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南方红壤区强降雨下不同农路水蚀过程及其防蚀效应

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水土保持学报 2012年第5期26卷 17-21页

作者：武艺郑海金肖胜生汪邦稳欧阳辉段剑江西省水土保持科学研究所江西南昌330029 江西农业大学国土资源与环境学院江西南昌330045

为防治农路水土流失,以南方红壤区江西水土保持生态科技园为研究区,通过野外调查选择4种典型农路(裸露土路、碎石道路、泥结石路和植草土路)设置12个原位试验小区,采用人工模拟降雨试验研究3.0mm/min强降雨条件下不同农路水蚀过程及其... 详细信息

为防治农路水土流失,以南方红壤区江西水土保持生态科技园为研究区,通过野外调查选择4种典型农路(裸露土路、碎石道路、泥结石路和植草土路)设置12个原位试验小区,采用人工模拟降雨试验研究3.0mm/min强降雨条件下不同农路水蚀过程及其防蚀效应。结果表明:农路的路面被高强度压实,容重较大,比重也较大。农路路面水分入渗率经历了急剧减小后再稳定的过程,以泥结石路、裸露土路和植草土路表现尤为明显。农路产流后泥沙含量在较短时间内即达到峰值,随即迅速下降。与裸露土质路面相比,泥结石路、碎石道路和植草土路的减水效果并不明显,最大只有14.1%;但减沙效益明显,最低也可达40%左右。该研究结果为南方红壤区坡耕地农路基础设施配套建设和水土保持规划提供了科学参考。

关键词：农路水蚀过程防蚀效应南方红壤区

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坡面水蚀过程中地表糙度的研究进展

节水灌溉 2008年第8期 8-11页

作者：郑子成何淑勤吴发启四川农业大学资源环境学院四川雅安625014 四川农业大学林学园艺学院四川雅安625014 西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100

地表糙度作为反映地表微地貌形态和物理性状的指标,影响着地表的水文学和水力学的特性。同时,它还与降雨、地表凹陷处蓄水量、下渗、风等关系十分密切。然而,关于地表糙度在侵蚀过程中详细的定量信息极其有限,故在研究中出现一些相悖的... 详细信息

地表糙度作为反映地表微地貌形态和物理性状的指标,影响着地表的水文学和水力学的特性。同时,它还与降雨、地表凹陷处蓄水量、下渗、风等关系十分密切。然而,关于地表糙度在侵蚀过程中详细的定量信息极其有限,故在研究中出现一些相悖的结果。因此,在大量分析国内外地表糙度研究的基础上,从地表糙度的概念、地表糙度的特征及其在溅蚀、面蚀与细沟侵蚀过程中的研究方面出发,客观地评价了该领域研究状况,提出了该领域研究存在的问题和展望。

关键词：地表糙度分布特征水蚀过程

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坡面水蚀过程与地形演变关系试验研究

人民黄河 2012年第1期34卷 80-82,88页

作者：刘金铎薛海董明家刘文静华北水利水电学院河南郑州450011

采用径流冲刷试验的方式对坡面水蚀过程进行研究,记录了在不同坡度和不同冲刷流量工况下坡面侵蚀量、侵蚀沟宽和溯源速度的变化。结合坡面侵蚀沟头溯源速度、断面侵蚀沟宽度等的变化曲线,分析了水蚀过程中坡面侵蚀量与地形形态变化的关... 详细信息

采用径流冲刷试验的方式对坡面水蚀过程进行研究,记录了在不同坡度和不同冲刷流量工况下坡面侵蚀量、侵蚀沟宽和溯源速度的变化。结合坡面侵蚀沟头溯源速度、断面侵蚀沟宽度等的变化曲线,分析了水蚀过程中坡面侵蚀量与地形形态变化的关系。结果表明:流量和坡度是水蚀过程的动力因素;溯源速度、沟壁的坍塌展宽及细沟的横向合并是导致坡面侵蚀量出现波动、峰值大小以及出现时间早晚的根本原因;坡面侵蚀方式与地形演变过程有着密切的关系。

关键词：坡面水蚀过程微地形演变坡面侵蚀量细沟侵蚀冲刷试验

不同工程堆积体坡面水蚀过程及泥沙颗粒搬运机制研究

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不同工程堆积体坡面水蚀过程及泥沙颗粒搬运机制研究

作者：杨帅中国科学院大学(中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心)

学位级别：硕士

工程堆积体作为弃土弃渣塑造的特殊地貌单元,其表层物质松散、土壤结构体缺失、植物根系及有机质缺乏,是生产建设区新增水土流失的最主要策源地。科学认识生产建设工程堆积体陡坡坡面水蚀过程及其侵蚀泥沙颗粒分布、分选特征及其搬运机... 详细信息

工程堆积体作为弃土弃渣塑造的特殊地貌单元,其表层物质松散、土壤结构体缺失、植物根系及有机质缺乏,是生产建设区新增水土流失的最主要策源地。科学认识生产建设工程堆积体陡坡坡面水蚀过程及其侵蚀泥沙颗粒分布、分选特征及其搬运机制,是有效提升工程堆积体防护、改善景观功能及区域生态安全亟待解决的重大科学问题之一。本文选取黄土高原北部风沙区风沙土、关中平原塿土工程堆积体开展对比研究,采用野外坡面模拟放水冲刷侵蚀过程监测法与室内激光粒度分析方法,研究坡度、土质、放水强度等因素对工程堆积体土体侵蚀泥沙输移过程及其颗粒组成变化规律的影响,阐明两种下垫面下坡面径流中泥沙颗粒的分选和迁移特点,建立堆积体坡面侵蚀泥沙颗粒搬运能力定量表述,旨在深入了解风沙土、塿土堆积体坡面侵蚀产沙过程规律,揭示坡面侵蚀泥沙颗粒分布、分选运移的内在规律,为黄土高原工程堆积体侵蚀模型的建立提供理论依据。论文得出主要结论如下:(1)不同放水强度和坡度条件下,风沙土和塿土堆积体坡面侵蚀产沙规律有相似也有差异,试验条件下具体表现为:风沙土、塿土堆积体坡面产流率均随放水历时呈现先增加后波动变化趋势,堆积体坡度和放水流量对产流率的变化过程影响显著;风沙土较塿土堆积体,其整体平均初始产流时间滞后约36 s,风沙土产流率前期突增幅度要明显大于塿土堆积体,其大流量条件下波动性较塿土剧烈;风沙土、塿土堆积体坡面产沙率随放水历时的延续呈“多峰多谷”的变化趋势,坡面产沙率随放水流量的增大,产沙率整体呈现逐渐增大趋势,随着坡度增加,产沙率振幅变大,波动性较为剧烈。风沙土较塿土坡面,在各对应放水流量条件下,其整体产沙率明显大于塿土。(2)试验条件下,风沙土、塿土两种下垫面下的累积产流、产沙量的变化规律呈现大体一致,部分差异的态势,具体表现为:风沙土、塿土堆积体坡面累积产流量与冲刷时间均呈一次函数线性关系,风沙土坡面在大坡度大流量下累积产流量增长率明显较塿土大;风沙土、塿土工程堆积体坡面累积产沙量随放水历时均呈较好的二次函数关系,、塿土坡面坡面累积产沙量最大值整体均随放水流量、坡度增大存在增大的趋势,而风沙土累积产沙量最大值及其对应的产流时间随放水流量、坡度的变化规律比较复杂。随着放水历时的推移,各堆积体坡面产流产沙过程较为复杂,受坡度、下垫面和放水强度的综合影响。(3)试验条件下,不同坡度、土质、放水强度下工程堆积体坡面侵蚀泥沙颗粒组成及其分形维数的变化规律差异明显,具体表现为:不同放水流量和坡度下,风沙土、塿土坡面侵蚀泥沙颗粒中粉粒均占主导地位,但两者黏粒、沙粒所占比重存在较大差异,风沙土较塿土堆积体其大颗粒更易被侵蚀搬运,其抗侵蚀性较弱;两种下垫面下侵蚀泥沙颗粒分形维数均随坡度和放水流量的增加而增加,风沙土的分形维数均明显小于塿土坡面。同时,各堆积体坡面侵蚀泥沙颗粒体积分形维数与黏粒、粉粒和沙粒百分含量之间的关系均可以用线性模型进行较好拟合(P过程随放水流量存在差异。具体表现为:在各流量梯度下,风沙土在三个时段<0.057 mm粒级变化趋势基本一致,均在10%5%波动。当放水流量≤12 L/min时,侵蚀泥沙颗粒表现出双峰分布,≥16L/min时,侵蚀泥沙颗粒表现为单峰分布,其最低搬运率的颗粒的粒级(LST)随着放水历时整体均介于0.057 mm和0.072 mm之间,其大于55%的泥沙颗粒都是以悬移/跃移的方式搬运,并且在大流量(16、20

关键词：工程堆积体高陡边坡水蚀过程泥沙颗粒特征泥沙搬运机制

黑土坡面侵蚀动力因子对水蚀过程影响的试验研究

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黑土坡面侵蚀动力因子对水蚀过程影响的试验研究

作者：秦琪珊西北农林科技大学

学位级别：硕士

东北黑土区坡面水蚀过程受降雨汇流、土壤管道流和壤中流等多种侵蚀动力因子的影响,但当前这些侵蚀动力因子及其交互作用对坡面水蚀过程影响的机制不清。据此,本文采用野外调查和径流模拟相结合的研究方法,通过设计3组汇流强度(30、40和... 详细信息

东北黑土区坡面水蚀过程受降雨汇流、土壤管道流和壤中流等多种侵蚀动力因子的影响,但当前这些侵蚀动力因子及其交互作用对坡面水蚀过程影响的机制不清。据此,本文采用野外调查和径流模拟相结合的研究方法,通过设计3组汇流强度(30、40和50 L·min)、不同近地表水文条件(无土壤管道、有土壤管道无管道流、土壤管道流、壤中流)等试验处理,分析了汇流、土壤管道流、壤中流等侵蚀动力因子对坡面水蚀过程的影响,分离了各侵蚀动力及其交互作用对坡面土壤侵蚀的贡献,讨论了汇流、土壤管道流、壤中流作用的坡面水蚀过程动力机制,其研究为黑土区坡面侵蚀治理提供了科学依据。主要研究结论如下:(1)探究了汇流强度对坡面水蚀过程的影响。当汇流强度从30 L·min增加到40和50 L·min时,坡面侵蚀量和细沟侵蚀量分别增加100%、214.8%和106.3%、241.3%;平均细沟宽度和深度分别增加4.5%、16.7%和62.8%、81.4%。汇流强度的增加使坡面水流流速和水流功率分别增加17.1%～31.4%和17.7%～37.9%,而Darcy-Weisbach阻力系数则减少23.1%～34.1%。因此,增加汇流使坡面水流的侵蚀能力和搬运能力增强,促进坡面细沟发育,进而导致坡面侵蚀量增加。(2)分析了土壤管道发生和管道流形成对坡面水蚀过程的影响。在30、40和50L·min汇流强度下,有土壤管道无管道流(PF)和有土壤管道流(PF)试验处理下的坡面侵蚀量较无土壤管道(NP)试验处理分别增加36.4%～60.3%和68.2%～107.9%,PF和PF试验处理下的坡面细沟侵蚀量较NP试验处理分别增加38.1%～66%和93.7%～128.4%,PF和PF试验处理下的平均细沟宽度和深度分别是NP试验处理的1.0～1.4倍、1.3～1.6倍和1.0～1.5倍、1.4～1.6倍。土壤管道发生和管道流形成降低了土壤内聚力和土壤抗剪强度,增加了坡面水流流速、径流剪切力和水流功率,减少了Darcy-Weisbach阻力,加剧了坡面细沟侵蚀过程和增加了坡面侵蚀量。同时,土壤管道崩塌也促进了细沟的下切侵蚀和沟壁崩塌侵蚀,进而加剧了坡面水蚀过程。(3)研究了不同侵蚀动力因子对坡面水蚀过程的影响。与无壤中流条件相比,在汇流、土壤管道流和壤中流叠加作用下,高于土壤表面20 cm壤中流水头高度下的坡面侵蚀量增加141.9%～371.6%,细沟侵蚀量增加164.2%～368.9%;而高于土壤表面20cm壤中流水头高度较低于土壤表面20 cm壤中流水头高度的坡面侵蚀量和细沟侵蚀量分别增加4.7%～104.1%和9.2%～112.6%。壤中流的发生一方面削弱了土壤之间的粘结力,使大量土壤颗粒被分散,同时坡面径流搬运泥沙的阻力减小,水流流速和径流剪切力增加,进而增强了径流侵蚀能力,另一方面壤中流形成促进了土壤管道侵蚀,土壤管道崩塌时间显著提前,极大地促进了细沟的下切侵蚀和沟壁崩塌侵蚀,进而加剧了坡面水蚀过程。(4)分离了汇流、土壤管道流、壤中流及其交互作用对坡面侵蚀量的贡献。汇流因子对坡面侵蚀量的贡献率为36.8%,壤中流次之,其贡献率为23.5%,管道流最小,其贡献率为16%;汇流、土壤管道流、壤中流三者交互作用对坡面侵蚀量的贡献率为10.7%。此结果表明在本研究条件下,汇流是坡面水蚀过程主要的侵蚀动力因子,壤中流对坡面侵蚀的影响大于土壤管道流。(5)讨论了不同侵蚀动力因子作用的坡面水蚀过程的动力机制。在汇流、土壤管道流和壤中流不同侵蚀动力作用下,坡面侵蚀速率与径流剪切力和水流功率均呈极显著正相关线性关系,且水流功率是表征坡面侵蚀速率的最佳水动力学参数。

关键词：水蚀过程汇流土壤管道流壤中流土壤管道崩塌东北黑土区

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片沙覆盖的黄土丘陵区土壤水蚀过程研究

土壤侵蚀与水土保持学报 1999年第1期5卷 40-45页

作者：张丽萍唐克丽张平仓南京大学海岸与海岛开发国家试点实验室中国科学院水利部水土保持研究所

在片沙覆盖的黄土丘陵区，由于恶劣的自然环境及松散的地表组成物质，土壤的水蚀过程明显地不同于典型的黄土丘陵区。通过在神木县六道沟实验基地典型坡段的人工降雨模拟试验，揭示出一些土壤水蚀过程的特殊机理。（１）有片沙覆盖的斜... 详细信息

在片沙覆盖的黄土丘陵区，由于恶劣的自然环境及松散的地表组成物质，土壤的水蚀过程明显地不同于典型的黄土丘陵区。通过在神木县六道沟实验基地典型坡段的人工降雨模拟试验，揭示出一些土壤水蚀过程的特殊机理。（１）有片沙覆盖的斜坡小区，径流量少，但径流含沙率大，坡沟的形成过程是：垂直渗流—坡地潜流—崩塌；（２）在沙黄土斜坡小区，每年春末夏初降雨的强度及降雨量是决定坡面产沙量的关键因素；（３）该区坡沟系统的形成发育是风沙沉积、风蚀与水蚀交替作用的结果。

关键词：水蚀过程片沙覆盖人工降雨径流含沙量黄土丘陵区侵蚀机理

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黄土高原小流域分布式水蚀预报模型

水利学报 2005年第3期36卷 328-332页

作者：贾媛媛郑粉莉杨勤科中国科学院水利部水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室陕西杨凌712100 西北农林科技大学水土保持研究所陕西杨凌712100

本文基于黄土高原丘陵沟壑区小流域地形复杂、径流与侵蚀产沙具有明显垂直分带性的特点,以栅格DEM(DigitalElevationModel)为基础,提出由水文模块和侵蚀模块两部分组成的黄土高原小流域分布式水蚀预报模型。水文模块包括降雨、截留、微... 详细信息

本文基于黄土高原丘陵沟壑区小流域地形复杂、径流与侵蚀产沙具有明显垂直分带性的特点,以栅格DEM(DigitalElevationModel)为基础,提出由水文模块和侵蚀模块两部分组成的黄土高原小流域分布式水蚀预报模型。水文模块包括降雨、截留、微地形表面存储、入渗、地表径流和沟道流过程,采用运动波方程实现汇流演算;侵蚀模块考虑雨滴击溅分离、坡面薄层水流、细沟水流、浅沟水流和沟道流剥离与沉积等基本过程,运用泥沙物质平衡原理完成泥沙输移计算。应用模型对次降雨事件模拟的初步结果表明,模型对中度以上侵蚀性降雨事件的模拟精度在85%以上。

关键词：水蚀过程预报模型分布式地理信息系统小流域黄土高原

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土壤保持服务:概念、评估与展望

生态学报 2019年第2期39卷 432-440页

作者：刘月赵文武贾立志北京师范大学地理科学学部地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 北京师范大学地理科学学部陆地表层系统科学与可持续发展研究院北京100875

土壤保持服务作为一项重要的生态系统调节服务,是防止区域土地退化、降低洪涝灾害风险的重要保障。针对在全球范围内影响最大的土壤水蚀,基于土壤侵蚀、运移和输出过程,对土壤保持服务的概念、评估方法进行了梳理总结。土壤保持服务是... 详细信息

土壤保持服务作为一项重要的生态系统调节服务,是防止区域土地退化、降低洪涝灾害风险的重要保障。针对在全球范围内影响最大的土壤水蚀,基于土壤侵蚀、运移和输出过程,对土壤保持服务的概念、评估方法进行了梳理总结。土壤保持服务是指生态系统防止土壤流失的侵蚀调控能力及对泥沙的储积保持能力。土壤保持服务的评估往往是基于通用土壤流失方程RUSLE(Revised Universal Soil Loss Equation),以潜在土壤侵蚀量(裸地时土壤侵蚀量)与实际土壤侵蚀量之差,作为指标衡量。由于生态过程具有尺度依赖性,对土壤保持服务的有效评估,需要采用多尺度方法。土壤保持服务与人类需求紧密相关,在未来土壤保持服务研究中应强调连接土壤保持服务与人类福祉,对土壤保持服务产生、流动、使用的全过程及土壤保持服务时空动态与人类福祉变化的关系进行探究。

关键词：生态系统服务水蚀过程土壤保持服务人类福祉

白云岩坡地土壤流失空间分布特征及关键影响因子

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应用生态学报 2023年第2期34卷 377-386页

作者：蒙清梅付智勇邓羽松陈洪松广西大学林学院南宁530004 中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态过程重点实验室长沙410125 中国科学院环江喀斯特生态系统观测研究站广西环江547100

本研究选择典型白云岩坡地,在上、中、下坡各设置3个土壤流失监测微区(投影长2 m、宽1.2 m),连续观测2个水文年(2020—2021年),分析土壤流失量的动态变化及其关键影响因子。结果表明:白云岩坡地不同坡位的土壤流失量依次为下坡半淋溶土(... 详细信息

本研究选择典型白云岩坡地,在上、中、下坡各设置3个土壤流失监测微区(投影长2 m、宽1.2 m),连续观测2个水文年(2020—2021年),分析土壤流失量的动态变化及其关键影响因子。结果表明:白云岩坡地不同坡位的土壤流失量依次为下坡半淋溶土(386 g·m^(-2)·a^(-1))>中坡始成土(77 g·m^(-2)·a^(-1))>上坡新成土(48 g·m^(-2)·a^(-1))。沿坡向下,土壤流失量与土壤表层含水量、降雨量的正相关关系逐渐增加,而与最大30 min雨强的正相关性逐渐降低;影响上、中、下坡土壤流失的气象因子分别为最大30 min雨强、降雨量、平均雨强和表层土壤含水量。上坡土壤侵蚀过程主要由雨滴击溅及超渗产流驱动,而下坡主要由蓄满产流驱动。土壤剖面细土体积占比是控制白云岩坡地土壤流失的关键因子,其解释率达到93.7%。下坡是白云岩坡地土壤流失的关键部位,石漠化治理应基于不同坡位的侵蚀发生机理,因地制宜布设防控措施。

关键词：地形序列土链石灰土白云岩土壤剖面产流机制水蚀过程