山前洪积扇坡面细沟侵蚀跌坑特征的试验研究

跌坑的出现是坡面侵蚀过程中的重要现象,标志着细沟侵蚀正在发育,跌坑的贯穿标志着细沟的形成。采用土槽冲刷模型试验,选取流量、坡度、冲刷时间和坡面形态作为影响跌坑发育的因子结合正交试验调查了不同试验条件下跌坑发育特征及影响因素。结果表明：影响跌坑发育的因素主次为冲刷时间、流量、坡面形态、坡度;跌坑沿坡面连续分布,深度具有波动性,沿坡向下呈现先增大后减小的趋势,最大值一般发育在坡面中部;根据跌坑的发育特征将坡面细沟侵蚀划分为片蚀、细沟雏形、细沟发育和细沟调整四个阶段;坡面细沟侵蚀跌坑深宽积与土壤侵蚀量具有较显著线性关系。研究结果对输油管线水毁及水土流失防治具有一定的参考价值。     

坡面侵蚀过程中细沟水流动力学参数估算探讨

细沟侵蚀是坡面侵蚀的主要方式 ,在坡面侵蚀产沙及其输移过程中占有重要的地位和作用。通过放水冲刷试验 ,测定并研究了坡面细沟中径流的水力要素特征及其相互关系。试验中坡度采用 6° ,10°,12°和 15°共 4级 ,径流流量变化控制在 40～ 5 0 0ml/s之间。结果表明 ,黄土陡坡上细沟径流的流速、过水断面宽度 ,以及径流深都能表示成径流量和坡度的函数。在确定坡面细沟流各水力要素间关系指数的基础上 ,探讨了用径流量和坡度因子估算细沟径流水力参数的方法。经用实测资料验证 ,在实验土壤及流量、坡度条件下 ,用文中提出的方法估算的细沟径流深具有一定的精度。     

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。     

在降雨侵蚀中黄土地面坡度变化的高分辨研究

运用近景数字摄影测量方法,获得在不同人工降雨时段黄土模拟小流域高精度、高分辨率的DEM数据,并以地面坡度及其组合形态的变化为切入点,通过对比分析和理论验证,探讨黄土小流域降雨侵蚀过程中地面坡度变化特征,在更宏观空间尺度和高分辨的时间尺度上,揭示黄土地貌形成与发育特征。研究结果表明：1）在较好地维持黄土的土壤结构与抗蚀特征,较真实地模拟自然降雨的条件下,模拟流域地面的变化能很好地反映自然地面的发育进程。2）在降雨侵蚀过程中,黄土小流域地面坡度呈现持续性变化规律,平均坡度在地貌发育幼年期呈加速增长趋势,到了壮年期增长幅度呈递减性变化;坡度组合以侵蚀临界角度为轴点呈持续逆转变化,侵蚀临界坡度单元所占面积基本保持稳定。3）黄土地面坡度的变化,一方面受地表物质被侵蚀和迁移程度的影响,另一方面,也是沟间地、沟坡地和沟底地空间面积重新分配的结果。     

室内人工降雨条件下黄土侵蚀坡面的变异特征研究

基于室内人工降雨试验条件下获取的黄土坡面侵蚀的九期DEM数据,计算出不同演化时期黄土坡面的坡度、坡向及沟道网络,利用等分坡度直方图、等分坡向玫瑰花图和沟道分级网络对坡面侵蚀变异特征进行研究,并初步分析了该变异特征与黄土坡面侵蚀和演化过程之间的关系。结果表明：在黄土坡面侵蚀过程中,该坡面的坡度离散程度在逐步增加后基本保持稳定;其主导坡向总体呈现逐步有序化的变化特征,由多个主导坡向逐步演化为与该坡面主干沟道总体走向基本一致的一个主导坡向;其沟道网络逐步发育成典型树状网络并基本保持稳定,且形成了完整和严密的沟道等级结构。上述侵蚀坡面变异特征在一定程度上反映出该坡面在发育初期侵蚀较为强烈但在后期强度有所减弱。本研究是对黄土侵蚀坡面变异特征的初步探索,对未来进一步揭示黄土坡面的侵蚀机理和演化规律具有重要理论意义。     

坡地过程及退化坡地恢复整治研究——以三峡库区紫色土坡地为例

本文以长江三峡库区紫色土坡地的定点试验研究成果为依据,阐明了该类坡地退化的关键因子中的坡度,以及土壤粒径、有机质及Ｎ、Ｐ、Ｋ流失的规律。研究表明,坡面片蚀最大侵蚀量的坡度为２４°～２９°;侵蚀的主要粒径为粉砂和粘粒,土壤有机质及速效Ｎ、Ｐ、Ｋ主要是随粉砂和粘粒流失而流失。在对工程的（石坎梯田）、农业的（等高耕作）和生物的（植物篱技术）措施对比后,认为采用植物篱技术是退化坡地恢复整治可供选择的良好途径。     

白云岩喀斯特侵蚀坡地的~(137)Cs法研究

在黔南峰丛洼地区林间白云岩坡地应用137Cs法研究土壤侵蚀。4个坡面采样样方的137Cs面积浓度都低于137Cs本底值浓度;表土样137Cs浓度随着坡长增加而增大,全样137Cs面积浓度的顺坡变化呈逐步下降趋势;应用137Cs农耕地侵蚀模型计算获得样点土壤侵蚀量后,加以坡长加权平均计算获得的坡长权重土壤位移量为2.045 t/(km2·a)。同时在坡脚的土壤分层剖面中的137Cs浓度峰值在土壤次表层出现,随着深度增加呈指数递减变化,属于未受耕作扰动的无侵蚀非农耕地,但表层含有相对低浓度137Cs是坡面侵蚀泥沙的搬运堆积结果,估算距1963年以来侵蚀泥沙年平均堆积厚度为0.0682~0.1364 cm/a。坡地土壤侵蚀速率远小于以往贵州喀斯特地区典型喀斯特小流域和坡地的观测结果,但坡脚泥沙堆积速率远大于坡地土壤侵蚀速率。表明季节性暴雨、坡面降雨汇流和耕作侵蚀等侵蚀作用使喀斯特坡地土壤颗粒出现微距离位移,长期则在坡脚出现显著的侵蚀泥沙堆积。     

坡面径流冲刷及泥沙输移特征的试验研究

通过室内放水冲刷试验,对坡面细沟侵蚀发生的临界条件、细沟发展过程中的侵蚀产沙特征、以及影响细沟侵蚀产沙的因素进行了分析研究,得出了试验土条件下产生细沟的临界流量与坡面坡度的关系式.在分析产沙变化的基础上,探讨了细沟侵蚀量随径流量和坡面倾斜度的变化规律.     

东北典型丘陵漫岗区沟谷侵蚀动态及空间分析

以黑龙江省克山县为例,分析1954年和2000年侵蚀沟密度变化,探讨研究区土壤侵蚀的时空动态变化,并以侵蚀沟密度变化值为依据进行不同分区侵蚀因素的耦合分析。结果表明:过去46年间,克山县东南部侵蚀沟密度趋于减少,西北部侵蚀沟密度增大。1954～2000年侵蚀沟密度变化值在侵蚀减弱区与高程和坡度呈负相关,在侵蚀增强区呈正相关。随着坡长增加,侵蚀沟密度变化量呈增加趋势。侵蚀沟变化与坡长相关性最大,R²达0.9743,其次为高程,R²为0.6893,与坡度的相关性最小,R²为0.3437。结果表明,高程和坡度不是东北丘陵漫岗地区土壤流失的主要影响因子,坡长是该区侵蚀的一个重要影响因子。土地利用结构变化与土壤侵蚀强度变化密切相关,耕地面积大幅度增加与草地面积明显减少加速侵蚀沟发育。     

中国东部亚热带丘陵山区土地退化坡面分带性的成因

中国东部地区流水侵蚀所引起的土地退化具有明显的坡面分带性。以安徽绩溪、浙江兰溪和广东五华为典型区,从坡地地貌及其所引起破面侵蚀分带性入手,通过坡面不同部位地面物质及其理化性质、养分和水分状况以及植被、侵蚀地貌形态的分析,探讨土地退化坡面分带性的成因。     

黄土丘陵区坡面形态和植被组合的土壤侵蚀效应研究

以位于陕北黄土丘陵区的羊圈沟流域为重点研究区,针对不同坡面类型（坡长、坡形、坡度）和植被组合进行野外土壤采样,利用¹³⁷Cs元素示踪方法评估坡面的土壤侵蚀效应。研究发现：① 坡面形态对土壤侵蚀具有重要影响。自坡顶至坡脚,“直-凹”组合的坡型一般具有相对较低的土壤侵蚀模数,整体上起到“汇”的作用;但“凹-直/凸”组合的坡型具有相对较高的土壤侵蚀模数,在土壤侵蚀方面起到“源”的作用;其他坡型,如直坡、凸坡、“直-凸”和复杂性坡型的土壤侵蚀模数介于两者之间。② 坡面不同植被空间配置对土壤侵蚀的影响具有明显差异。研究发现,坡面植被组合（自坡顶至坡脚）为荒草地-果园、有林地-其他植被类型组合和荒草地-其他植被类型的坡面具有相对较低的土壤侵蚀模数,起到了一定“汇”的功能,但人为干扰较为强烈的景观坡面（无水土保持措施）具有相对较高的土壤侵蚀模数,整体上表现为土壤侵蚀的“源”区。     

Erosion of strip-mine spoil in Iowa and its implications for erosion models

Spoil banks of abandoned strip mines in southern Iowa are composed of crushed shale and are sufficiently acid and steep to preclude the establishment of vegetation over decades. Rates of sheetwash erosion were studied for different slope components by using erosion pin arrays over a three year period. Small watersheds lacking gully development were monitored simultaneously with sediment traps and additional erosion pin arrays. The frequenct of small landslides was estimated throughout the mine and one landslide was captured in a sediment trap, permitting some quantification of this component of erosion. Slopes affected by landslides erode at a rate about four times greater than areas not affected by landslides and sediment from landslides contributes approximately 11% of the total material delivered to interbank basins (excluding sediment from gully erosion which was not quantified in this study).Rates of sheetwash erosion are rapid, with denudation proceeding at 1.5–2.8 cm yr⁻¹. However, the slope angle has little influence on rates of erosion and we evaluate the difficulties in applying predictive models, such as the USLE, to these conditions. The slopes appear to be undergoing parallel retreat at their angle of repose (about 33°).     

EFFECT OF HILLSLOPE ANGLE AND SUBSTRATE ON TREE TILT,AND DENUDATION OF HILLSLOPES BY TREE FALL

Although the question of whether tilted trees indicate hillslope instability has been discussed by previous authors, few systematic measurements have been made. In Giles County, Virginia, tree-tilt measurements were made on 30 trees at each of seven sites. Sites included topographic noses, side slopes, boulder streams, and talus, with slope angles ranging from 6° to 39°. Trees on steep boulder streams are tilted more than those on noses or side slopes with comparable slope angles, but this difference could result from a difference in tree types. On one very steep (39°) fine-grained talus, however, tilt of all types of trees is great, the average tilt from the vertical being 29.1°. Tilt at this location probably reflects slope instability, although evidence suggests that this instability is not simple creep. In a second study, calculations were made of the importance of tree fall for hillslope erosion. The volumes of all tree-fall pits within a 4-hectare area on a steep shale nose were measured, and, using assumptions of previous workers, an erosion rate of 13 mm/1000 yr was calculated. This value is an order of magnitude lower than one value reported previously.     

黄河中游小流域坡沟侵蚀关系研究

根据坡面水下沟时在沟坡（道）上“净产沙增量”的概念,探讨了沿程含沙水流侵蚀特性的变化和坡沟侵蚀关系及产沙机理,并采用成因分析法定量确定了典型小流域的泥沙来源。     

黄土高原沟道流域产沙过程的初步分析

黄土高原的主要产沙地区是河口镇至龙门黄河干流两侧和泾、洛、渭河中上游,产沙时间集中7—9月或一、二次暴雨期。流域产沙量与河道断面输沙量基本一致。产沙最与降雨量加径流深组合因子成正比相关,并随坡度增大而增加,坡度超过25—28度水流面蚀强度减弱。砂黄土的可蚀性最大,黄土其次,粘黄土最小。灌木林的防蚀效果最好。近三十年来黄土高原的产沙量进一步增加,其中由人类活动而增加的沙量约占黄河平均输沙量的23～35%。沟道流域的产沙过程具有垂直分带规律。沟间地以细沟侵蚀产沙为主,沟谷地是水力、重力和洞穴侵蚀综合作用的场所。黄土丘陵区沟谷地的产沙量此沟间地大59.0%左右;黄土塬区产生的泥沙绝大部来自沟谷地。     

Factors influencing the formation of shallow landslides in the Boston Mountains of northwest Arkansas,USA

Slope failures cause billions of dollars of damage annually and put human lives at risk. This study employed field measurements and observations to provide the framework for laboratory simulations to investigate the effects of environmental characteristics on slope stability in the highly fractured bedrock region of the Boston Mountains, northwest Arkansas. Field measurements, to determine characteristics and possible controls of 10 shallow slope failures along an interstate highway, revealed that slope failures occurred within a relatively narrow range of slope angles (17–36°) and in loamy soils. Based on field observations, flume experiments were conducted to investigate the relationships between soil texture, slope angle, bedrock fractures, soil compaction, and slope instability. Time to failure differed (p < 0.05) among treatment combinations. Generally, slopes composed of loam were more stable than slopes composed of sand. Time to failure decreased more on slopes of 15–20° than on slopes of 20–25°. Flume slopes with sod cover never failed. This study provided a methodology for using field analyses of slope failures to guide laboratory experiments and demonstrated that complex interactions among environmental factors work to stabilize or compromise steep (>20°) slopes.     

SOIL VARIATION ON NORTH AND SOUTH SLOPE CATENAS ON A KAME IN SOUTHEAST WISCONSIN

Soils from two catenas on north-and south-facing slopes of a kame were analyzed to determine the effect of lithology, topography, and microclimate on profile development. In loess on the north-facing slope, where microclimate favored CaCO₃ dissolution and clay translocation, pedogenesis was rapid and an A-E-Bt-C profile developed. In contrast, an A-Bt-C profile developed on the south-facing slope. In gravel where limestone/dolostone dissolution was slow, A-C profiles were found and CaCO₃ was depleted to a ≤ 25-cm depth, 20± cm less than reported for similar Michigan soils. Slopewash and runoff are inferred to have caused silt accumulations and greater infiltration at the base of ≥ 20° slopes, resulting in a thicker solum in foot-and toe-slope positions, whereas on slopes of ≤ 7° infiltration and interflow are the dominant processes, resulting in a thicker solum on the transportational midslope. The differences in soil profile development are attributed to sediment facies changes at 25- to 50-cm depth and resulting groundwater movement. [Key words: soil development, soil spatial variability, kame slope catena, Wisconsin.]     

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。     

不同坡角公路路基流场的风洞实验

根据内蒙古S315一级公路黑风口路段风沙危害现状,基于风洞模拟实验,采用毕托管测定不同坡角路基模型断面的风速,通过对流场分布、风速廓线及风速减弱率的分析探讨沙漠公路风沙危害的形成机理。结果表明：坡角对路基两侧的积沙范围和风蚀强度有重要影响。风速一定时,坡角越大,路基两侧积沙范围越大,与之对应的防护范围也应加大。路基坡角一定时,路基背风侧积沙范围随风速增大整体可能呈扩大趋势,坡角越大,扩大趋势越不明显,导致大量沙粒堆积在背风坡脚附近,这就需在坡角较大的公路背风侧多设置几道阻沙栅栏和固沙方格来降低风速、防治沙害。风沙流对迎风坡脚和迎风坡肩的风蚀作用最强,在实际应用中,应重点对这两个部位进行工程砌护,以防路基塌陷造成交通事故威胁公路安全运营。     

黄土模拟小流域降雨侵蚀中地面坡度的空间变异

运用近景数字摄影测量方法,获得在不同人工降雨时段黄土模拟小流域高精度、高分辨率的DEM数据,并以地面坡度及其组合形态的变化为切入点,通过对比分析和理论验证探讨黄土小流域降雨侵蚀过程中地貌的发育特征。研究结果表明:1)在不同的侵蚀发育阶段,黄土地貌平均坡度及坡度组合持续变化。平均坡度在地貌发育幼年期呈加速增长趋势,到了壮年期增长幅度呈递减性变化;坡度组合以侵蚀临界角度为轴点呈持续逆转变化,侵蚀临界坡度单元所占面积基本保持稳定。2)黄土地貌地面坡度及其组合形态的变异不仅能有效表征黄土高原地貌形态的空间变异规律,也可以对黄土地貌侵蚀规律和它产生的时间规律进行高分辨率的地貌认识和划分。