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沙坡头自然保护区土壤水力侵蚀时空变化研究

水土保持研究 2015年第1期22卷 11-16页

作者：王亚慧王文瑞王伟伟兰州大学资源环境学院/干旱区气候变化与水循环研究中心兰州730000

我国干旱荒漠区由于降雨强度大、周期短,存在着一定程度的水土流失风险。以腾格里沙漠东南缘的宁夏沙坡头国家级自然保护区1990—2011年的土壤水力侵蚀为研究对象,试图理解干旱荒漠区土壤水力侵蚀状况及动态变化规律。基于中国水土流失... 详细信息

我国干旱荒漠区由于降雨强度大、周期短,存在着一定程度的水土流失风险。以腾格里沙漠东南缘的宁夏沙坡头国家级自然保护区1990—2011年的土壤水力侵蚀为研究对象,试图理解干旱荒漠区土壤水力侵蚀状况及动态变化规律。基于中国水土流失预报模型,在当地现有土壤类型数据、GDEM数据和TM影像等基础上对该区1990年、2002年、2011年三年的土壤水力侵蚀计算并进行了分析。结果表明：沙坡头保护区土壤水力侵蚀模数最高可达39 066.02t/（km^2·a）;在时间尺度上,1990—2002年该区土壤水力侵蚀强度基本不变,而2002—2011年明显降低,表明该区域的人为活动导致水域、用材林和栽培作物面积的增加可促使水土流失减弱;在空间上,裸地、低植被覆盖度地区以及坡度为8°～25°地区水力侵蚀相对更明显。

关键词：水土保持水力侵蚀中国水土流失预报模型土地覆被沙坡头

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水力侵蚀对路基表面稳定性的影响研究

中国安全科学学报 2002年第5期12卷 76-80页

作者：王美芝杨成永许兆义孙增奎北方交通大学土建学院北京市西外上园村100044

通过降雨试验和天然降雨水土流失调查 ,笔者首先探讨了风化花岗岩地区路基表面水力侵蚀的表现形式和规律 ,其中 ,基床表层已填筑级配碎石的易于发生级配碎石粗粒化 ,未填筑级配碎石的易于发生沟蚀 ;裸露的路堤边坡水力侵蚀发生发展规律... 详细信息

通过降雨试验和天然降雨水土流失调查 ,笔者首先探讨了风化花岗岩地区路基表面水力侵蚀的表现形式和规律 ,其中 ,基床表层已填筑级配碎石的易于发生级配碎石粗粒化 ,未填筑级配碎石的易于发生沟蚀 ;裸露的路堤边坡水力侵蚀发生发展规律一般为 :沟蚀→边坡滑坍 ;裸露的路堑边坡水力侵蚀发生发展规律一般为 :溅蚀→面蚀→沟蚀→坍塌 ;片石护坡的路堤和路堑边坡易于发生潜蚀。然后分析了水力侵蚀对路基表面稳定性的影响 ,认为溅蚀和面蚀对路基表面稳定性的影响较小 ;沟蚀对路堤边坡表面稳定性的影响程度随侵蚀程度和工程进度具体情况而定。最后。

关键词：水土流失水力侵蚀路基表面稳定性影响

水力侵蚀对裸露砒砂岩区坡面微地形的影响研究

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水力侵蚀对裸露砒砂岩区坡面微地形的影响研究

作者：钱秋颖内蒙古农业大学

学位级别：硕士

坡面侵蚀是土壤侵蚀研究的重要组成之一,砒砂岩又是黄河粗泥沙的主要来源区,研究水力侵蚀对裸露砒砂岩坡面微地形的影响,不仅有助于认识坡面微地形水力侵蚀的过程,还可以为水土流失的防治和生态环境保护提供依据。本文以位于内蒙古自治... 详细信息

坡面侵蚀是土壤侵蚀研究的重要组成之一,砒砂岩又是黄河粗泥沙的主要来源区,研究水力侵蚀对裸露砒砂岩坡面微地形的影响,不仅有助于认识坡面微地形水力侵蚀的过程,还可以为水土流失的防治和生态环境保护提供依据。本文以位于内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗西部暖水乡鲍家沟流域自然条件下形成的裸露坡面为研究对象,使用RIGEL-400三维激光扫描仪,通过径流小区监测与野外放水冲刷试验,分析坡面地形因子、细沟规模和形态的变化特征,揭示野外自然条件下形成细沟演化规律。明确了裸露砒砂岩区坡面的侵蚀产沙规律、微地形变化过程,分析了降雨和冲刷对坡面产流产沙过程的影响,主要结论如下:1.研究区的降雨类型分为小雨、中雨、大雨,中雨和大雨对坡面侵蚀影响较大,中雨对裸露基岩坡面的径流和泥沙贡献率最大,产流率和产沙率随着降雨强度的大小而改变,降雨参数均可与侵蚀量用函数关系式拟合。研究区坡面侵蚀主要以0-1cm的微度侵蚀为主,随着次降雨次数的增多,次降雨坡面细沟的发育过程总结为:溅蚀-片蚀-跌坎-连续细沟-溯源侵蚀-沟壁坍塌-沟道稳定,细沟宽度、深度增大,细沟宽深比减小,沟壑密度、细沟表面积、细沟复杂度、细沟割裂度的数值均增大,ΔDEM细沟宽深比增大,其它形态指标无变化;降雨会显著改变裸露坡面基岩的微地形,地形因子都随着降雨次数的增多数值变大,表明降雨向着利于侵蚀的方向发展。2.不同冲刷流量和不同坡度的产流率都随着冲刷时间的持续逐渐增大的趋势,而产沙率随着冲刷时间的持续表现为先增大后减小的趋势,其产流率和产沙率均可用函数关系拟合,坡度对产流率和产沙率的影响要大于冲刷流量对产流率和产沙率的影响。坡度较小的5°和10°坡面,细沟的形态表现为“倒梯形”和“U型”,为“宽浅型”,坡度较大的20°和30°坡面,细沟的形态表现为“深V型”和“V型”,为“窄深型”,细沟宽深比减小,沟壑密度、细沟表面积、细沟复杂度、细沟割裂度的数值均增大,ΔDEM细沟宽深比增大,其它形态指标无变化,坡度的增加相比冲刷流量更有利于细沟的发育成熟速率。坡度的增加相比冲刷流量对微地形的改变作用更大,地表粗糙度、地表起伏度、地表切割度的数值均变大,相邻两次冲刷ΔDEM的地形因子也都随着冲刷流量的增大和坡面坡度的增大数值变大。3.自然降雨条件下细沟的形态指标与侵蚀量呈现显著相关关系,冲刷条件下细沟的形态指标与侵蚀量呈现极显著相关关系;自然降雨条件下微地形的地形因子与侵蚀量呈现显著相关关系,冲刷条件下微地形的地形因子与侵蚀量呈现极显著和显著相关关系。

关键词：水力侵蚀裸露砒砂岩坡面微地形细沟形态产流产沙

选沙对水力侵蚀比尺模拟试验侵蚀过程相似的影响

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水土保持学报 2009年第3期23卷 6-10页

作者：李书钦高建恩邵辉赵春红杨世伟梁改革中国科学院水利部水土保持研究所国家节水灌溉杨凌工程技术研究中心陕西杨凌712100 中国科学院研究生院北京100049 西北农林科技大学陕西杨凌712100

针对坡面水力侵蚀比尺模拟试验存在的选沙困难、侵蚀过程相似验证不充分的问题,在前人研究的基础上,就降雨条件下选沙对黄土坡面水力侵蚀比尺模拟试验侵蚀过程相似的影响进行了研究。结果表明,无论选用何种模型沙,当雨强比尺满足iλ=1l... 详细信息

针对坡面水力侵蚀比尺模拟试验存在的选沙困难、侵蚀过程相似验证不充分的问题,在前人研究的基础上,就降雨条件下选沙对黄土坡面水力侵蚀比尺模拟试验侵蚀过程相似的影响进行了研究。结果表明,无论选用何种模型沙,当雨强比尺满足iλ=1lλ/2,土壤含水量比尺满足λθ=1,径流过程都满足相似;依据悬浮相似选择的模型沙,需检验其是否满足起动相似,利用经检验不满足起动相似的模型沙进行的试验,侵蚀过程也不满足相似;利用依据起动相似选择的模型沙进行的试验,侵蚀过程满足相似要求。黄土坡面水力侵蚀比尺模拟试验宜选用依据起动相似为主的选沙方法选择模型沙。

关键词：水力侵蚀相似比尺模拟试验选沙

水力侵蚀对红壤丘陵区土壤有机碳分子组成及稳定性的影响

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水力侵蚀对红壤丘陵区土壤有机碳分子组成及稳定性的影响

作者：张需琴湖南大学

学位级别：硕士

土壤侵蚀是世界范围内分布最广的土地退化形式之一,其不仅会破坏土壤结构,改变微生物的生存环境,而且还会造成土壤有机养分的原位流失、干扰土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)的自然循环过程。土壤碳库的储量是大气碳库的3倍,因此其... 详细信息

土壤侵蚀是世界范围内分布最广的土地退化形式之一,其不仅会破坏土壤结构,改变微生物的生存环境,而且还会造成土壤有机养分的原位流失、干扰土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)的自然循环过程。土壤碳库的储量是大气碳库的3倍,因此其细微的变化就可能引起大气中CO浓度的大幅波动,进而影响全球的气候特征。目前虽已有研究表明,土壤侵蚀会造成SOC库的动态变化,但是关于土壤侵蚀作用影响SOC的具体机制并不明确。基于此,本研究以南方红壤丘陵区为研究区域,以第四纪红黏土为研究对象,运用光谱学技术、C核磁共振技术及室内矿化培养方法等,研究了侵蚀-沉积作用下SOC分子组成和稳定性的空间分异特征,并进一步探讨了SOC分子组成与其稳定性之间的关系。主要研究结果如下:(1)长期水力侵蚀作用下,沉积区表土OC中的分子活性显著高于侵蚀区。C核磁共振波谱分析结果显示侵蚀区SOC与沉积区SOC的分子基团均以烷氧碳(70%左右)为主,但是由于沉积区表土OC的密度显著高于侵蚀区(P侵蚀表土,沉积表土中溶解性有机质(Dissolved organic matter,DOM)的浓度更高(P侵蚀区表土DOM中的类腐殖质含量显著高于沉积区(P侵蚀区高于沉积区。(2)侵蚀原位区表土OC的稳定性显著高于沉积区(P侵蚀区和沉积区SOC累积矿化量的降幅高达60%和86%,这说明深层SOC的稳定性普遍高于表土。再者,沉积区和侵蚀区表土OC的累积矿化量分别为1909.6 mg CO-C kg11 soil和624.80 mg CO-C kgsoil,前者约为后者的3倍,这表明水力侵蚀作用下沉积区SOC的稳定性要显著低于侵蚀区。随着土层深度的增加,侵蚀区和沉积区SOC稳定性的差异逐渐减小,当土层深度达120-150cm时,两地之间SOC的累积矿化量差值仅为18 mg CO-C kgsoil,该结果说明水力侵蚀对深层SOC稳定性的影响并不大。(3)水力侵蚀作用下,SOC稳定性与烷氧碳和DOM的含量呈显著负相关关系,而与有机质的芳香性、疏水性、分子量及类腐殖质成分的含量呈显著正相关关系。侵蚀区和沉积区SOC累积矿化量与烷氧碳的相关系数高达为0.98和0.99,这说明烷氧碳分子基团的数量在一定程度上决定了SOC的稳定性状况。再者侵蚀区和沉积区SOC累积矿化量与DOM含量的相关指数R分别为0.92和0.99,与DOM的芳香性、疏水性、分子量及类腐殖质成分的含量的相关指数的变化范围为0.74.98,该分析结果表明水力侵蚀作用诱导DOM的含量和分子属性在空间上发生分异的过程,极有可能就是造成侵蚀区和沉积区SOC稳定性差异形成的根本原因。综上所述,水力侵蚀作用对表层SOC分子的组成和稳定性有显著影响,水力侵蚀作用下SOC分子组成的变化是造成侵蚀区和沉积区碳稳定性分异的关键要素。

关键词：水力侵蚀土壤有机碳稳定性溶解性有机质分子组成

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黄土区大型露天矿排土场水力侵蚀计算与防治

水土保持研究 2017年第5期24卷 21-26页

作者：胡兴定白中科张灵樊翔寇晓蓉陈晓辉中煤科工集团唐山研究院有限公司河北唐山063012 中国地质大学(北京)土地科学技术学院北京100083 国土资源部土地整治重点实验室北京100035

以黄土区安太堡露天矿未复垦排土场为对象,研究未复垦排土场平台水力侵蚀(沟蚀)状况,通过实地外业采样和内业数据处理,结合数据统计分析平台,计算出了研究区内的沟蚀量分布情况,并分析了平台汇水面、土壤容重、坡度与沟蚀模数的关系,估... 详细信息

以黄土区安太堡露天矿未复垦排土场为对象,研究未复垦排土场平台水力侵蚀(沟蚀)状况,通过实地外业采样和内业数据处理,结合数据统计分析平台,计算出了研究区内的沟蚀量分布情况,并分析了平台汇水面、土壤容重、坡度与沟蚀模数的关系,估算研究区水力侵蚀造成的直接经济损失,提出排土场平台复垦和水土流失防治措施。结果表明:(1)研究区水力侵蚀严重,总体沟蚀模数相当于自然地貌土壤侵蚀模数的6.8倍,其中平台汇水面对沟蚀模数的影响巨大;(2)排土场平台表层土壤压实,40cm以内土层压实最为严重,深层土壤土质较疏松;(3)排土场平台坡度和坡长在一定程度上可以反映出土壤侵蚀的高低,在水土流失防治措施中应予考虑。在平台复垦和土壤侵蚀防治中应采用减少平台汇水面积、增大地表水入渗能力和提高植被覆盖度的措施为主,本研究成果可为排土场复垦和水土流失防治提供参考。

关键词：黄土区大型露天矿排土场水力侵蚀水土流失土壤侵蚀防治

基于GIS的北京地区未来10年土壤水力侵蚀演化趋势探讨

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干旱区资源与环境 2004年第4期18卷 96-100页

作者：齐乌云马蔼乃周大良徐海鹏中国社会科学院考古研究所北京100710 北京大学遥感与应用研究所北京100871 北京大学城市与环境学系北京100871

本文是基于永定河上游北京典型段的土壤水力侵蚀深度、降雨强度、地表径流深度、土层有效厚度、土粒平均粒径、植被覆盖度等数据图层 ,利用 GIS、SPSS软件包 ,通过建立水力侵蚀遥感信息模型 ,制作了北京地区土壤水力侵蚀深度图和抗侵蚀... 详细信息

本文是基于永定河上游北京典型段的土壤水力侵蚀深度、降雨强度、地表径流深度、土层有效厚度、土粒平均粒径、植被覆盖度等数据图层 ,利用 GIS、SPSS软件包 ,通过建立水力侵蚀遥感信息模型 ,制作了北京地区土壤水力侵蚀深度图和抗侵蚀年限图 ,依据将近论古的原则及作者的北京地区未来 1 0年环境演化趋势预测结果 ,探讨了未来 1 0年水力侵蚀演化趋势。

关键词： GIS 地理信息系统北京土壤水力侵蚀制备侵蚀强度

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黑土区坡耕地田间道路的水力侵蚀特征

吉林农业大学学报 2019年第4期41卷 438-442页

作者：刘健王宇赵占军沈海鸥赵强王识然张琪吉林农业大学资源与环境学院吉林省商品粮基地土壤资源可持续利用重点实验室

选取土质平坦路面、土质车辙路面、砂石平坦路面3种黑土区常见农用道路类型,采用人工模拟降雨试验方法,对黑土区不同农用道路侵蚀特征进行分析。结果表明:3种常见农用道路径流系数为0. 87~0. 90,产流过程相似,可分为迅速增长与相对稳定... 详细信息

选取土质平坦路面、土质车辙路面、砂石平坦路面3种黑土区常见农用道路类型,采用人工模拟降雨试验方法,对黑土区不同农用道路侵蚀特征进行分析。结果表明:3种常见农用道路径流系数为0. 87~0. 90,产流过程相似,可分为迅速增长与相对稳定2个阶段。3种路面产沙过程有明显区别,侵蚀量表现为土质车辙路面>土质平坦路面>砂石平坦路面。3种路面细沟发育情况均不相同,土质车辙路面细沟发育较快,土质平坦路面产生细沟多于土质车辙路面且细沟发育结束较早,砂石平坦路面产生细沟较少且发育缓慢。可见,砂石平坦路面抗侵蚀效果较好,适合在东北黑土区农用道路建设中推广应用。

关键词：黑土区农用道路坡耕地水力侵蚀

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植被影响下的坡面水力侵蚀研究进展

人民黄河 2013年第1期35卷 72-74页

作者：杨帆姚文艺戴文鸿肖培青申震洲焦鹏河海大学江苏南京210098 黄河水利科学研究院河南郑州450003 华北水利水电学院河南郑州450011

介绍了植物根部对土壤特性影响、植物冠部对降雨击溅影响和植物茎部对径流影响等坡面水力侵蚀研究的进展情况。认为目前对植被影响下的坡面水力侵蚀的研究还存在试验观测和数据分析困难、土壤的抗冲性和抗蚀性耦合难以单独剥离出来、对... 详细信息

介绍了植物根部对土壤特性影响、植物冠部对降雨击溅影响和植物茎部对径流影响等坡面水力侵蚀研究的进展情况。认为目前对植被影响下的坡面水力侵蚀的研究还存在试验观测和数据分析困难、土壤的抗冲性和抗蚀性耦合难以单独剥离出来、对植物冠部消能减蚀作用了解较少、试验观测数据难以精细化等问题。提出应加强从植被角度对坡面水力侵蚀进行系统的、机制性的研究,并应重视对试验测量设备和手段的提升。

关键词：植被水力侵蚀坡面径流研究进展

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