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植被恢复时期对含砾石弃土坡面产流产沙的影响

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科技与创新 2024年第6期 146-149,153页

作者：沈宝定郭伟玲安徽理工大学空间信息与测绘工程学院安徽淮南232001

为了探索狗牙根草对含砾石弃土坡面水土保持的效果,采用室内人工模拟降雨试验,设置了固定的坡度雨强与不同的砾石质量分数,以裸坡的弃土坡面为对照组研究了生长前期、生长后期和成熟期的撒播狗牙根草弃土坡面的产流产沙特征。结果表明,... 详细信息

为了探索狗牙根草对含砾石弃土坡面水土保持的效果,采用室内人工模拟降雨试验,设置了固定的坡度雨强与不同的砾石质量分数,以裸坡的弃土坡面为对照组研究了生长前期、生长后期和成熟期的撒播狗牙根草弃土坡面的产流产沙特征。结果表明,初产时间随着植被的生长逐步延迟,生长后期与成熟期的撒播狗牙根草坡面的延迟效果较好;产流产沙过程的波动情况随砾石质量分数的增大而逐渐明显;随着植被的生长,弃土坡面的侵蚀情况逐步受到抑制,生长前期的撒播狗牙根草控制土壤侵蚀的能力较差。综上,撒播狗牙根草的水土保持效果随植被生长逐渐显著,生长前期的撒播狗牙根草水土保持效果不理想,需要在撒播草籽前采取工程措施以保证植被有效生长。

关键词：植被恢复时期弃土坡面产流产沙砾石质量分数

北方风沙区砾石对堆积体坡面径流及侵蚀特征的影响

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农业工程学报 2016年第3期32卷 125-134页

作者：康宏亮王文龙薛智德郭明明李建明白芸邓利强李艳富李垚林西北农林科技大学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杨凌712100 中国科学院水利部水土保持研究所杨凌712100 西北农林科技大学资源环境学院杨凌712100 长江科学院水土保持研究所武汉430010 榆林学院生命科学学院榆林719000 山东省水利科学研究院水土保持与生态研究所济南250013 南京水利水电科学院南京210029 黄河水利委员会西峰水土保持科学试验站庆阳745000

为了研究砾石对工程堆积体降雨侵蚀规律的影响,采用室内人工模拟试验,以土质堆积体（砾石质量分数为0）为对照,研究了10%、20%和30%砾石质量分数堆积体边坡在模拟降雨条件下的径流水力特征、产沙过程及侵蚀动力机制。结果表明：1）产流0... 详细信息

为了研究砾石对工程堆积体降雨侵蚀规律的影响,采用室内人工模拟试验,以土质堆积体（砾石质量分数为0）为对照,研究了10%、20%和30%砾石质量分数堆积体边坡在模拟降雨条件下的径流水力特征、产沙过程及侵蚀动力机制。结果表明：1）产流0~6 min,砾石促进堆积体坡面细沟间径流流动;产流12~30 min后,砾石阻碍堆积体坡面细沟径流流动;2）含砾石堆积体坡面粗糙度增大,水流流态变缓,水流速度降低,且均以层流为主。较土质堆积体而言,30%砾石质量分数堆积体坡面阻力系数增大88.8%~288.4%,弗汝德数降低28.9%~41.8%,水流速度降低0~45.8%;3）径流含沙量随产流历时经历快速降低-平稳过渡-波动上升3个阶段,土质及10%砾石质量分数堆积体高含沙水流现象频发,且随雨强增大,重力坍塌次数增加,重力侵蚀程度增强。20%、30%砾石质量分数堆积体发生高含沙水流的几率约为0。相对土壤流失比与砾石质量分数呈极显著负指数函数关系;4）土壤剥蚀率与各侵蚀动力参数均可用简单线性函数关系描述,单位径流功率是描述风沙区土质和10%砾石质量分数工程堆积体侵蚀产沙的最优因子,径流功率是刻画20%、30%砾石质量分数工程堆积体土壤侵蚀参数更为合理的因子。结果可为全国范围工程堆积体土壤侵蚀模型的建立提供科学依据。

关键词：水动力学径流侵蚀工程堆积体风沙区砾石质量分数径流含沙量土壤剥蚀率

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砾石对关中塿土工程堆积体产流产沙的影响

水力发电学报 2019年第10期38卷 59-74页

作者：速欢王文龙康宏亮郭明明白芸李建明聂慧莹纪丽静西北农林科技大学水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点试验室陕西杨凌712100 中国科学院水利部水土保持研究所陕西杨凌712100 榆林学院陕西省陕北矿区生态修复重点实验室陕西榆林719000 长江科学院水土保持研究所武汉430010

为研究砾石对关中平原地区工程堆积体边坡径流产沙规律,采用室内人工模拟降雨试验方法,以关中塿土土质(无砾石)堆积体边坡为对照,研究1.0、1.5、2.0和2.5 mm·min^-1雨强下10%、20%和30%砾石质量分数工程堆积体边坡径流产沙特征及水沙... 详细信息

为研究砾石对关中平原地区工程堆积体边坡径流产沙规律,采用室内人工模拟降雨试验方法,以关中塿土土质(无砾石)堆积体边坡为对照,研究1.0、1.5、2.0和2.5 mm·min^-1雨强下10%、20%和30%砾石质量分数工程堆积体边坡径流产沙特征及水沙关系。结果表明:①径流率、流速与砾石质量分数相关性均不显著(P> 0.05),与雨强显著相关(P 砾石质量分数增加呈显著的幂函数形式减小;各砾石质量分数堆积体产沙量较土质堆积体分别减少17.1%~67.5%、13.8%~81.1%和25.5%~92.0%。③雨强<2.5 mm·min^-1时,水沙累积曲线由极显著线性特征转变为极显著幂函数形式(P <0.01)。结果可为关中地区工程堆积体水土流失预测和防治提供理论依据。

关键词：工程堆积体砾石质量分数塿土产流产沙水沙关系

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砾石对红壤工程堆积体边坡径流产沙的影响

生态学报 2019年第17期39卷 6545-6556页

作者：陈卓鑫王文龙康宏亮郭明明杨波王文鑫赵满西北农林科技大学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杨凌712100 中国科学院水利部水土保持研究所杨凌712100

为探究砾石对红壤工程堆积体边坡降雨侵蚀的影响,基于室内模拟降雨试验,在1.0、1.5、2.0、2.5 mm/min雨强条件下,以土质边坡为对照,研究了10%、20%和30%的砾石质量分数红壤工程堆积体边坡的径流特征、产沙过程及侵蚀动力机制。结果表明... 详细信息

为探究砾石对红壤工程堆积体边坡降雨侵蚀的影响,基于室内模拟降雨试验,在1.0、1.5、2.0、2.5 mm/min雨强条件下,以土质边坡为对照,研究了10%、20%和30%的砾石质量分数红壤工程堆积体边坡的径流特征、产沙过程及侵蚀动力机制。结果表明:1)砾石质量分数对稳定径流强度的影响存在阈值,在雨强>1.0 mm/min时稳定径流强度随砾石质量分数的增加先减小后增大,在1.0 mm/min雨强时则表现为先增大后减小,且均在10%砾石质量分数下达到极值;2)雨强1.0 mm/min时,径流为缓流,砾石促进径流流动,使弗汝德数增大24.5%—87.8%,雨强2.0、2.5 mm/min时,径流为急流,砾石延缓径流流动,使弗汝德数降低4.2%—13.0%;3)侵蚀速率随产流历时变化过程受砾石质量分数和雨强的影响,雨强越大,砾石质量分数越低,边坡越易发生细沟侵蚀且伴随重力崩塌现象,侵蚀速率呈多峰多谷变化趋势;4)1.0 mm/min雨强时,砾石存在加剧了土壤侵蚀,产沙增幅达28.7%—50.5%;雨强>1.0 mm/min时,砾石减沙效益为5.0%—64.4%;5)径流功率是描述红壤工程堆积体侵蚀动力机制最优参数,其可蚀性参数及发生侵蚀临界径流功率从大到小对应的砾石质量分数均为10%、0、20%和30%。研究成果可为红壤区开发建设项目水土流失治理及侵蚀预测模型提供科学依据。

关键词：工程堆积体砾石质量分数径流侵蚀红壤

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含砾石土壤坡面流速及产流产沙过程研究

中国水土保持科学 2011年第1期9卷 99-103页

作者：吴冰朱元骏邵明安西北农林科技大学资源环境学院西北农林科技大学水土保持研究所中国科学院水利部水土保持研究所陕西杨凌712100

在模拟降雨条件下对5种土壤(砾石质量分数分别为0、10%、20%、30%、40%)的坡面流速及产流产沙过程进行研究,以期深入了解含砾石土壤的水土流失过程。结果表明:含砾石土壤的坡面流速和径流量大于不含砾石的土壤;在降雨初期0～10 min内,... 详细信息

在模拟降雨条件下对5种土壤(砾石质量分数分别为0、10%、20%、30%、40%)的坡面流速及产流产沙过程进行研究,以期深入了解含砾石土壤的水土流失过程。结果表明:含砾石土壤的坡面流速和径流量大于不含砾石的土壤;在降雨初期0～10 min内,含砾石土壤的产沙量随时间呈显著增加趋势,峰值出现在10 min左右,随后产沙量逐渐降低;降雨后期30～60 min内,含砾石土壤的产沙量又呈增加趋势,尤其是砾石含量为30%和40%的土壤产沙量显著增加,且随时间有一定波动。试验中,5种土壤的总产沙量与砾石含量正相关,径流含沙率与产沙量则呈显著线性正相关。

关键词：流速径流产沙砾石质量分数

工程堆积体流速及产沙特征对坡长及砾石作用响应

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水土保持学报 2023年第5期37卷 48-56,102页

作者：李魁王文龙李建明西北农林科技大学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 杨凌示范区行政审批服务局陕西杨凌712100 长江水利委员会长江科学院武汉430010

随着经济社会的高速发展以及工程建设项目的快速递增,大量生产建设项目扰动地表并破坏原地貌植被,大范围且不平衡的挖填活动使得多余的土石混合堆积,尤其在山区工程建设形成的多余土石混合介质,堆积在沟道和河道上游及边坡,在强降雨条... 详细信息

随着经济社会的高速发展以及工程建设项目的快速递增,大量生产建设项目扰动地表并破坏原地貌植被,大范围且不平衡的挖填活动使得多余的土石混合堆积,尤其在山区工程建设形成的多余土石混合介质,堆积在沟道和河道上游及边坡,在强降雨条件下易发生严重水土流失,甚至造成滑坡、泥石流等灾害。以人为重塑工程堆积体为研究对象(坡度25°),通过模拟降雨试验,开展极端降雨条件下(降雨强度为2.5 mm/min)不同坡长(3,5,6.5,12 m)及砾石质量分数(0,10%,20%,30%)共同作用对堆积体流速空间分布特征及产沙特性影响的研究。结果表明:(1)坡长12 m时流速在降雨全过程始终处于波动状态,随砾石质量分数增大,波动幅度减小,而坡长3,5,6.5 m下的流速随产流历时呈先递增后趋于稳定的变化趋势。中下坡位平均流速是中上坡位的1.12~1.54倍,随着坡长增大,平均流速递增17.81%~335.94%,含砾石堆积体平均流速较纯土堆积体降低22.88%~54.67%,砾石质量分数比坡长对流速影响更显著。(2)纯土堆积体平均侵蚀速率随坡长显著增大,递增幅度达7.88%~87.67%,而含砾石堆积体随坡长增大在3~5 m呈下降趋势,降低9.10%~28.86%,但随后又显著增大,存在1个临界坡长。坡长为6.5,12 m的堆积体平均侵蚀速率较3 m增大22.33%~122.48%。砾石具有显著降低堆积体坡面侵蚀效果,其减沙效益达到24.99%~59.54%,且砾石对堆积体平均侵蚀速率影响的贡献是坡长的1.13倍。(3)堆积体坡面中上坡位流速对侵蚀速率影响大于中下坡位,平均侵蚀速率与流速之间呈极显著相关,流速可作为平均侵蚀速率的表征参数,其线性拟合关系较好(R^(2)=0.67~0.95)。研究成果进一步深化了土壤侵蚀学科内涵,可为生产建设项目工程堆积体侵蚀预测模型提供数据基础,同时也为阐明工程扰动坡面侵蚀内在机制提供理论依据。

关键词：堆积体砾石质量分数不同坡长流速空间分布侵蚀

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三种土壤质地工程堆积体坡面流速及产沙特征

长江科学院院报 2019年第12期36卷 28-35页

作者：李建明王一峰张长伟王文龙黄金权王志刚张冠华白芸长江科学院水土保持研究所武汉430010 中国科学院水利部水土保持研究所陕西杨凌712100 中国科学院大学北京100049 西北农林科技大学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 榆林学院陕西省陕北矿区生态修复重点实验室陕西榆林719000

生产建设项目工程堆积体由于土壤质地、砾石质量分数差异较大,导致侵蚀过程流速及产沙特性发生变化。通过人工模拟降雨试验,研究砂土、壤土及黏土3种土壤质地堆积体的流速与产沙特性。结果表明:①堆积体坡面流速在产流开始3min内递增,... 详细信息

生产建设项目工程堆积体由于土壤质地、砾石质量分数差异较大,导致侵蚀过程流速及产沙特性发生变化。通过人工模拟降雨试验,研究砂土、壤土及黏土3种土壤质地堆积体的流速与产沙特性。结果表明:①堆积体坡面流速在产流开始3min内递增,随后趋于稳定;②小雨强时砂土堆积体侵蚀主要发生在产流的中后期,壤土堆积体发生在产流前期和中期,而黏土堆积体的侵蚀发生在整个降雨过程,21min后的累计产沙量占次降雨总产沙量砂土、壤土和黏土堆积体分别为52.3%~95.6%、29.6%~44.9%和42.1%~50.0%;③产流历时、雨强与径流率、入渗率、流速、产沙率均呈显著相关性;④雨强增加1.5~2.0倍,3种土质堆积体侵蚀量增大1.2~39.8倍。相同雨强下砂土堆积体侵蚀量是壤土的6.0~6.3倍,是黏土的3.2~3.5倍;相同砾石质量分数下砂土堆积体侵蚀量分别是壤土和黏土的5.0~9.8倍和2.7~3.8倍。研究成果对于明确含砾石堆积体侵蚀过程机理具有重要意义,并为建立堆积体侵蚀预报模型奠定基础。

关键词：工程堆积体产沙流速砾石质量分数土壤质地