融雪侵蚀研究进展

融雪侵蚀在中国及世界上许多地区都有发生,其对表层土壤的破坏作用越来越为人们所认识,已成为土壤侵蚀研究中的重要问题之一。在总结相关研究成果的基础上,分析了影响积雪和融雪的气候、海拔、地形地貌及土地利用等因素。在融雪侵蚀影响因素方面,认为融雪径流、表层土壤解冻深度、解冻期表层土壤可蚀性是影响融雪侵蚀发生的特殊因素。同时指出,融雪侵蚀预报模型中冻融作用对土壤水分迁移的影响、未完全解冻层对表层土壤水分的影响以及坡面融雪过程研究是未来融雪侵蚀研究中应重点解决的问题。     

切沟侵蚀预报研究进展与展望

切沟侵蚀是重要的土壤侵蚀类型,是小流域侵蚀泥沙的主要来源。准确预报切沟侵蚀空间分布及其强度的时空变化,对于优化小流域水土保持措施配置、维持区域粮食产能和保障区域生态安全,具有重要的理论和实践意义。地形临界模型、敏感性评价、切沟形态特征经验关系、侵蚀预报模型和景观演变模型是预测切沟发育部位、评价发育概率或估算切沟侵蚀强度的主要方法。从这些方法的基本思路与原理出发,系统分析了相关研究进展,对比了研究结果的差异并评价了各方法的优缺点。未来研究需聚焦切沟监测方法优化与数据积累、切沟演变过程与数据可比性、预报方法遴选及区域适宜性、经验模型研发与参数区域分异,以及切沟侵蚀机理研究与过程模型研发,从而为促进切沟侵蚀预报研究、阻控切沟侵蚀、保障区域社会经济可持续发展提供技术支撑。     

坡面侵蚀过程定量研究进展

坡面是土壤侵蚀最基本的地貌单元,定量研究坡面侵蚀能为研究土壤侵蚀规律、确定坡面重点侵蚀部位、建立土壤侵蚀预报模型提供科学依据。总结了溅蚀、片蚀、细沟侵蚀、浅沟侵蚀的定量研究进展,简述了土壤侵蚀模型的研究进展,对目前的其它研究方法进行了评述。     

沟灌土壤水分运动数值模拟与入渗模型

为进一步探明沟灌二维土壤水分运动规律,以非饱和土壤水分运动理论为基础,建立了沟灌土壤水分运动数学模型,用多组试验资料对模型模拟结果进行验证,两者基本吻合,表明模型可用于模拟沟灌二维土壤水分入渗过程.用所建模型对不同因素组合下沟灌土壤湿润体特性进行模拟分析,结果表明:土壤初始含水率、沟间距对沟灌累积入渗量影响较小,土壤质地、容重、沟底宽和沟中水深对其影响较为显著;沟底宽、土壤初始含水率对土壤湿润体水分分布影响较小,土壤质地、容重对其影响较大,沟间距、沟中水深对其影响主要在零通量面附近,当入渗发生交汇后,零通量面处垂向湿润锋运移加快.以此为基础,建立了包含湿周在内的沟灌累积入渗量计算模型.     

海岸带侵蚀灾害研究进展及思考

在当今全球海平面上升的背景下,海岸侵蚀灾害已严重威胁着海岸带生存和生活环境,逐渐成为各相关领域的一个热点研究课题。因此,在总结中国典型海岸段侵蚀灾害的基础上,深刻探讨国内外海岸带侵蚀研究现状,并就此提出存在的两个关键性问题。最后,指出今后应重点加强以下5个方面的研究: (1)海岸侵蚀与地质环境条件的相关关系; (2)海岸侵蚀分区特征与发育分布规律; (3)侵蚀海岸的变形破坏模式; (4)岩土体在各种侵蚀因子作用下力学特性变化; (5)海岸稳定性的评价机制。     

土石混合体渗透侵蚀特性数值模拟研究

土石混合体是由块石、砾石与砂土、黏土等固体颗粒组成,以块石镶嵌在细粒土体中为结构特征的松散介质。由于其颗粒松散特性,细颗粒在渗流作用下易于流失而形成渗流侵蚀。采用室内试验与数值模拟相结合的方法,扩展渗流侵蚀模型在土石混合体渗透侵蚀研究中的应用。选取云南某滑坡土石混合体为研究对象,采用自制的渗透侵蚀装置,模拟土体基质渗透侵蚀过程,获取土体基质侵蚀参数试验值。根据块石在土体基质中分布特征,建立不同块石含量特征的土石混合体计算模型。基于参数试验值及渗流侵蚀方程、耦合渗流控制方程及孔隙率控制方程,模拟土石混合体渗流侵蚀过程,分析块石含量对土石混合体渗透侵蚀特性的影响。模拟结果表明:在同等水力梯度及时间条件下,块石含量与土石混合体宏观平均流速初值、侵蚀颗粒密度值呈反比,与液化颗粒密度峰值呈正比;块石含量与渗流侵蚀方程中试验参数存在线性相关性。将块石含量作为土石混合体结构特征引入渗流侵蚀方程中,以构建适用于土石混合体的渗流侵蚀模型。     

沟灌土壤湿润体空间矩特征参数估算模型

为进一步增加矩分析理论在研究沟灌土壤湿润体运移特性方面的实用性,采用数值模拟和理论分析相结合的方法,定量分析了土壤初始含水率、入渗水深、沟底宽和边坡系数等因素对沟灌自由入渗条件下土壤湿润体空间矩特征参数的影响,并建立了其与主要影响因素间的函数关系式。结果表明,土壤初始含水率、入渗水深和沟底宽对垂直向土壤水分分布的质量重心影响较大;水平向湿润锋的平均离散度主要受土壤初始含水率、入渗水深、沟底宽和边坡系数的影响,而垂直向对土壤初始含水率和入渗水深变化的敏感性较高;选取不同土壤质地对所建模型的可靠性进行了验证,结果表明所建模型估算不同入渗时刻的空间矩特征参数值与根据HYDRUS软件模拟结果所得计算值具有高度一致性,所有验证组合条件下两者相对误差绝对值均值均低于8.5%,且无显著性差异,说明所建模型估算沟灌土壤湿润体空间矩特征参数具有高度可靠性。研究结果可为沟灌灌水方案设计和管理提供理论基础和技术支撑。     

土质陡坡降雨侵蚀的数学模型及求解方法

建立了土质陡坡降雨侵蚀的数学模型,模型包括陡坡细沟间坡面流控制方程、变沟宽陡坡细沟流控制方程、陡坡细沟间坡面侵蚀泥沙连续方程及陡坡变沟宽细沟侵蚀泥沙连续方程。通过紊流冲击分布概率确定土壤剥蚀方程,确定了泥沙源/汇项的表达形式及细沟高程与宽度的表达式。通过有限元和有限差分相结合的方法求解该数学模型,利用有限单元法对数学模型的水动力方程、运动方程及泥沙连续方程进行空间上的离散,利用有限差分法解决时间域的问题,得出了顺序求解的数值计算公式及模型数值求解的具体方法和步骤。     

由降雨侵蚀引起的山坡面水土流失的研究进展

20世纪末，坡面降雨水土流失的研究日益深入。经验性模型是根据实际资料应用统计相关的方法建立起来的，其结构简单，使用方便。物理过程模拟模型试图对流域内发生的侵蚀产沙过程进行概化和近似，并用数学方程描述流域上侵蚀产沙的主要物理过程，再用比较严格的数值解法计算水沙运动过程，同时人们对侵蚀机理的研究也得到了深入发展。     

地下水饮用水与灌溉水水质评价方法研究进展

地下水作为饮用水与灌溉水的重要来源,在人们日常生活中以及农业生产中有着十分重要的作用,国内外已经对地下水开展了大量深入的研究。目前,饮用水、灌溉水和地下水水质评价方法基本一致。地下水饮用水与灌溉水水质评价方法众多,但至今没有统一的评价模型,使用不同的评价方法对同一区域地下水饮用水与灌溉水水质进行评价,往往得到的结果有所差异。因此,本文对国内外常用地下水饮用水与灌溉水水质评价方法进行梳理,指出各评价方法的优点和缺点,针对各评价方法存在的缺点,归纳其改进方法;总结地下水饮用水与灌溉水水质评价方法研究进展及未来研究的趋势,并提出展望,旨在为地下水饮用水与灌溉水水质评价方法的完善提供参考依据。     

一种沟灌累积入渗量简化计算方法

为简化沟灌二维累积入渗量的数值计算,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,研究分析了土壤初始含水率、入渗水深、沟底宽、边坡系数、土壤质地和容重等因素对沟灌边界效应和拟合系数γ的影响,并建立了系数γ与主要影响因素间的函数关系式,提出了沟灌累积入渗量简化计算方法.结果表明,土壤初始含水率、沟底宽和边坡系数对沟灌边界效应的影响较小,而入渗水深、土壤质地和容重对沟灌边界效应的影响显著;拟合系数γ主要与入渗水深的变化有关,随入渗水深的增大呈现减小趋势,但对初始含水率、沟底宽、边坡系数、土壤质地和容重等因素变化的敏感性较低,可忽略其影响;建立了估算拟合系数γ的计算式,结合已有文献资料对其可靠性进行了验证,结果表明黏壤土和砂壤土不同入渗时间内,其沟灌累积入渗量计算值与实测值和HYDRUS软件模拟值具有高的一致性,说明文中所建公式估算拟合系数γ值可靠.研究结果可为简化沟灌累积入渗量的数值计算提供理论依据和技术支撑.     

砂沟滴灌技术参数模型

在分析砂沟滴灌土壤入渗规律的基础上,根据水量平衡原理建立了求解砂沟滴灌技术参数(沟宽、沟高、透水边壁高度、滴头流量)的模型,并将恒定水头积水入渗试验和Philip模型用于求解模型中的土壤入渗性能。以该模型计算的技术参数为基础,通过砂沟滴灌试验验证了模型的可行性,并对影响模型精度的因素做出了分析。试验结果表明,该模型能够较精确地设计砂沟滴灌技术参数。二维恒定水头积水入渗试验中,土壤吸渗率和渗透率是灌水时间的函数,砂沟滴灌中变化的积水深度和湿周是影响模型精度的另一个因素。     

俯冲侵蚀的研究历史、现状与展望

俯冲侵蚀是指在板块俯冲过程中, 俯冲板块通过构造作用移走俯冲上盘的物质并将其带到深部地幔的过程。前人研究表明, 俯冲侵蚀在新生代环太平洋俯冲带是一种十分普遍且非常重要的地质过程, 同时对活动陆缘的构造变形、岩浆弧的形成、金属成矿、壳-幔物质循环以及大陆地壳的生长与演化均具有重要的影响。本文在回顾前人研究历史的基础上, 简要介绍了俯冲侵蚀的基本模型和控制因素, 系统总结了俯冲侵蚀引起的地质效应以及识别依据, 分析探讨了俯冲侵蚀与金属成矿、大陆地壳演化的关系。此外, 本文还介绍了俯冲侵蚀在国内的研究现状, 并分析了青藏高原的班公湖-怒江缝合带和雅鲁藏布江缝合带晚中生代俯冲侵蚀识别的研究实例, 揭示了欧亚大陆南缘在晚中生代是一个侵蚀型的板块汇聚边界。最后对我国今后开展相关研究提出了一些思考和展望。

     

西南喀斯特区土壤侵蚀研究进展

西南喀斯特区土层浅薄、成土速率低等特点决定了其允许土壤流失量小,土壤一旦流失,极难恢复,土壤侵蚀及其造成的石漠化现象已成为制约该区可持续发展最严重的生态环境问题。文章首先明晰西南喀斯特区土壤侵蚀特征,从坡面、小流域和区域三个尺度上系统概括西南喀斯特区土壤侵蚀的相关研究进展。针对当前喀斯特区土壤侵蚀研究野外径流小区、小流域及区域空间尺度数据缺少和相关研究模型限制性强等不足,建议从不同尺度深入研究喀斯特区土壤侵蚀发生发展规律及时空演化格局,并结合高新遥感、地球物理探测技术及模型,同步监测坡面—小流域—区域土壤流失,对土壤侵蚀进行定量评估,结合不同空间尺度土壤侵蚀特征构建系统性水土保持生态恢复治理模式和监测系统评价体系。     

A furrow runs through it: An example of sustainable traditional irrigation in Western Cape Province,South Africa

Water and water related matters are important issues in water scarce countries like the Republic of South Africa. This is especially true for the agricultural sector that relies heavily on the availability of water for irrigation to ensure a secure food supply. In South Africa, present day irrigation projects rely on government subsidies and are usually large undertakings beyond the reach of individuals or small communities. The sustainability of such large irrigation projects is still a matter of debate. A 100 years ago a different set of rules applied. Irrigation could only be achieved by hand-dug furrows that supplied water in relatively small quantities to small farming communities. This paper investigated such a small community, the Leeukloof farming community in the Western Cape Province of the Republic of South Africa. For the past 93 years this community has maintained a furrow that supplies water not only to farms bordering the Perdeberg River, which supplies the furrow with water, but also to farms not bordering the river. The authors try to reconstruct the changes in agricultural practices brought about by the furrow, methods of water extraction during each phase, as well as the development and role of the furrow system. The perception by the community of the necessity of this method of water extraction from the river system is also investigated. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

甘肃景电灌区节水灌溉措施研究

景泰川电力提灌工程是一项重大的引黄灌溉工程。通过充分调查研究了灌区的用水现状,从工程类节水措施和管理类节水措施两个方面着手,对灌区用水存在问题提出了相应的节水措施。     

土壤侵蚀模型研究现状与展望

土壤侵蚀已成为极为严峻的环境问题之一,对它进行准确的预报具有重要的实践意义.本文对国内外土壤侵蚀模型的研究现状进行了详细的回顾,并对我国土壤侵蚀模型研究中相对薄弱的环节进行了深入的分析.旨在借鉴国外研究经验,促进我国土壤侵蚀模型研究的进展.     

Study on failure mechanism of a plain irrigation reservoir soil bank slope under wind wave erosion

Natural Hazards - The wind wave erosion is one of the main factors of the soil bank slope retreat in plain irrigation reservoirs, which plays an important role in the bank profile evolution and...