耕作侵蚀对不同坡度下紫色土侵蚀产沙的影响

川中丘陵紫色土在长期耕作侵蚀与水蚀的交互作用下侵蚀严重,在不同地形条件下紫色土耕作侵蚀坡面在二者相互作用的内在机理,以及水力学特征随坡度的变化规律尚不明晰.本文选取四川盆地典型紫色土坡地土壤为研究对象,以10 m2土槽坡面坡顶裸露2 m2母岩代表受耕作侵蚀严重的坡面(TE),以坡顶未发生母岩裸露作为对照坡面(CG),设...     

金沙江下游地区水文特征

根据四川与云南两省水文手册和水文年鉴,及攀枝花水文站、金阳气象站、雷波气象站等资料,分析论述了该区降雨、径流、洪水等的水文环境特征。     

西宁盆地黄土区不同草本植物和坡形条件下坡面产流产沙特征

为进一步研究不同草本植物和边坡坡面形态对坡面产流产沙的影响,以西宁盆地毛鸡湾流域长岭绿化区作为试验区,设计了直形和阶梯形2种坡形,选取3种优势草本老芒麦(Elymus sibiricus Linn.)、垂穗披碱草(Elymus nutans Griseb.)和细茎冰草(Agropyron trachycaulum Linn.Gaertn.)作为试验供试种,通过人工模拟降雨试验,探讨了种植不同草本和坡形条件下,边坡坡面的产流、产沙和入渗特征。结果表明,在直形边坡中,裸坡坡面的产流时间小于种植草本植物坡面,且垂穗披碱草坡面和老芒麦坡面的形成产流时间相对较长,为4 min。与直形边坡相比,垂穗披碱草阶梯形坡面产流时间相对最长,为8 min;在直形边坡中,垂穗披碱草坡面和老芒麦坡面累积径流量、累积产沙量和径流系数相对最小,分别为51.42 L/min、160 g、14.98%,51.25 L/min、210 g、14.93%,细茎冰草坡面的累积径流量、累积产沙量和径流系数分别为96.97 L/min, 700 g, 28.25%;垂穗披碱草坡面和老芒麦坡面稳定入渗速率相对最大,其值为0.38～...     

陇中黄土高原丘陵沟壑区不同植被恢复模式下次降雨产流产沙特征

基于甘肃省清水县汤峪河径流小区2015—2017年的观测数据,研究不同植被恢复模式条件下坡面次降雨入渗、产流产沙特征。结果表明:不同植被恢复模式条件下的土壤入渗量与降雨强度呈二次函数关系,存在入渗量达到最大值的临界降雨强度。入渗速率与降雨历时可以用幂函数关系表达,符合考斯恰可夫入渗模型。不同植被恢复模式条件下的产流率在0.003 3～0.003 6 mm·min-1之间,相对裸地的减流率为54%～58%。产流率与降雨强度之间呈二次函数关系(R2>0.88),产流率的主要影响因素是降雨强度。径流含沙量平均值乔灌混合区(3.13 g·L-1)>灌木林(2.95 g·L-1)>乔木林(2.79 g·L-1)>草地(2.58 g·L-1),径流含沙量与降雨强度呈线性递增函数关系。裸地的产沙量显著高于各植被小区(P<0.05),是各植被小区的43～57倍,各植被小区的减沙率在93%～94%之间,减沙效益高于其减流效益。各植被坡面土壤流失量与降雨侵蚀力呈线性递增函数关系;产流率与侵蚀产沙率之间呈极显著正相关关系(P<0.01),二者间可采用二次函数关系表达。本研...     

西宁盆地黄土区不同草本植物和坡形条件下坡面产流产沙特征

为进一步研究不同草本植物和边坡坡面形态对坡面产流产沙的影响,本项研究以西宁市毛鸡湾流域长岭绿化区作为试验区,设计了直形和阶梯形2种坡形,选取3种优势草本老芒麦（Elymus sibiricus Linn.）、垂穗披碱草（Elymus nutans Griseb.）和细茎冰草(Agropyron trachycaulum Linn. Gaertn.)作为试验供试种,通过人工模拟降雨试验,探讨了种植不同草本和坡形条件下,边坡坡面的产流、产沙和入渗特征。结果表明：在直形边坡中,裸坡坡面的产流时间小于种植草本植物坡面,且垂穗披碱草坡面和老芒麦坡面的形成产流时间相对较长,为4min,与直形边坡相比,垂穗披碱草阶梯形坡面产流时间相对最长,为8min;在直形边坡中,垂穗披碱草坡面和老芒麦坡面累积径流量、累积产沙量和径流系数相对最小,分别为51.42 L/min、160 g、14.98%,51.25 L/min、210 g、14.93%,细茎冰草坡面的累积径流量、累积产沙量和径流系数分别为96.97 L/min,700 g,28.25 %;垂穗披碱草坡面和老芒麦坡面稳定入渗速率相对最大,其值为0.38~0.44 mm/min,细茎冰草坡面的稳定入渗率为0.29~0.36 mm/min。在阶梯形边坡中,垂穗披碱草坡面的累积径流量、累积产沙量和径流系数相对最小,其值分别为5.62 L/min、110 g、1.64 %,且垂穗披碱草坡面入渗速率相对最大,为0.50~0.52 mm/min,这反映出种植草本植物可增大其坡面的入渗率,有效减少坡面径流和土壤侵蚀,其中垂穗披碱草和老芒麦的固土保水作用相对最为显著,且与直形边坡相比,阶梯形边坡能有效延长坡面土壤水分入渗时间,减少坡面地表径流,从而提高边坡坡面土壤的抗侵蚀能力。     

黄土坡面产流产沙过程及微地形变化特征

坡面土壤侵蚀过程不仅可以通过坡面的产流产沙过程反映,还可以通过降雨过程中坡面微地形变化特征来反映。对9°、12°、15°、20°、25°坡度下面积较小坡面模拟降雨,获取降雨过程中径流泥沙数据及降雨前后坡面微地形变化数据。结果显示：（1）初始产流时间随着坡度的增加先增加后减小,且初始产流时间较长;（2）15°、20°时的产流率不稳定,18 min后产沙率规则性波动起伏;（3）随着坡度的增大,降雨过程后坡面比表面积值随着坡度的增大而增大,坡面的高程变异系数都有所增大。     

不同坡面植被空间布局对坡沟系统产流产沙影响的实验

植被在有效控制水土流失、改善生态环境中具有重要作用。为探讨坡面不同植被覆盖度、不同植被空间布局对坡沟系统侵蚀产沙的影响,以4 m长坡面(坡度为20°)和3 m长沟坡(坡度为50°)组成的坡沟系统为研究对象,采用不同放水流量(3.2 L/min、5.2 L/min)的放水冲刷实验,研究了不同放水流量、不同植被覆盖度、不同植被布设部位对坡-沟系统及沟坡侵蚀产沙的影响。结果表明,在实验条件下,不同植被布设部位在相同放水流量、相同植被覆盖度条件下对坡沟系统侵蚀产沙有明显影响,而对产流量无明显影响;沟坡部分侵蚀产沙量不随坡面植被覆盖度的增大而减小,相反呈增大趋势。说明在实验条件下,对坡沟系统而言,仅在坡面部分布设植被,尽管能在一定程度上减少坡沟系统侵蚀产沙,但并不能有效减小沟坡部分的侵蚀产沙,甚至引起沟坡部分侵蚀产沙的增大。因此,水土流失治理过程中采取有效措施进行坡沟兼治将是减少水土流失的有效手段。     

青藏公路路堤边坡产流产沙规律及影响因素分析

公路建设引起的人为加速侵蚀对生态环境造成很大影响,为摸清道路边坡的侵蚀规律,在青藏公路边坡布设了自然径流观测小区,降雨过后进行采样,获得径流深和侵蚀模数数据。对所得数据整理分析表明:(1)次径流深、次侵蚀模数与降雨量和降雨强度的乘积有很好的线性相关,相关系数分别为0.802和0.554。次径流深与次侵蚀模数之间的相关系数达到0.771;(2)产流产沙随坡长增加有减少的趋势,但其规律还有待进一步研究;(3)随着时间的推移,产流产沙有所下降,小区坡面的干扰得到了恢复,因此,时间是公路边坡水土流失的重要影响因素;(4)公路边坡的年侵蚀模数,包括降雨侵蚀和冻融侵蚀,共计11991.41 t/km²,属于极强度侵蚀。     

基于SWAT模型的无资料流域产流产沙模拟

准确预报无资料地区的产流产沙,对土壤侵蚀治理具有重要的实践意义。为了研究南方红壤侵蚀区无观测资料流域的产流产沙情况,以福建省长汀县朱溪小流域为研究区,其次一级流域游屋圳子流域和高陂塅子流域分别为参证流域和无观测资料流域。采用相对误差(Re)、决定系数(R2)以及Nash-Sutcliffe效率系数(Ens)评价了SWAT模型在游屋圳子流域的产流产沙模拟的适用性,基于地形指数判定了两子流域的水文相似性。结果表明:SWAT模型适用于游屋圳子流域的产流产沙模拟;游屋圳子流域与高陂塅子流域具有水文相似性,说明两子流域间可以进行模型参数移植;经模型参数移植,模拟得2010年高陂塅子流域年径流量为1.32×107m3,年产沙量为2 200 t。模拟结果不仅为小流域的水土保持治理提供参考,也为其他无资料流域的产流产沙模拟提供方法借鉴。     

黄河中游多沙粗沙区流域坡面水保措施变化特征

选用Landsat TM、环境星CCD、SPOT4 和资源三号卫星影像等多源地学数据,通过人机交互式解译和修订土地利用与梯田数据,提出用相邻图幅递进回归分析法消除NDVI时相差异后反演植被盖度,构建起退耕还林还草面积比例、植被盖度均值变化量和有效梯田累计保存面积比例3 个坡面特征变化指示参数后,运用综合聚类分析和多要素贡献率模型研究黄河中游多沙粗沙区的流域坡面水保措施变化特征。结果表明：（1） 1998-2010 年间研究区内流域坡面水保措施变化显著,平均退耕还林还草面积比例为5.55%,平均林草植被盖度均值增加20.63%,平均有效梯田累计保存面积比例达6.25%;（2） 多要素水保措施变化共同作用下的流域坡面变化特征主要有7 种类型,即植被盖度变化主导型、植被—土地变化主导型、土地—植被变化主导型、植被—梯田变化主导型、梯田—植被变化主导型、梯田面积变化主导型和多要素变化共同主导型;（3） 不同类型的空间分布存在一定的地貌背景差异,后续研究应结合流域坡面变化特征及其地貌格局来优化配置水保措施,并合理估计水沙模型模拟的敏感性参数。     

自然降雨条件下不同生态措施坡地的径流数值模拟

从动量定理和水量平衡原理出发,以Saint Venant方程为基础推导出自然降雨条件下不同生态措施(即同时考虑变雨强、降雨动量和不同生态措施影响下的坡地径流过程)坡地的径流基本方程。在考虑一般问题定解条件的基础上,采用Preissmann隐式格式对模型进行数值求解。利用3个处理(裸地、百喜草覆盖和百喜草+果树覆盖)、5组实测资料(不同雨型)对模型进行了验证,结果表明3个处理的计算值与实测值的平均相对误差分别为:14.97%、13.59%、15.15%,说明模型的计算结果是可靠的,对于模拟预测自然降雨条件下不同生态措施坡地径流过程是可行的。     

自然降雨条件下不同生态措施坡地的径流数值模拟

从动量定理和水量平衡原理出发,以Saint Venant方程为基础推导出自然降雨条件下不同生态措施(即同时考虑变雨强、降雨动量和不同生态措施影响下的坡地径流过程)坡地的径流基本方程。在考虑一般问题定解条件的基础上,采用Preissmann隐式格式对模型进行数值求解。利用3个处理(裸地、百喜草覆盖和百喜草+果树覆盖)、5组实测资料(不同雨型)对模型进行了验证,结果表明3个处理的计算值与实测值的平均相对误差分别为:14.97%、13.59%、15.15%,说明模型的计算结果是可靠的,对于模拟预测自然降雨条件下不同生态措施坡地径流过程是可行的。     

不同时空尺度下沟壑对流域侵蚀产沙的影响——以黄土丘陵沟壑区岔巴沟流域为例

基于DEM,分别以不同的沟壑发育所需的汇水面积为阈值,提取岔巴沟流域等6个不同空间尺度流域的沟壑.并求出不同级别沟壑的差值.结合黄河子洲观测站多年的水沙观测资料,分析不同级别的沟壑及沟壑的不同部位在不同时间尺度下对流域侵蚀产沙的影响.分析结果表明:沟壑密度并不是简单地随着流域面积的增大而减小.沟壑密度的空间尺度效应与所提取沟壑的级别有关;黄土丘陵沟壑区梁峁坡、沟坡的次暴雨产沙量占流域产沙总量的比重与降雨特性有关;重力侵蚀多发生在毛沟的中、上部及沟头处,而支沟、干沟主干道的沟坡比较稳定,且其发生的重力侵蚀对流域产沙的影响多为"无效"部分;沟壑发育汇水面积的阈值为1500、1800、2000个栅格提取的沟壑对流域侵蚀产沙的作用较大,同时沟壑对流域侵蚀产沙的影响与时间尺度有关,在多年平均尺度下,高级别沟壑只起到泥沙输送通道的作用.