不同草被结构类型下坡面产流产沙特征与水力特性.结果表明:随...     

缓坡坡面径流在土粒分散阶段的作用

通过水文及水力理论 ,采用微积分方法推得超渗产流模式下 ,均匀降雨在平整坡面单位面积上产生的径流能量为(ρg/ 4)Lqsin2θ ;在 3°～ 15°坡面上 ,模拟黄土高原暴雨的特征雨强 (0 8mm/min～ 4 0mm/min) ,控制相同水量 ,分别以径流形式及降雨形式及降雨形式作用于 1m× 1m坡面小区 ,测量其产生的分散土粒量 ,发现坡度对分散量的影响远大于径流的影响 ,雨滴击溅产生的松散颗粒占总分散量的百分数随坡度增大呈下降趋势 ,径流产生的则恰相反 ,随坡度增大呈上升趋势 ,从6°时的 2 0 %上升为 15°时的 70 % ,说明其存在一个两者相等的临界坡度 (在实验条件下约为 2 1°) ,坡度大于这个值 ,径流的冲刷量将大于雨滴的击溅量     

黄土丘陵沟壑区坡面产流能力及影响因素研究

坡面是黄土高原土壤侵蚀的重要来源,本文以团山沟流域的7个径流场9年的降雨－径流事件,对不同坡面和降雨特征下径流系数随坡面的变化进行了研究。结果表明,研究区存在降雨强度大、持续时间短的A型雨、降雨强度小持续时间长的C型雨以及居于二者之间的B型雨。不同雨型下坡面产流能力大小为A型雨>B型雨>C型雨,而产流尺度效应则为C型雨>B型雨>A型雨。坡度一定,A型雨下随着坡面长度增加产流能力先增加后减小,径流系数峰值出现在坡长为40m的坡面上,B型和C型雨坡面产流能力随坡面长度的增加而增加;坡长一定,峁坡区坡面产流能力随着坡度的增加而增加;A型雨下沟坡产流能力最小,而在B型和C型雨下,坡面产流能力相对有所提高。     

降雨对泥石流源地土体活动的指数式放大效应

多数泥石流是从坡面活动开始的.坡面的不稳定土体活动,如崩塌、滑坡等,既是泥石流的物质来源,也决定着泥石流的形成方式和规模变化.四川汶川牛圈沟和北川魏家沟泥石流源地坡面人工降雨实验表明,坡面土体活动是间歇、涨落的随机过程,崩塌的时间间隔随着降雨强度的增大呈指数减小,每组实验中的崩塌总数目和雨强的关系如N=CN exp(kN IR);崩塌规模随着降雨强度的增大呈指数增大,每组实验中平均崩塌量与雨强的关系如M=CMexp(kM IR);坡面崩塌的总量可以表示为:V=NM=CNCM exp((kN+kM)IR);受土体颗粒粒径的影响,不同坡面崩塌量随雨强变化的参数不同,研究揭示了大规模泥石流的形成是由于源地土体活动强度随雨强的指数式增强.     

粤北石漠化地区水文过程试验研究

通过在粤北石漠化地区选取不同石漠化阶段样地,进行人工降雨模拟试验,研究粤北石漠化地区水文过程。结果表明:随石漠化程度的加深,地表植物对雨水最大截留量不断下降,其中以重度→极重度阶段降幅最大,达6倍多。土壤持水量在重度→极重度石漠化阶段发生转折。地表径流在中度和重度石漠化土地上具有相同特征,但在与轻度和极重度石漠化土地中差异明显。当雨强为30~50 mm/h时,产流35 min内总径流量以中度石漠化样地最高;当雨强为51~60 mm/h时,以极重度石漠化样地最高;而当雨强为61~70 mm/h时,则以重度石漠化样地最高。在各石漠化阶段样地上以雨强35 mm/h进行人工模拟降雨60 min,有0.6%~2.71%雨水被植被及枯落物截留;2%~53.31%雨水被土壤吸收;2.18%~7.37%雨水转化为地表径流;41.8%~93.41%雨水渗漏形成地下水。     

极端降雨事件对不同类型生物土壤结皮覆盖土壤碳释放的影响

于2011年5-8月,选择腾格里沙漠东南缘人工固沙植被区藻类、藓类和混生结皮覆盖的土壤为对象,研究了极端降雨量(降雨量44.7 mm、强度0.04 mm,min-1)、极端降雨强度(降雨量8.3 mm、强度0.55 mm·min-1)及普通降雨(降雨量16.3 mm、强度0.02 mm·min-1)条件下的碳释放过程.碳释放量的测定采用Li-6400-09土壤呼吸室,降雨结束后立即开始观测,直到呼吸速率恢复到降雨前水平时停止观测.结果表明:极端降雨(降雨量和降雨强度)结束初期藻类和混生结皮覆盖土壤的呼吸速率受到明显抑制,藻类结皮覆盖土壤呼吸速率分别为0.12 μmol·m-2·s-1和0.41 μmol·m-2·s-1,混生结皮覆盖土壤呼吸速率分别为0.10 μmol·m-2·s-1和0.45μmol·m-2·s-1;而极端降雨对藓类结皮覆盖土壤的影响不明显,呼吸速率分别为0.83 μmol·m-2·s-1和1.69μmol·m-2·s-1.这说明处于演替高级阶段的藓类结皮能够很好地应对短期的极端降雨事件.     

金沙江干热河谷区坡面剑麻的水土保持效应

为查明剑麻的水土保持效应,以金沙江干热河谷作为研究区域,通过径流小区定位观测法,分别观测了10°和20°坡面上种植剑麻的产流产沙特征。结果表明:(1)元谋县2014—2016年,年均降雨量为659.46 mm,年均降雨天数为82天。(2)三年间10°剑麻地和裸地平均径流深分别为101.91±7.56 mm和236.70±9.06 mm,剑麻地比裸地减少56.95%; 20°剑麻地和裸地平均径流深分别为152.78±8.12 mm和252.20±10.47 mm,剑麻地比裸地减少39.42%。(3) 2014—2016年,10°剑麻地平均径流系数仅为0.23±0.17,裸地为0.50±0.17,剑麻地比裸地减少了54.00%; 20°的剑麻地与裸地平均径流系数分别为0.36±0.16和0.53±0.17,两者相比减少32.08%。综上所述,剑麻不仅拥有明显的拦沙作用,其截流效应也十分显著,在金沙江干热河谷区表现出良好的水土保持效应。(4)观测期间10°坡面上剑麻地和裸地的平均土壤侵蚀模数分别为355.27±31.86 t/(km~2.a)和1788.68±153.11 t/(km~2.a),剑麻地相比裸地减少80.14%; 20°坡面上剑麻地平均土壤侵蚀模数为2023.29±189.22t/(km~2.a),裸地为4506.14±362.70 t/(km~2.a),两者相比减少55.10%。     

黄土丘陵区雨强对水流含沙量的影响

以黄土丘陵区的3个典型小流域为重点对象,基于不同时期实测的1300多对雨强和含沙量数据,分析了不同空间尺度情况下的雨强—沙峰含沙量关系。结果表明：在峁坡尺度上,含沙量总体上随雨强的增大而增大;但在既有峁坡、也有沟坡的各级流域尺度上,无论流域层级高低或面积大小,雨强对含沙量的影响均存在明显的阈值现象,当雨强超过该阈值后,洪水含沙量不再随雨强增大而增大。雨强阈值随林草覆盖程度增大而增大,如研究区在1956-1969年下垫面情况下的雨强阈值为10~15 mm/h、1990-1997年为20 mm/h,目前估计达40 mm/h。由于流域尺度上雨强大于10~15 mm/h的降雨几乎每年都有发生、20世纪50-80年代的林草植被变化不大,加上黄土丘陵区产沙主要靠坡面水流对地表土壤的冲刷,而贴地表水流的流速不会随流量的增大而无限增加等原因,形成了20世纪90年代以前黄土区支流的年最大含沙量基本稳定的现象。     

坡地土壤氮素与降雨、径流的相互作用机理及模型

坡地土壤氮素径流损失表现为两种形式 ,溶解于径流中的矿质氮随径流液流失 ,吸附于泥沙颗粒表面以无机态和以有机质形式存在的氮素。坡地土壤氮素流失过程实际上是表层土壤氮素与降雨、径流相互作用的过程 ,土壤氮素流失的多少主要受相互作用的限制。从分析土壤与降雨、径流相互作用入手 ,分析了土壤氮素与降雨、径流相互作用过程及机理 ,并对相互作用模型进行探讨。     

云南松林的林冠对土壤侵蚀的影响

研究发现滇西北高山峡谷区云南松也具有通过林冠截流减少有效雨量和降低雨滴对地表的滴溅能量,减少降雨对土壤的侵蚀程度,产生较大的直径的叶工引起的林冠滴溅效应,云南松林冠在整个雨季截留率平均达３６．２９％,使林下有效降雨仅为降雨量的６３．７１％,松林在整个雨季的林下溅蚀累积总量为４．９４ｋｇ／ｍ＾２,裸地为６．１２ｋｇ／ｍ＾２,表明松林减少１９．２８％,的溅蚀全量,但林地在雨季中后期的各阶段溅蚀全量却高     

水土流失对山地旅游地水体观光功能影响研究

水土流失影响山地旅游景观质量,成为当前山地旅游地普遍性的环境问题之一.通过土壤与水体浊度模拟实验表明,水土流失以改变水体浊度从而影响景观观光质量,20NTU浊度可作为次降雨水土流失对水体景观影响的临界值.以浙江省天台县石梁景区实证研究得到,不同流域降雨侵蚀对水体浊度影响具有差异性,同一流域次降雨侵蚀对观光水体浊度影响受流域降水强度与降水量共同作用.     

不同雨强对裸露坡地水土流失的影响研究

运用坡面径流小区法,研究了闽北裸露坡地水土流失与不同雨强的关系,结果表明：1）裸露坡地径流量受雨强的影响较小,小雨和中雨时径流量与雨强呈线性相关,大雨时径流量与雨强不相关．2）雨强对土壤流失量的影响高于对径流量的影响．在降雨量相近的情况下土壤流失量与平均雨强呈线性关系．3）各时段雨强与裸露坡地的土壤流失量的相关性表现为...     

不同雨强对裸露坡地水土流失的影响研究

运用坡面径流小区法,研究了闽北裸露坡地水土流失与不同雨强的关系,结果表明：1）裸露坡地径流量受雨强的影响较小,小雨和中雨时径流量与雨强呈线性相关,大雨时径流量与雨强不相关．2）雨强对土壤流失量的影响高于对径流量的影响．在降雨量相近的情况下土壤流失量与平均雨强呈线性关系．3）各时段雨强与裸露坡地的土壤流失量的相关性表现为,I10〉I30〉I60,在不同雨型时均以I10的拟合效果最好．     

基于CLDAS融合降水的中国降雨侵蚀力研究

气象站和卫星降雨资料估算降雨侵蚀力时存在无法反映空间异质性且精度差的问题,基于CLDAS多源融合降水,利用EI₆₀模型从不同的时空尺度对中国的降雨侵蚀力进行评估,并结合降雨量、侵蚀性降雨次数、侵蚀密度等指标,探讨降雨对土壤侵蚀的潜在作用。结果表明：（1） CLDAS降雨侵蚀力与地面实测数据在不同的时间尺度均有良好的回归关系,相关系数达到0.8以上,与CMORPH降雨侵蚀力相比,其相对误差显著降低,可以准确反映全国范围的降雨侵蚀力季节性变异。（2） 在2001—2020年,不同雨量区的降雨侵蚀力、降雨量和侵蚀性降雨次数的变化趋势基本一致,高雨量区的年际变化波动剧烈,侵蚀性降雨次数和暴雨过程协同影响降雨侵蚀力的大小。（3） 空间上,中国的降雨侵蚀力值的特点为东南沿海地区高、西北内陆地区低。时间上,侵蚀性降雨集中在5—8月,夏、秋两季对土壤造成的侵蚀影响更大。（4） 通过对年降雨量、年侵蚀密度和年暴雨量进行分区定量分析,结果表明暴雨量与侵蚀密度成正相关关系,即年降雨量一定,暴雨事件越多,降雨侵蚀密度越大。     

多流域降雨和土地利用格局对土壤侵蚀影响的比较分析——以陕北黄土丘陵沟壑区为例

土壤侵蚀是制约黄土高原可持续发展的瓶颈因素,为分析不同面积流域降雨和土地利用格局对土壤侵蚀影响的变化趋势,本文基于土壤侵蚀评价指数,发展了降雨和土地利用格局对土壤侵蚀影响的表征方法,探讨了多流域降雨和土地利用格局对土壤侵蚀的影响。结果表明：① 2006-2012年,研究区降雨侵蚀力因子R总体上呈现上升的趋势,植被覆盖与管理因子C呈现下降趋势;② 随流域面积的增加,研究区内降雨格局对土壤侵蚀的影响逐渐降低,而土地利用格局对土壤侵蚀的影响变大;③ 在流域面积较小时,降雨格局对土壤侵蚀的影响要大于土地利用格局对土壤侵蚀的影响,而在流域面积较大时,土地利用格局对土壤侵蚀的影响大于降雨格局对土壤侵蚀的影响;④ 随着流域面积的增加,研究区的林地比例有所下降,陡坡植被覆盖类型趋于单一,这是在流域面积增大时土地利用格局对土壤侵蚀影响增加的主要原因。同时,流域面积较小时,降雨对土壤侵蚀的影响较大,但随着流域面积的增加,松软的土壤性质和沟壑纵横的地形增大了发生重力侵蚀的可能性,土壤和地形对土壤侵蚀的影响增大。     

Runoff and Soil Erosion on Slope Cropland: A Review

Soil erosion has become a serious environmental problem worldwide, and slope land is the main source of soil erosion. As a primary cover of slope land, crops have an important influence on the occurrence and development of runoff and soil erosion on slope land. This paper reviews the current understanding of runoff and soil erosion on slope cropland. Crops mainly impact splash detachment, slope runoff, and sediment yield. In this review paper, the effects of crop growth and rainfall on the splash detachment rate and the spatial distribution of splash detachment are summarized. Crop growth has a significant impact on runoff and sediment yield. Rainfall intensity and slope gradient can influence the level of erosive energy that causes soil erosion. Furthermore, other factors such as antecedent soil water content, soil properties, soil surface physical crust, and soil surface roughness can affect soil anti-erodibility. The varying effects of different crops and with different influence mechanisms on runoff and soil erosion, as well as changes in their ability to influence erosion under different external conditions should all remain focal points of future research. The effect of crop vegetation on runoff and soil erosion on slope land is a very important factor in understanding large-scale soil erosion systems, and in-depth study of this topic is highly significant for both theory and practice.     

TROPICAL RAINFALL EVENTS ON EROSION RATES INA RAPIDLY DEVELOPING URBAN AREA IN NIGERIA

Data collected on rainfall events covering one wet season in Ilorin, Kwara State, Nigeria, were found to be highly correlated with the rate of erosion on all the representative land surface types found in the city – namely bare land, fallow land, short grass and tall tree cover. Of all the rainfall components, rainfall total was best at predicting the rate of soil erosion on all these surfaces. In addition, the study found that a significant constituent of all surfaces, silt which fell through seiver grades 1.18 mm did not cohere, therefore increasing the rate of erosion. However, when grass cover (regenerating with the rains) was at least 95 per cent, erosion was well controlled. Therefore, grass coverage before the onset of the wet season is recommended as an efficient and simple measure to manage erosion in this typical developing urban centre in Nigeria.     

中国土壤侵蚀与其地理环境背景的空间关系

土壤侵蚀是地理环境各因子综合作用的结果。为了比较不同单元之间的土壤侵蚀与其地理环境背景的空间关系 ,在计算土壤侵蚀综合指数的基础上 ,利用遥感和GIS技术 ,对不同地理环境背景下的土壤侵蚀进行了空间分析 ,主要参与的地理环境背景因子为 :降雨量、植被、坡度、地貌类型、高程、土地利用类型。通过对土壤侵蚀不同类型及强度等级下的各地理环境背景分析 ,揭示出中国土壤侵蚀与其地理环境背景的空间关系。