稀土元素示踪坡面次降雨条件下的侵蚀过程

为定量研究次降雨条件下坡面侵蚀形态的演变过程,该文利用REE-INAA(稀土元素-中子活化分析)方法,将REE元素沿坡面垂直分层布设并结合室内模拟降雨试验,研究了次降雨条件下面蚀和细沟侵蚀的转变和动态发育过程。结果表明:降雨初期坡面主要发生面蚀,细沟出现后,坡面侵蚀将加快加剧,细沟侵蚀深度随之迅速增加。坡面侵蚀中面蚀量约占总侵蚀量的30%左右,细沟侵蚀量占70%左右。单位深度范围内最上层土壤侵蚀量最大,向下依次递减。可以将坡面侵蚀形态演变过程划分为面蚀、细沟发育和细沟稳定3个阶段,各阶段转化都有明显的拐点出现。因此,利用REE-INAA方法可以对土壤侵蚀演变过程进行较准确地定量研究。

黄土区陡坡径流水动力学特性试验研究

通过黄土水槽冲刷试验,初步研究了黄土区坡面径流的水动力学特性。陡坡径流的流态属于急紊流,且具有时空分异特征。随着坡度的增加,径流雷诺数Re和Darcy Weisbach阻力系数f均呈先增后减的抛物线趋势。f与Re之间存在幂函数正相关关系,而f与弗劳德数(Fr)之间存在幂函数负相关关系。

黄土高原陡坡土壤侵蚀特性试验研究

通过室内冲刷模拟试验对黄土高原陡坡土壤侵蚀特性进行系列研究。结果表明 ,陡坡径流平均流速随径流量和坡度的增大呈波动趋势增加。坡面径流平均含沙率 ,平均输沙率和平均剪切力均随流量的增加波动增加 ,随坡度的增加而呈抛物线形式变化 ,临界坡度值出现在 2 1°和 2 4°之间。坡面径流平均输沙率与平均剪切力之间量良好的线性关系。本研究对深入了解陡坡土壤侵蚀机理 。

坡面侵蚀泥沙来源立体分布研究

采用REE-INAA方法,采取沿坡面分层分段的新型试验布设方法,研究次降雨条件下坡面侵蚀泥沙来源立体分布规律。结果表明:坡面侵蚀形态演变过程可划分为面蚀、细沟发育和细沟稳定3个阶段。细沟侵蚀是坡面侵蚀产沙的主要原因,试验中的细沟侵蚀产沙量约为面蚀产沙量的9.9倍。可以利用侵蚀产沙贡献率来表征不同试验区域产沙量对总产沙量贡献作用的大小。处于坡面底部的Eu区和Yb区是面蚀量最大区域,其侵蚀产沙贡献率分别为3.1%和3.3%。处于坡面底部的Nd区和Ce区是细沟侵蚀量最大区域,其侵蚀产沙贡献率分别为42.8%和37.5%。坡面中下部是坡面侵蚀泥沙来源的主要区域。

坡面径流的水动力学特性研究进展

坡面径流不同于一般明渠水流，具有独特的水力学特性。详细论述了坡面径流产流理论、运动方程和水动力学特性等方面的研究进展情况，系统阐述了国内外对坡面径流的流态、流速测量和分析、水深确定、阻力表达以及径流分离挟沙能力等水动力学要素的研究，目的在于总结以往的研究经验和成果，促进相关研究的进一步发展。

黄土区陡坡侵蚀过程试验研究

通过室内放水冲刷试验,结果表明,陡坡单宽径流能耗与单宽径流产沙率之间存在以下线性关系:Dr=18.672(ΔE - 0.751),说明土壤的可蚀性参数为18.672 g/J,发生坡面细沟侵蚀的临界径流能耗为0.751 J/(ms)。坡面单宽径流能耗随流量增大而增加,随坡度变化呈抛物线趋势,临界坡度出现在21和24之间。坡面上各段面单宽径流能耗均随流量的增大而增加,随着坡度逐渐增加,坡面上部段面能耗渐增,中部段面渐减,下部较稳定。坡面各段面侵蚀产沙也有类似特征。此研究对于深入了解黄土高原陡坡土壤侵蚀过程和机理具有重要意义。

潍坊市现代水网构建研究

本文在对现代水网的基本概念、构成要素和特征进行深入辨析的基础上,结合潍坊市水利建设实际和发展需求,对潍坊市现代水网总体布局和主要建设任务等进行了研究。提出了"五轴七心九网,三区两带十河"的现代水网构建格局和包括2大体系、9个方面、29项建设内容的主要建设任务。经分析,潍坊市现代水网建设完成后,将在提高水资源优化调配能力、提高防洪防潮减灾能力、改善水系生态环境和推进水利现代化进程等方面具有巨大作用。潍坊市现代水网建设研究对于全国水系连通工程建设和现代水网建设也具有重要的借鉴和指导意义。

山东省洙赵新河流域水系生态修复模式研究

为改善洙赵新河流域水系健康状况,本文基于生态水利工程学的原理和方法,研究了洙赵新河流域水系生态修复模式。在充分考虑河道的纵向蜿蜒性、横向多样性、空间异质性、生境异质性、生物多样性和水体连通性的基础上,遵循要人工诱导与自然恢复相结合、工程措施与生物措施相结合、生态修复与景观美化相结合、河道整治与防洪除涝相结合、水质净化与截蓄回用相结合的原则,打造"四带、三区、两湖、一通"的生态修复格局;主要建设拦河建筑物建设、堤防修复、滩地整治、河道湿地和生物栖息地建设、生态护岸、城市滨水景观区建设、生态湖建设、赵王河连通工程、生态修复植被建设和水系运行管理保护措施共十大建设任务。

神府东胜煤田开发建设弃土弃渣冲刷试验研究

采用野外放水冲刷实验,对神府东胜煤田弃土弃渣侵蚀产沙规律进行了系统研究。结果表明:弃土弃渣堆积年限越短,可蚀性越大,侵蚀程度越强。经过4～7年的自然沉降过程,其表面的紧实度逐渐趋于稳定值。流量相同时不同下垫面条件下的产沙量1997年弃渣>1994年弃渣>煤渣>煤矸石。径流量、产沙量与放水流量呈线性关系,产沙量与径流量亦呈线性关系。集中的水流冲刷对弃土弃渣坡面造成严重的侵蚀,使含沙量保持在一个较高的水平,随着时间的变化含沙量出现剧烈的上下波动,总体上表现出逐渐减小的趋势,同时,会出现高含沙水流过程甚至泥石流过程。

土壤剥蚀率与水流功率关系室内模拟实验

为了验证土壤剥蚀率模拟公式．系统地研究土壤剥蚀率与坡度和流量、水流功率之间的关系，该文在较大坡度范围（3°～30°）和流量（2．5～6．5L／min）进行了径流冲刷实验，实验结果表明：土壤剥蚀率是坡度和流量的幂函数，随着坡度和流量的增大而增大；坡度和流量与土壤剥蚀率之间呈显著相关关系，流量对土壤剥蚀率的影响明显大于坡度；土壤剥蚀率随着水流功率的增加呈线性增加（R^2=0.945,9°≤S≤24°），当水流功率大于土壤剥蚀临界水流功率0．344N／（m·s）时，土壤发生剥蚀；利用水流功率可以更准确地预测土壤剥蚀率。

黄土坡面径流侵蚀产沙动力过程模拟与研究

通过室内模拟冲刷试验系统研究了3°-30°坡度范围内坡面径流的侵蚀动力及产沙特征，分析了坡面径流能耗与径流侵蚀产沙之间的关系。结果表明，坡面径流平均流速随坡度和流量的增加而增大，流速与坡度和流量之间存在指数函数关系，坡度对流速的影响大于流量。在3°-21°坡度范围内，坡面径流单宽能耗随坡度的增加而增加，当坡度超过21°时，径流能耗随坡度的增加而降低。坡度对侵蚀产沙的影响也有类似的现象，在3°-21°坡度范围内，坡面径流平均单宽输沙率随坡度的增加而增大，当坡度达到临界极值21°和24°后，坡面径流平均输沙率随坡度增加而减小；在整个试验坡度范围内，径流平均单宽输沙率随流量的增大而增大；流量对坡面径流平均单宽输沙率的影响大于坡度。坡面径流平均单宽输沙率和单宽径流能耗之间存在明显的线性关系，其临界单宽径流能耗随坡度的增加而增加，土壤可蚀性参数随坡度的变化在10．368～30．366的范围变化，试验的土壤可蚀性的平均值为14．61。

坡面土壤剥蚀率与水蚀因子关系室内模拟试验

为了确定影响土壤剥蚀率的主要侵蚀因子,该文采用变坡土槽在较大坡度(9°～24°)和流量(2.5～6.5L/min)范围内进行了径流冲刷试验,运用逐步回归法,系统地分析了土壤剥蚀率与坡度和流量、水流剪切力、水流功率、单位水流功率和单宽能耗各因子之间的关系,建立了基于水流功率和坡度的土壤剥蚀率二元线性公式(R2=0.977)。结果表明,土壤剥蚀率和各水蚀因子都显著相关,土壤剥蚀率与坡度和流量呈幂函数关系(R2=0.77),土壤剥蚀率与水流剪切力呈幂函数关系(R2=0.908),土壤剥蚀率随着水流功率的增加呈线性增加(R2=0.945),土壤剥蚀率和单宽能耗呈线性关系(R2=0.91),土壤剥蚀率与单位水流功率呈三次方关系(R2=0.52);坡度和水流功率是影响土壤剥蚀率的主要因素。

坡面径流侵蚀产沙动力机制比较研究

分别利用坡面径流剪切力、坡面径流能耗和坡面径流单位水流功率理论对坡面土壤侵蚀发生过程进行了研究。研究结果表明,坡面径流平均输沙率与坡面径流平均剪切力之间均存在明显的线性关系,试验的土壤抗蚀性参数为178 5g/(Pa·min),径流临界剪切力为0 54Pa。根据径流能耗理论的计算结果表明,径流单宽输沙率和单宽径流能耗之间具有如下的线性关系式:Dr=14 61(ΔE-0 37),表明试验的土壤可蚀性参数为14 61g/J,临界单宽径流能耗为0 37J/(min·cm)。根据径流功率理论的计算结果,坡面径流功率与径流平均输沙率之间存在比较明显的线性关系,随着径流功率的增加,坡面径流输沙量明显增加,二者的线性关系为:Y=8942 2x-68 676。总体来说,3种理论在土壤侵蚀研究中的应用各有优势,其中坡面径流能耗理论相对简便并且误差较小,更利于对坡面土壤侵蚀过程进行描述。

植被保持水土有效性研究进展

植被是防止水土流失的积极因素 ,也是土壤侵蚀预报研究中的重要因子。系统分析了国内外有关植被的冠层对降雨的截流作用以及对降雨侵蚀动力的影响 ,地表枯枝落叶层的水土保持作用、植被覆盖度与水土流失之间的关系和地下根系提高土壤抗冲性等方面的研究。旨在综合已有研究经验和成果 。

渭北黄土高原不同立地上刺槐根系分布特征研究

采用土钻法对渭北黄土高原地区的主要造林树种刺槐的根系分布特征进行了调查研究。结果表明 ,不同立地上的刺槐根系分布特征具有明显的差异 ,阳坡立地上的根系密度和生物量均小于阴坡立地 ;不同林龄根系分布在深度上没有明显的差异 ,但是其根系的生物量和根系密度具有明显的差异。不同立地上刺槐的根系消弱系数 (root extinction coefficient)β值之间也存在明显的差异。阴坡立地的β值均在0 .982以上 ,而阳坡立地上的β值则一般小于 0 .982 ,说明阴坡立地上的刺槐根系分布深度要大于阳坡立地。其细根 (Φ <1mm )的分布深度大于较粗根系 (Φ <3mm )的分布深度 ,有利于刺槐对深层土壤中水分、养分的吸收 ,适应干旱环境 。

黄土陡坡径流侵蚀产沙特性室内实验研究

通过室内土槽放水冲刷实验,研究了黄土区陡坡侵蚀产沙特性.结果表明径流输沙率随径流流量的增加而增加,径流输沙率随坡度呈抛物线形式变化,当坡度在21°～24°之间时输沙率最大;径流剪切力也具有类似变化.泥沙输移率与径流剪切力之间存在线性关系,径流临界剪切力为1.701 N/(m2·min),发生细沟侵蚀的临界径流水深与坡度正弦值成反比.在实验条件下,坡面中上部土壤的侵蚀量占总侵蚀量的很大比重,表明土壤侵蚀主要发生在坡面中上部.坡面下部侵蚀微弱,以搬运上部来沙为主.

黄土高原天然草地根系主要参数的分布特征

采用土钻法对黄土高原天然草地群落根系的垂直分布特征进行调查研究 ,同时用根系扫描仪 EPSONTWAIN PRO(32 bit)和专业的根系形态学和结构分析应用系统 WINRhizo对根系长度、根系表面积和根系体积等主要根系参数进行分析。结果表明 ,在 15个均匀分布的采样点上 ,同一深度上不同径级根系之间不存在显著差异。不同径级根系的主要根系分布参数具有相似的分布规律。所有径级的根系都集中分布在表层 4 0 cm的土层中 ,在4 0 cm以下的土层中根系分布相对较少。在所有径级的根系中 ,直径范围在 0 .2～ 0 .6 m

黄土坡面水蚀动力与侵蚀产沙临界关系试验研究

坡面水蚀动力与侵蚀产沙关系是水蚀预报的关键问题之一.本文通过光滑水槽试验和模拟冲刷试验,对坡面水流动力学特性(径流流速、剪切力以及能耗)及其与侵蚀产沙关系进行了系统研究.结果表明,坡面薄层水流呈滚波流特征,坡面流流速沿程变化呈波动趋势,随流量和坡度的增加而增大;坡面单宽径流剪切力、单宽径流能耗和坡面径流单宽输沙率随流量的增加而增加,随坡度呈抛物线趋势变化,说明坡面土壤侵蚀过程存在临界坡度,在本试验条件下,临界坡度位于21—24°之间.坡面单宽径流输沙率和单宽径流剪切力、单宽径流能耗之间均存在良好的线性关系.

陕北黄土区土壤水分养分空间分异规律

黄土高原生态脆弱 ,沟壑纵横 ,水土流失非常严重。西部大开发 ,黄土高原植被建设要先行。植被建设又受当地土壤水分、养分等条件的制约。坡向、坡位对水分、养分的分布有重要影响 ,因而研究陕北黄土高原土壤水分、养分的空间变异规律 ,对于黄土高原植被建设具有重要意义。本文通过研究黄土高原不同坡向、坡位土壤水分、养分的空间变异规律 。

草本植被覆盖结构对径流侵蚀动力的作用机制

为了解植被与坡面径流侵蚀动力的关系,通过野外模拟冲刷试验,研究不同处理条件下草类植被坡面径流的水动力学特性和侵蚀产沙规律。结果表明:植被完整程度的差异,对坡面径流的流速有显著影响。试验小区上坡面径流流速的大小顺序依次为:裸地小区(0.27 m/s)>铲草小区(0.24 m/s)>剪草小区(0.16 m/s)>原状坡面小区(0.1 m/s)>除草剂小区(0.08 m/s),径流雷诺数也有相似的变化趋势。在相同的试验条件下,植被越完整,径流运动所遇到的阻力也就越大;相应的坡面径流深也表现出增加的趋势。径流含沙量的分析结果表明,各小区的径流含沙量都随试验进行而逐渐降低,植被结构越完整,径流含沙率降低的趋势也就越明显,相应地径流输沙率也从最大裸地小区的400 g/min降低到3 g/min。