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。     

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～...     

黄土丘陵沟壑区坡面径流侵蚀产沙过程的环境解释

应用数量分类(TWINSPAN)和排序(DCCA)方法对陕北吴起县典型坡面侵蚀产沙过程进行了环境解释。结果表明：环境因子对土样侵蚀产沙量的解释量达83%,其中DCCA排序轴前4轴的解释量占总排序轴解释量的69%,且分别与坡位、土壤质量、海拔、干根重显著相关。坡面径流侵蚀产沙量随冲刷时间呈波浪式变化,环境因子对侵蚀产沙过程影响甚微。坡面径流侵蚀产沙量按地形部位表现为梁峁顶<梁峁坡<沟坡<沟底,按地类则表现为灌木林<针阔混交林<针叶纯林<阔叶纯林。     

砒砂岩地区降雨与植被耦合关系对侵蚀产沙的影响

研究降雨--植被耦合关系对侵蚀产沙的影响,为侵蚀治理提供数据支持.基于TRMM降雨数据和MODIS 250 m NDVI,分析降雨和植被的年内分布模式和匹配关系,并构建降雨--植被耦合指数RV,用于反映侵蚀产沙状况.进一步利用年降雨量,NDVI以及其分布参数(峰度系数和偏斜度)与输沙量进行相关分析和多元回归分析.结果显示:降雨的集中,偏斜程度和波动性要比植被更为明显;RV与实际输沙量的相关系数为0.84,可以很好地反映侵蚀产沙的相对大小;年输沙量与降雨的分布参数相关性最高,达到0.94和0.87,对提高回归模型的拟合程度影响也最大;考虑降雨量,NDVI及其分布参数的模型的拟合程度最好,R_a²达到0.9232.因此,降雨与植被的年内匹配模式对侵蚀产沙具有重要影响.     

坡长对坡耕地侵蚀产沙过程的影响

模拟降雨试验结果揭示出随着坡长增加,径流与侵蚀产沙量越大。当坡长小于１５ｍ时,累积侵蚀模数与降雨历时关系明显呈线性,其斜率随坡长增加而渐陡,当坡长大于１５ｍ时,累积侵蚀模数与降雨历时明显是非线性关系;坡长是导致细沟侵蚀的重要因素。细沟发育时,其侵蚀产沙量大约是坡面或细沟间的２－５倍;当细沟趋于稳定时,与无细沟发育的坡面水流含沙量值类似。在４０ｍ坡长小区,其单位时间侵蚀模数与２５ｍ坡长小区无明显差异,水流含沙量并无明显增加,显示出当坡长大于临界坡长时的变化过程规律。利用等高植物篱或等高地梗减少坡长有效值,可以大大降低单位面积上的土壤流失量。     

坡面草被覆盖对坡沟侵蚀产沙过程的影响

通过室内放水冲刷试验方法,研究了坡沟系统坡面不同草被覆盖度及空间配置下,坡沟系统侵蚀产沙变化过程及特征。结果表明,放水流量较小时,覆盖度越高,侵蚀产沙量越小;坡面草被不同空间配置下的产沙量大小依次是：坡上部 > 坡中部 > 坡下部。大流量时,不同草被覆盖度间的产沙量差异增大,不同草被空间配置下的产沙量变化规律不十分显著。沟坡产沙比随坡面草被覆盖度的增加呈指数增加,大流量比小流量下的增加幅度要大。坡面草被布设在坡下部时,其对沟坡侵蚀的危害最大。坡沟系统侵蚀产沙变化过程是增加-稳定-下降,其变化的阶段性不如单一坡面明显。     

坡面植被对坡面径流和入渗的影响

通过人工模拟降雨和自然降雨试验,本文讨论了植被对雨水的截留和分流作用,以及坡面植被对水流入渗的影响。     

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...     

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。     

中南半岛植被物候与极端降水的变化特征及关联

利用MCD12Q2数据提取中南半岛的植被物候指标,采用Sen+Mann-Kendall法、灰色关联分析及R/S分析等方法,分析中南半岛地区生长季开始、生长季结束、生长季长度及极端降水指标的时空分布特征及其关联,并预测物候指标的未来变化趋势。结果表明：1) 2001—2018年中南半岛生长季开始及结束时间均表现出东部地区早于西部的空间特征,半岛生长季长度多保持在8～9个月左右;除暴雨日数指标,极端降水指标的空间分布特征与年总降水量的空间分布相似,大致呈西高东低;2）生长季始期与生长季末期以提前趋势为主,生长季长度以缩短趋势为主;年尺度降水量与强度无明显变化,但单日最大降水量、极强降水量和暴雨日数指标呈下降趋势,中雨日数、大雨日数和连续有雨日数指标均呈上升趋势,表明中南半岛极强降水事件减少,中等强度极端事件增多,降水事件的持续时间变长;3）各物候指标的主控极端降水指标类型空间分布模式相似且集中,植被物候与区域气候密切相关;4）中南半岛各物候指标未来变化趋势与过去变化趋势相反,且以延后趋势为主。     

黄土高原坡耕地退耕还草的水沙变化特征

根据野外观测资料 ,比较不同农耕地的产流产沙与草地 ,分析了退耕还草后减流减沙效应随降雨特征、坡度以及时间变化的特征。结果表明 ,退耕还草减流减沙主要是在大雨量时 ,尤其是减流效应 ,在小雨量降雨时很弱 ,甚至不减流。退耕还草减流减沙效应随坡度的增加而增大 ,且减沙效应增长速度大于减流效应 ,退耕还草应尽快退掉 2 5°以上的坡耕地。退耕还草减流减沙在多雨和暴雨多年份以及在暴雨多的季节效应强 ,主要削减的是大暴雨、高含沙的地表径流。在任何情况下 ,退耕还草的减沙效应都明显大于减流效应。     

黄土高原生物措施减水减沙效益动态分析

为进一步认识黄土高原水土保持措施效益的动态变化特征,使用11个不同水土保持生物措施下的径流小区资料,从产流降雨的角度,分析了农(作物)、草、林灌三种不同生物措施减水减沙作用的年际和年内变化。结果表明,随着年汛期产流降雨的增加,年减沙量与年减水量呈S型增长趋势,农、草类的年减水减沙率有变稳定的趋势,而林灌类的减水减沙率随年汛期产流降雨的增加变化不大;由于农事和农作物的生长特点,相对于林灌类,农、草类年内减水减沙主要集中于7、8月份。研究结果可为进一步认识水土保持措施减水减沙效应、水土保持措施的合理配置和布局提供依据。     

坡面侵蚀水沙流时间变化特征的模拟实验

多坡段实验模型以黄土丘陵沟壑区垂向上梁峁坡面与沟谷坡面构成的坡沟系统为原型,采用人工降雨模拟实验方法,对坡沟系统土壤侵蚀链内降雨径流产沙随时间变化的规律进行了系统的研究。结果表明:雨强29 7mm/h时36′40″开始产流,60 5mm/h时3′43″产流,90 2mm/h时2′30″产流。雨强29 7mm/h时侵蚀过程以面蚀为主,产沙起伏20min出现一次。60 5mm/h时以面蚀与细沟蚀为主,35°陡坡伴有崩塌、滑塌等重力侵蚀,产沙波动平均12min出现一次。雨强90 2mm/h时坡面上细沟发育充分,有细沟合并及出现浅沟侵蚀现象,35°坡崩塌、滑塌剧烈,产沙过程波动频繁,每10min一次。雨强29 7mm/h时单位流量的产沙量为0 10kg/L;雨强60 5mm/h时为0 30kg/L;雨强90 2mm/h时为0 41kg/L。流量的大小影响了侵蚀方式和形态分异的程度,使产沙过程出现强弱相间的波动性特点。     

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。     

气候变化对渭河上游径流量和输沙量的影响

利用渭河上游北道水文站的径流量和输沙量资料和渭河上游流域16个气象站的气象资料,分析了1951—2000年期间气候变化对渭河上游径流量和输沙量的影响。结果表明:渭河上游径流量变化总体呈下降趋势,跃变点发生在1967年,20世纪60年代径流量最大,90年代以后径流量最小。径流量的变化主要取决于流域降水量的变化。葫芦河支流流域的降水量对径流量变化的影响最为敏感,其次是榜沙河支流流域的降水量。输沙量的多少主要取决于上游降水量的多少和大雨的次数,其次是风速大小和大风次数的多少。     

藉河流域水沙输移特征及其影响因素分析

本文以1962-1989年水文资料和雨量站资料为基础,分析了藉河流域水沙的季节及年际变化规律,并且对降雨与人类活动导致的年径流泥沙变化影响进行了估算.研究结果表明,藉河流域水沙年内分配极不均匀,7-10月径流量占全年的61.6%,6-9月泥沙量占全年的87.9%;水沙年际变化剧烈,输沙量和径流量的变差系数分别为0.72...     

豫西黄土丘陵区植被恢复与重建的理论基础及技术体系

通过对豫西黄土丘陵区林草植被现状和治理模式的实地调研，运用大量基础研究资料，借鉴生态学的基本理论，从理论和实践两方面开展了林草植被恢复与重建的理论基础及技术体系的研究；描述了退耕农田的自然演替过程，研究和分析了林草植被恢复与重建的机理；应用最佳平方逼近的数学方法，提出了林草植被恢复与重建的预测模型和时间表，构造了主要乡土先锋树种的生长预测模型；制定了林草植被恢复与重建的目标和程序，确定了适合本区的林草农田配置模式，提出了乔灌树种的配置方案和牧草的种植模式。其成果对整个黄土高原生态环境建设有重要的指导意义。     

岔巴沟、大理河与无定河水土保持减水减沙作用的尺度效应

运用经验公式法、双累积曲线法和不同系列对比法计算出岔巴沟、大理河与无定河流域在20世纪70年代水土保持综合措施的平均减水效益分别为14.47%、20.22%和20.78%,平均减沙效益为64.97%、43.62%和47.26%.对计算结果进行分析发现,用3种方法对岔巴沟、大理河与无定河流域水土保持综合措施减水减沙效益的...     

洞庭湖年径流泥沙的演变特征及其动因

通过对洞庭湖1951~1998年径流泥沙演变过程及其驱动力的全面分析表明, 径流泥沙关系密切, 其相关系数r = 0.9013。年径流量、年输沙量总体均呈同步减少趋势, 在演变过程中表现出明显的阶段性。由于湘、资、沅、澧四水流域产水量大, 森林覆盖率达52%以上, 连年兴建的水利工程及工农业、生活用水量的增加, 未能对四水河流水文特征产生根本性的影响, 其入湖径流泥沙基本处于稳定状态, 故没有对湖泊径流泥沙的演变造成深刻影响。而由长江中游河段的调弦口堵口, 下荆江系统裁弯和葛洲坝截流所引起的3次江湖水沙关系调整, 即是导致洞庭湖径流泥沙缓减速减的主动因子。     

黄土高原丘陵沟壑区植被恢复重建后的物种多样性研究

黄土高原丘陵沟壑区是我国物种多样性研究相对较薄弱的地区。目前关于该区植被恢复重建后的物种多样性研究尚未见报道。研究该区植被恢复重建后的物种多样性对退化生态系统的植被恢复重建具有重要的指导意义。本文选取6个物种多样性指数对纸坊沟流域主要的天然及人工群落物种多样性进行了研究，研究发现：天然灌木林物种多样性最高，均匀度最大，人工乔木林和天然草本的物种多样性及均匀度接近，人工灌木林的多样性和均匀度最小。人工林纯林（包括纯乔木林、纯灌木林及单一乔灌混交林）具有很强的抵抗其它乔灌物种入侵和定居的能力，对林下草本也有很强的控制能力。因此，要建造一个具有较高物种多样性的群落，在建造初期就要选择多物种混交，并注意初值密度。