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.     

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。     

沙漠公路风蚀破坏规律的数值模拟研究

通过Fluent软件对沙漠公路的风蚀破坏规律进行数值模拟研究。分析公路不同横断面时风沙流扰动、增速、减速、恢复的过程,确定路基(堑)高度、边坡坡率和路面宽度等公路断面设计参数对风沙流扰动的影响,提出沙漠公路路基(堑)风蚀破坏规律。结果表明：路面宽度的改变对路基沿程风速变化影响较小,各特征点处风速变化小于5%。路基(堑)高度和边坡坡率对风沙流扰动的影响较大。随路基(堑)高度增加,风沙流流场的扰动被增强,路基(堑)风蚀破坏越显著,当边坡坡率为1:1时,路基模型高度250 mm时的迎风路肩风速为模型高度60 mm时的 1.15倍,其背风坡脚风速降低45%;路堑模型高度250 mm时的背风堑顶风速为模型高度60 mm时的1.05倍,迎风堑脚处风速降低高达80%。建议沙漠公路宜采用中低路基(堑),不宜高填深挖。当路基(堑)高度一定,边坡坡率为1:1.75或1:2时,路基(堑)沿程风速变化平缓,沙漠路肩不易被吹蚀破坏;路堑中堑脚位置处不易出现堆积。其结论与室内风蚀风洞试验结果有很好的一致性     

试论黑龙江省的水土流失

水土流失是黑龙江省最主要的地质灾害，是环境资源的头号杀手，它给我们带来无穷的祸患。文章依据黑龙江省的实际情况，阐述了黑龙江省水土流失发育状况及分布规律：即山区、草原、沼泽地带水土流失程度低，而山前地带、台地、高平原则水土流失严重。根据水土流失的危害程度，将全省分为5个区；论述了由于水土流失危害造成的土质严重退化、水库河道淤积、环境恶化、遏制经济发展等一系列触目惊心的事实；分析了水土流失产生的人为与自然因素；指出水土流失进一步扩大的发展趋势；提出了5个方面的具体防治对策。     

前期土壤含水量对红壤坡面产流产沙特性的影响

利用田间人工模拟降雨试验,研究了前期土壤含水量对两种红壤坡面降雨入渗、产流和产沙特性的影响.结果表明:前期含水量越高,两种土壤都是产流越快,达到稳定径流和入渗的时间越短.低含水量区(干态和稍干),两种土壤的径流系数和入渗率都与降雨时间呈线性关系,并在60 min内达不到稳定.高含水量区(稍湿和湿态),两种土壤的径流系数、入渗率及产沙速率与降雨时间关系都符合Boltzmann(玻耳兹曼)方程;第四纪红粘土发育的红壤稍干态和红砂岩发育的红壤干态下的产沙速率在整个降雨过程中变化不明显,并都维持在较低水平;第四纪红粘土发育的红壤干态和红砂岩发育的红壤稍干态下的产沙速率随着模拟降雨的进行而大致以线性关系增大.土壤前期含水量越高,两种土壤坡地累tk积入渗量都越小,雨水转化为土壤水分的比率亦越小.     

沙漠公路风沙土路基风蚀破坏试验研究

以沙漠公路风沙土路基为研究对象,通过室内风蚀风洞试验研究路基的风蚀破坏规律,以及路基不同断面对风沙流运动的影响。以路基高度、路基边坡坡率和路基宽度作为路基断面主要设计参数,研究不同路基断面下风沙流扰动、增速、减速、恢复的过程,以及路基周围风速流场的变化特征,分析路基病害较未病害时路基周围流场的变化。试验结果表明：路基高度和边坡坡率对风沙流运动的影响较大。随路基高度增加,路基对风沙流流场扰动增强,迎风坡坡顶处吹蚀破坏和背风坡坡底处堆蚀破坏越显著,在确定的路基边坡坡率下,路基模型高度为250 mm较模型高度为60 mm时,迎风坡坡顶风速增加1.13倍,背风坡坡底风速减小2.53倍,建议沙漠公路路基高度宜小于2.5 m。进一步,在确定的路基高度下,比较不同的边坡坡率对路基沿程风速的影响,发现当路基边坡坡率为1:1.75时,路基沿程风速变化不明显,沙漠公路风沙土路基不宜被风蚀破坏。     

粘性土土洞形成的水化学侵蚀实验

一般认为地下环境中土洞的形成，进一步导致坍塌，其主要成因是地下水动力条件的急剧变化，而目前的研究尚考虑水体化学侵蚀这一因素，作者通过粘土性崩解实验认为，不同水质的水体对土壤崩解的影响存在明显差别，水动力作用对其具有促进作用。在地面坍塌的灾害研究中，由于各种因素导致的地下水体化学成分的变化对土体崩解，土洞形成的影响是不能忽视的。     

西藏干线公路泥石流防治工程评价

泥石流是影响道路建设、发展及畅通的最严重的山地灾害之一。由于特殊的地理条件，西藏泥石流十分发育，但目前其防治工程不多，且存在防治技术应用不尽合理及造价过高等问题。随着向西部大开发，西藏公路等级提高，西藏将大规模地开展泥石流防治。因此，研究西藏现有的防治工程，总结其不足，以提高泥石流防治水平十分必要。笔者在对西藏干线公路泥石流防治工程考察的基础上，从青藏线及川藏线公路中选取6条具有代表性的典型泥石流沟，争析了泥石流沟的特点，针对其防治工程设计及实际运营状况进行了工程评价。指出防治工程中存在的不足之处并提出优化防治措施。在总结的基础上，提出泥石流防治工作建议。     

土壤侵蚀引起的农业非点源污染研究进展

土壤侵蚀引起的农业非点源污染是造成水体污染的主要污染源。详细介绍了近20年来土壤侵蚀引起的农业非点源污染的研究进展,包括污染物迁移过程、影响因素、预报模型以及防治措施等;提出了我国开展农业非点源污染的研究重点,包括侵蚀过程对非点源污染物运移和水质的影响,污染物运移的预测预报模型,全国统一的不同污染物危险性评价指标体系制定等。     

不同尺度条件下的土壤侵蚀实验监测及模型研究

土壤侵蚀的实验和监测是获取水土流失资料的重要手段,土壤侵蚀模型研究是水土保持规划、管理的重要内容。本文对点、小区、田间和坡面、流域及区域尺度条件下的土壤侵蚀的实验和监测研究进行了综述,分析了当前国际上实验研究和监测研究的侧重点及其不足;并对当前国际上土壤侵蚀模型的总体发展趋势进行了评述,特别分析了这些模型在全球气候变化背景下的作用;最后对当前土壤侵蚀、试验及检测研究作出展望。     

环境侵蚀下水泥土的力学效应试验研究

土木工程中广泛使用的软土地基加固方法主要有水泥土搅拌法、旋喷法、注浆法等,其原理主要是形成具有一定强度和稳定性的水泥土加固体。在我国广大地区地下水受工农业、生活以及海水等环境因素的影响,常含有一些具有侵蚀性的离子,如 , , 等。通过模拟试验的方法,探讨了各种侵蚀性的离子在不同浓度和不同pH值条件下对水泥土的力学效应,并对环境侵蚀机理进行了探讨。试验结果表明,水化学作用对水泥土的力学性质具有明显的影响,对水泥土在复杂地质环境条件的设计和工程应用具有重要意义。     

软岩风化粗颗粒土填料的工程特性

在贵州潮湿多雨亚热带环境中,红粘土的起始含水量高,一般较难满足填筑要求,而软岩风化粗颗粒土是解决这一关键问题的最好填料,本文较翔实地论述了粗颗粒土填料的工程特性。     

膨胀土公路滑坡的形成过程和机理

以国道G316线安康至汉阴段K25膨胀土公路滑坡为例,介绍了滑坡的地质环境条件,阐述了该膨胀土公路滑坡的形态、滑面滑床特征和变形特征以及气象水文、地形地貌和人类工程活动等,内外营力对该滑坡的影响。采用非饱和土强度理论,对滑坡的形成过程和机理进行了详细分析,得出开挖路堑是该滑坡产生的直接原因。其形成过程及机理为:开挖—非饱和滑带土浸水软化,抗剪强度降低或丧失—坡面隆起、坡顶开裂和坡脚剪切破坏—剪切破坏区向上发展与后缘张裂隙贯通—滑面贯通、滑坡产生。     

遥感技术在密云水库北部土壤侵蚀调查中的应用

密云水库是北京市的重要水源地之一。其上游地区的植被、地形、地质以及降雨等因素对该区的土壤侵蚀情况具有较大影响，可直接影响到密云水库的泥沙入库量及水质等。而在土壤侵蚀调查方面，遥感技术具有较大的优势。在北京市国土资源与地质环境遥感综合调查的基础上，对遥感技术在密云水库北部地区土壤侵蚀调查中的应用进行了探讨。首先根据建立的遥感解译标志对遥感图像进行判读并实地验证，然后，根据影响土壤侵蚀的生态环境因子，建立了数学评判模型，对该区的土壤侵蚀情况进行了评判。为该区的水土保持规划、管理和决策提供了科学依据。     

从土壤侵蚀角度诠释泥沙连通性

泥沙连通性是近10年来国际上的研究热点,从土壤侵蚀角度准确理解泥沙连通性至关重要。泥沙连通性表征流域内不同地貌或景观单元间的泥沙级联关系,受气候、地质地貌、流域特性、地形条件、土壤属性、植被特性、水文过程、土壤侵蚀以及人类社会活动及其时空变化的综合影响,泥沙连通性具有明显的时空变异特征。研究泥沙连通性的方法包括野外调查法、图论法、指标法和模型模拟法,不同方法的理论基础、数据要求、实施过程与结果存在一定差异,连通性指数目前应用最为广泛,但该指数更多强调结构连通性。亟需加强泥沙连通性概念与物理含义、影响因素及其动力机制、研究方法与指标体系等方面研究,明确泥沙连通性与水文连通性、土壤侵蚀和泥沙输移比的关系,分析水土保持措施对泥沙连通性的影响及其动力机制。     

元江-红河界河地区土壤侵蚀研究

为支撑我国界河地区国土防护工作,以中国、越南交界的元江-红河界河地区为研究区,基于3S技术进行界河地区的土壤侵蚀研究.采用Landsat 8卫星遥感数据,基于水体指数、植被覆盖度、土壤可蚀性及坡度进行土壤侵蚀强度研究,初步建立了界河地区的土壤侵蚀强度遥感评价方法,提出了界河地区国土防护措施与建议.     

环境侵蚀下水泥土力学特性的时间效应分析

采用模拟试验的方法探讨了在各种环境因素(水、不同化学溶液、不同浓度以及不同pH值等)影响下的水泥土在各个龄期的力学特性,对其相应荷载位移曲线进行了分析和讨论.得到了水泥土在各种侵蚀环境下的力学特性与时间的关系,并对环境侵蚀条件下水泥土的强度增长规律进行了分析.结果显示各种环境因素对水泥土力学性质均有明显的影响.从时间效应看,随着水泥土中水泥的水化和水泥固化体的形成,侵蚀效应在逐渐减弱.     

贵州岩溶山区井采煤矿水土流失问题及防治对策探讨

贵州煤炭丰富,开采活跃.据统计,贵州已探明的煤炭储量约500亿t,2005年有煤矿2 143对,其中乡镇小煤矿1 700多对.煤矿开采占压土地普遍,水土流失严重,其中,仅煤矿整合、技改和新建占压土地和引起水土流失面积约达250~300km2,新增水土流失量达100万t以上;特别是煤矿建设施工引起的水土流失最为严重,平均侵蚀模数大多高于7 500 t/a·km2,个别地段有的甚至大于15 000 t/a·km2.贵州煤矿整合新建过程中多存在"三同时"制度落实不到位、防治责任范围界定不合理、防治措施覆盖不够、树种选择不当、水土流失防治技术手段落后、水保投入不足等问题.为此,今后的井采煤矿区水土流失防治应与区域水土保持有机结合,加强岩溶山区环境与矿山水土流失关系研究,增强防治措施的科学性.同时,在水土流失方案编制时应适当扩大防治责任范围和提高预算单价.     

几种土壤的细沟侵蚀过程及其影响因素

通过间隔为11h的二次人工模拟降雨和冲蚀槽试验研究了10种土壤的侵蚀过程,发现在第2次降雨中大多数土壤出现了细沟侵蚀形式。采样微形态观察发现,在第1次降雨中形成结皮的土壤在第2次降雨中出现了细沟侵蚀;产流产沙观测发现所有出现细沟侵蚀的土壤在第1次降雨中径流含沙量逐渐减少,而第2次降雨中有一个先剧增后减少的过程。土壤理化分析及多元逐步回归分析结果表明,土壤颗粒组成、有机质含量、铁铝含量等因素对细沟侵蚀的影响表现不明显,而与土壤团聚体有关结构指标、细沟侵蚀、产流产沙速率及总量呈显著相关关系。分析表明,团聚体分散度、崩解速率与渗透系数之比两个指标能较好地预测细沟侵蚀发生的可能性,同时也能很好地预测侵蚀产沙量。     

重庆市岩溶区县土地利用景观破碎化及土壤侵蚀影响评价

根据重庆岩溶区县土地利用景观破碎情况,采用双向指示种分析法和除趋势典范对应分析法对研究区县及各土地利用类型进行分类和排序,揭示其空间分布的景观生态学意义及土壤侵蚀对土地利用景观破碎化的影响。根据分析结果, 可将研究区22种土地利用类型分为未利用地、平原耕地、山地耕地和灌草地4大类;可将研究区25个区县样方可分为低脆弱剧烈破碎区;低脆弱极强破碎区;低脆弱强破碎区;中脆弱中强破碎区;重脆弱中破碎区;重脆弱轻破碎区;中脆弱微破碎区7个样方群,空间上它们分属于渝东部、渝中部和渝西部3个区域,其土壤侵蚀性从东往西逐渐减弱。除趋势典范对应分析结果表明,较强的土壤侵蚀会加剧土地利用景观的破碎化,加剧破碎化的强度同土壤侵蚀等级呈现出相反的趋势。