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模拟降雨条件下角砾和圆砾对陡峭路堑边坡产流产沙的影响 被引量:1
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作者 罗璟 裴向军 +3 位作者 黎俊豪 曹龙熹 单诗涵 黄颍萍 《水土保持通报》 CSCD 北大核心 2023年第3期1-10,共10页
[目的]研究角砾和圆砾对陡峭工程边坡入渗、产流、产沙以及水动力学特征,为青藏高原地区工程边坡土壤侵蚀预测模型与水土保持工作提供一定的理论支撑。[方法]基于青藏高原地区派墨农村公路沿线气候特征及其土质路堑边坡形态和物质组成特... [目的]研究角砾和圆砾对陡峭工程边坡入渗、产流、产沙以及水动力学特征,为青藏高原地区工程边坡土壤侵蚀预测模型与水土保持工作提供一定的理论支撑。[方法]基于青藏高原地区派墨农村公路沿线气候特征及其土质路堑边坡形态和物质组成特征,通过室内人工降雨模拟试验,研究了在强降雨(120 mm/h),大坡度(50°),3种砾石含量(30%,40%,50%)条件下圆砾和角砾坡面宏观侵蚀特征和产流产沙规律。[结果]圆砾坡面平均入渗率高于角砾坡面,平均产流率低于角砾坡面,初始产流时间明显晚于角砾坡面;圆砾和角砾坡面水流流态均属于层流,流型均为急流,圆砾坡面的径流剪切力、径流功率、雷诺数略小于角砾坡面,但弗劳德数远大于角砾坡面,流速大于角砾坡面,阻力系数小于角砾坡面,径流挟沙能力更强;圆砾坡面稳定产沙率约为角砾坡面的2倍,总产沙量比角砾坡面高出约20%。[结论]卵砾石表面光滑,与土壤间贴合不够紧密,形状更容易引起局部湍流,在强降雨条件下,陡峻冲洪积路堑边坡坡面易发育以卵砾石为中心,遍布坡面的环形小细沟,细沟发育数量和产沙量都将大于以棱角状碎块石组成的崩坡积路堑边坡。 展开更多
关键词 派墨公路 路堑边坡 砾石形状 水动力学特征 产流产沙
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藏东南工程扰动小流域泥沙来源的复合指纹解析
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作者 李鑫 施明明 +3 位作者 曹龙熹 陈果 王云 姚连福 《中国水土保持科学》 CSCD 北大核心 2023年第4期113-122,共10页
工程建设在推动社会发展的同时也易导致严重的水土流失和流域环境问题。为明确工程扰动土壤侵蚀对流域水环境的影响范围和程度,选取西藏米林县派镇附近的公路建设扰动小流域,测定流域内潜在侵蚀源地和河道沉积泥沙的18种物化指标,使用... 工程建设在推动社会发展的同时也易导致严重的水土流失和流域环境问题。为明确工程扰动土壤侵蚀对流域水环境的影响范围和程度,选取西藏米林县派镇附近的公路建设扰动小流域,测定流域内潜在侵蚀源地和河道沉积泥沙的18种物化指标,使用复合指纹识别技术解析各侵蚀源地的泥沙贡献率及其空间分异特征。结果表明:流域内3类主要侵蚀源地的平均泥沙贡献率表现为道路及边坡(61.61%)>渣场(21.15%)>自然林草地(17.24%),说明工程扰动土壤侵蚀是河流沉积泥沙的主要来源。不同工程扰动类型泥沙贡献率的空间分异特征表现出集中分布的渣场泥沙贡献率沿沟道向下游呈线性衰减趋势,在本研究条件下的有效影响距离约为2800 m;与河流平行分布的道路边坡全程均产生泥沙贡献,其中在距道路约220 m范围内的影响最为显著,随着路河距离增大其泥沙贡献率呈指数函数衰减趋势。该研究成果可用于辅助预测工程扰动泥沙影响范围和贡献率,为研究区工程规划和修复措施布设等实践工作提供参考。 展开更多
关键词 复合指纹法 公路建设 小流域 泥沙来源 藏东南地区
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中国水蚀区土壤可蚀性因子更新方法与应用 被引量:3
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作者 田芷源 梁音 +3 位作者 赵院 曹龙熹 赵艳 武逸杭 《中国水土保持科学》 CSCD 北大核心 2023年第6期63-70,共8页
土壤可蚀性因子K值是土壤侵蚀监测的必要因子,反映土壤在降雨侵蚀力作用下被分散和搬运的难易程度。然而现有全国K值图基于土种志数据,调查时间距今已有近40 a。基于2008—2018年的土系调查项目对全国K值进行更新。先收集4327个样点的... 土壤可蚀性因子K值是土壤侵蚀监测的必要因子,反映土壤在降雨侵蚀力作用下被分散和搬运的难易程度。然而现有全国K值图基于土种志数据,调查时间距今已有近40 a。基于2008—2018年的土系调查项目对全国K值进行更新。先收集4327个样点的土壤机械组成及有机质数据,利用诺模图(Nomo)方程计算K因子,其中极细砂质量分数运用三次样条函数结合自然对数进行插值;当土壤有机质质量分数>12%,则使用校正后的EPIC公式计算K值。然后采用随机森林模型对样点K值进行训练,将环境因素作为预测变量,包括气候、地表温度、植被指数、地形和母岩类型,并利用遥感影像开展空间制图。更新结果显示:全国K值变化范围为0.0051~0.0745 t·hm^(2)·h/(MJ·mm·hm^(2)),平均值为0.0298 t·hm^(2)·h/(MJ·mm·hm^(2))。土壤可蚀性分布呈现出黄土高原与华北平原K值居高、南方与东北地区K值居中、青藏高原最低的宏观规律,这与各地区土壤类型有关。分布于西北地区的黄绵土和北方的潮土K值较大,南方红壤和东北暗棕壤的K值较小,青藏地区高山土的K值最小。以上方法进行实际应用时仍需根据径流小区实测资料进行校正。其结果可为水土流失调查与监测提供方法与数据支撑。 展开更多
关键词 土壤可蚀性因子 中国土壤流失方程 水力侵蚀 随机森林 数字土壤制图 EPIC模型 Nomo公式
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雅鲁藏布江下游隧道工程对土壤有机碳稳定性的影响
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作者 赵润英 李凛 +7 位作者 唐晓鹿 陈果 李景吉 曹龙熹 王国严 石松林 罗建 裴向军 《草业科学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期15-24,共10页
隧道在高原山岭等地区道路建设中被广泛采用,但其对土壤有机碳稳定性的影响研究较少。土壤有机碳稳定性是评价土壤生态系统对外界环境变化响应的重要指标。为阐明土壤有机碳(SOC)对隧道工程建设的抗干扰能力,本研究以雅鲁藏布江下游隧... 隧道在高原山岭等地区道路建设中被广泛采用,但其对土壤有机碳稳定性的影响研究较少。土壤有机碳稳定性是评价土壤生态系统对外界环境变化响应的重要指标。为阐明土壤有机碳(SOC)对隧道工程建设的抗干扰能力,本研究以雅鲁藏布江下游隧道建设为依托,设置工程影响区(ED)和非影响区(CK)监测样地,从土壤活性有机碳(LOC)、团聚体和土壤酶活性等角度探究隧道建设对SOC稳定性的影响。结果表明,工程影响区SOC、LOC含量分别为291.40和110.28 mg·kg^(-1),CK区域中分别为255.31和91.19 mg·kg^(-1),两个区域差异不显著(P> 0.05)。ED和CK中,土壤粒径> 0.25 mm的团聚体占比均超过80%,随着团聚体粒径减小,ED的SOC含量呈现降低趋势,但ED与CK差异不显著。本研究表明,隧道建设未改变植被凋落物量,对SOC的输入与输出未产生显著影响。ED与CK区土壤酶、微生物生物量碳及土壤团聚体组成无显著差异,表明隧道工程建设对SOC稳定性的微生物学调控机制及土壤团聚体物理保护机制无显著影响,对SOC稳定性无显著影响。综上,雅鲁藏布江下游隧道工程建设对土壤有机碳稳定性未产生显著影响,本研究为隧道建设对环境的影响评价提供了参考依据,也为雅鲁藏布江下游地区生态环境保护提供数据和理论依据。 展开更多
关键词 雅鲁藏布江下游 隧道工程 土壤有机碳 有机碳稳定性 活性有机碳 土壤微生物生物量碳 土壤酶 土壤团聚体
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红壤坡地耕作措施对土壤入渗过程的影响机制 被引量:7
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作者 王移 曹龙熹 +1 位作者 樊剑波 任平 《四川师范大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2020年第1期108-114,共7页
我国南方红壤区坡耕地水土流失和季节性干旱问题严重,需要采取合理的耕作措施以提高坡耕地土壤的保水固土能力.在典型红壤坡耕地布设以花生为主的5种耕作措施:传统花生顺坡垄作、花生萝卜轮作、花生+秸秆覆盖、花生施用有机肥和花生柑... 我国南方红壤区坡耕地水土流失和季节性干旱问题严重,需要采取合理的耕作措施以提高坡耕地土壤的保水固土能力.在典型红壤坡耕地布设以花生为主的5种耕作措施:传统花生顺坡垄作、花生萝卜轮作、花生+秸秆覆盖、花生施用有机肥和花生柑橘套作,在长期试验样地开展模拟试验探究耕作措施对土壤性质和入渗能力的影响机制.结果表明,套作、覆盖和有机肥处理的措施可以显著增加坡地红壤有机质含量并改善其结构,从而提高入渗能力和水分涵养效益.采用Philip和Horton方程对土壤初渗率和稳渗率的估算效果不够理想,Kostiakov方程对红壤坡地入渗过程的拟合效果较好,整体模型有效系数最高. 展开更多
关键词 红壤区 坡耕地 耕作措施 土壤渗透性 入渗过程模拟
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离子型稀土矿区小流域氨氮污染物地表迁移特征 被引量:7
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作者 李宇 梁音 +1 位作者 曹龙熹 周俊 《土壤》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1271-1280,共10页
离子型稀土原地浸矿工艺大量使用硫酸铵作为浸矿剂,矿体中残留的氨氮等化学物质随流域汇水过程迁移,引起矿区水土环境的严重污染。为了揭示矿区氨氮污染在流域尺度上的地表迁移特征,本研究选择赣南某离子型稀土矿区小流域,在流域汇水过... 离子型稀土原地浸矿工艺大量使用硫酸铵作为浸矿剂,矿体中残留的氨氮等化学物质随流域汇水过程迁移,引起矿区水土环境的严重污染。为了揭示矿区氨氮污染在流域尺度上的地表迁移特征,本研究选择赣南某离子型稀土矿区小流域,在流域汇水过程最为强烈的雨季开展实地采样,借助GIS水文分析等手段研究了矿区流域氨氮和硝态氮的地表迁移分布特征。结果表明:矿区土壤和泥沙中氨氮和硝态氮含量排序为:沉积泥沙>崩塌浸矿山体表土>原状浸矿山体表土,且沉积泥沙中氨氮含量与细颗粒物质含量呈正相关。流域主沟道的氨氮平均浓度为95.12 mg/L,出口处为115 mg/L,超过国家标准(GB 26451—2011)6.7倍,局部矿区支沟最高超标达24.5倍。矿体紧邻的支沟径流氨氮浓度随累计汇水面积呈指数型增加趋势,而主沟道沿程径流氨氮浓度则随矿区支沟的汇入呈突增和衰减交替的波动趋势。综合考虑主沟道沿程水流距离、支沟汇水面积和汇入点浓度构建了氨氮迁移估算模型,模型有效系数达0.79。以上研究初步揭示了离子型稀土矿区小流域雨季氨氮污染物的地表迁移分布特征,可以为评价流域水土污染风险和制定生态治理方案提供依据。 展开更多
关键词 离子型稀土 原地浸矿 氨氮污染物 小流域
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福建红壤丘陵区道路网络与水系空间关系 被引量:4
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作者 刘灿 曹龙熹 梁音 《中国水土保持科学》 CSCD 北大核心 2018年第4期41-48,共8页
为了探明道路在流域水文过程中的作用,以福建红壤丘陵区小流域道路网络为研究对象,借助遥感影像解译与GIS数字地形分析技术,并结合实地调查与测量,研究红壤小流域道路网络的空间分布、影响因素以及道路与水系的联系。结果表明:1)研究区... 为了探明道路在流域水文过程中的作用,以福建红壤丘陵区小流域道路网络为研究对象,借助遥感影像解译与GIS数字地形分析技术,并结合实地调查与测量,研究红壤小流域道路网络的空间分布、影响因素以及道路与水系的联系。结果表明:1)研究区道路可分为县道、乡村干路、乡村支路、土路干路、土路支路5个等级,道路密度为2.30 km/km2,路网结构与水系结构差异较大;2)路网分布是人类活动驱动和地形因素限制共同作用的结果,不同级别道路的主要功能和技术要求不一样,导致其受驱动或限制的影响大小存在差异;3)丘陵区硬化公路趋向分布于水系沿岸,更近的空间关系可能导致其对流域水文的影响更大。结合交汇点分析表明高等级硬化道路和低等级土质道路分别通过影响产汇流和侵蚀产沙的方式影响水系下游主河道和上游支流。研究结果揭示了红壤丘陵小流域路网的空间分布特征及其与流域水文地貌要素之间的关系,有助于理解道路的流域水文效应。 展开更多
关键词 道路网络 空间分布 水文联系 红壤区
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Rill erosion and controlling factors on highway side-slopes in the permafrost region
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作者 LI Rui WU Lilei +3 位作者 cao longxi KONG Yaping CHEN Guo WU Ting 《Journal of Mountain Science》 SCIE 2024年第11期3669-3682,共14页
Soil erosion on highway side-slope has been recognized as a cause of environmental damage and a potential threat to road embankments in the high-altitude permafrost regions.To assess the risk to roads and to protect t... Soil erosion on highway side-slope has been recognized as a cause of environmental damage and a potential threat to road embankments in the high-altitude permafrost regions.To assess the risk to roads and to protect them effectively,it is crucial to clarify the mechanisms governing roadside erosion.However,the cold climate and extremely vulnerable environment under permafrost conditions may result in a unique process of roadside erosion,which differs from the results of current studies conducted at lower altitudes.In this study,a field survey was conducted to investigate side-slope rill erosion along the permafrost section of a highway on the Qinghai‒Tibet Plateau of China.Variations in erosion rates have been revealed,and intense erosion risks(with an average erosion rate of 13.05 kg/m^(2)/a)have been identified on the northern side of the Tanggula Mountains.In the case of individual rills,the detailed rill morphology data indicate that the rill heads are generally close to the slope top and that erosion predominantly occurs in the upper parts of highway slopes,as they are affected by road surface runoff.In the road segment scale,the Pearson correlation and principal component analysis results revealed that the protective effect of vegetation,which was influenced by precipitation,was greater than the erosive effect of precipitation on roadside erosion.A random forest model was then adopted to quantify the importance of influencing factors,and the slope gradient was identified as the most significant factor,with a value of 0.474.Accordingly,the integrated slope and slope length index(L0.5S2)proved to be a reliable predictor,and a comprehensive model was built for highway side-slope rill erosion prediction(model efficiency=0.802).These results could be helpful for highway side-slope conservation and ecological risk prediction in alpine permafrost areas. 展开更多
关键词 Rill erosion Rill morphology Highway side-slope Permafrost region Qinghai‒Tibet Highway
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Comparison of the Effects of the Different Methods for Computing the Slope Length Factor at a Watershed Scale 被引量:4
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作者 Fu Suhua Wu Zhiping +1 位作者 Liu Baoyuan cao longxi 《International Soil and Water Conservation Research》 SCIE 2013年第2期64-71,共8页
The slope length factor is one of the parameters of the Universal Soil Loss Equation(USLE)and the Revised Universal Soil Loss Equation(RUSLE)and is sometimes calculated based on a digital elevation model(DEM).The meth... The slope length factor is one of the parameters of the Universal Soil Loss Equation(USLE)and the Revised Universal Soil Loss Equation(RUSLE)and is sometimes calculated based on a digital elevation model(DEM).The methods for calculating the slope length factor are important because the values obtained may depend on the methods used for calculation.The purpose of this study was to compare the difference in spatial distribution of the slope length factor between the different methods at a watershed scale.One method used the uniform slope length factor equation(USLFE)where the effects of slope irregularities(such as slope gradient,etc.)on soil erosion by water were not considered.The other method used segmented slope length factor equation(SSLFE)which considered the effects of slope irregularities on soil erosion by water.The Arc Macro Language(AML)Version 4 program for the revised universal soil loss equation(RUSLE).which uses the USLFE,was chosen to calculate the slope length factor.In a parallel analysis,the AML code of RUSLE Version 4 was modified according to the SSLFE to calculate the slope length factor.Two watersheds with different slope and gully densities were chosen.The results show that the slope length factor and soil loss using the USLFE method were lower than those using the SSLFE method,especially on downslopes watershed with more frequent steep slopes and higher gully densities.In addition,the slope length factor and soil loss calculated by the USLFE showed less spatial variation. 展开更多
关键词 Slope length Slope length factor Soil erosion USLE RUSLE
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Preliminary study on mechanics-based rainfall kinetic energy
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作者 Yuan Jiuqin Liang Yin cao longxi 《International Soil and Water Conservation Research》 SCIE 2014年第3期67-73,共7页
A raindrop impact power observation system was employed to observe the real-time raindrop impact power during a rainfall event and to analyze the corresponding rainfall characteristics.The experiments were conducted a... A raindrop impact power observation system was employed to observe the real-time raindrop impact power during a rainfall event and to analyze the corresponding rainfall characteristics.The experiments were conducted at different simulated rainfall intensities.As rainfall intensity increased,the observed impact power increased linearly indicating the power observation system would be satisfactory for characterizing rainfall erosivity.Momentum is the product of mass and velocity(Momentum=MV),which is related to the observed impact power value.Since there is no significant difference between momentum and impact power,observed impact power can represent momentum for different rainfall intensities.The relationship between momentum and the observed impact power provides a convenient way to calculate rainfall kinetic energy.The value of rainfall kinetic energy based on the observed impact power was higher than the classic rainfall kinetic energy.The rainfall impact power based kinetic energy and the classic rainfall kinetic energy showed linear correlation,which indicates that the raindrop impact power observation system can characterize rainfall kinetic energy.The article establishes a preliminary way to calculate rainfall kinetic energy by using the real-time observed momentum,providing a foundation for replacing the traditional methods for estimating kinetic energy of rainstorms. 展开更多
关键词 Kinetic energy IMPACT MOMENTUM
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