滇西蒲缥河流域侵蚀性降雨及产流产沙特征研究

采用径流小区观测法获取蒲缥河流域2018—2022年的降雨及水土流失数据,利用判别聚类法对侵蚀性降雨进行分类识别。结果表明:研究区月降雨量和侵蚀性降雨量随时间的变化呈先增后减的趋势,表现为单峰型,雨季是研究区防治水土流失的关键时期,其侵蚀性降雨量占总量的86.89%;研究区侵蚀性降雨类型主要有3种,其中Ⅰ型降雨特征为高频率、中雨量、短历时、中雨强,Ⅱ型降雨特征为中频率、中雨量、中历时、小雨强,Ⅲ型降雨特征为低频率、大雨量、长历时、小雨强;Ⅰ型降雨产流产沙量远大于Ⅱ和Ⅲ型降雨,是引起蒲缥河流域坡面水土流失的主要雨型,且不同土地利用类型下,坡面产流产沙量以裸地和橘子地最为明显;研究区各降雨影响因子对不同土地利用类型径流深和产沙量的影响存在较大差异,影响程度总体表现为降雨侵蚀力最大,其次为降雨量和I30,平均降雨强度和降雨历时最小。滇西蒲缥河流域侵蚀性降雨主要发生在雨季,雨型及下垫面是影响坡面产流产沙特征的主要因素,植被的高覆盖率和实施沟垄耕作是减少研究区坡面产流产沙的有效措施。

砒砂岩区坡面产流产沙对土地利用方式的响应

[目的]研究坡面产流产沙过程对不同土地利用方式的响应于砒砂岩区生态保护与高质量发展具有重要意义。[方法]以十大孔兑罕台川流域的合同沟小流域为研究区,选取该区2016—2021年降雨产流产沙监测数据,应用聚类分析、双因素方差分析等,开展连续性动态监测研究,进而揭示砒砂岩区坡面产流产沙与不同土地利用方式的时空动态变化关系。[结果](1)次降雨按历时、雨强和雨量可分为3类,包括A类(历时短、雨量集中、高强度),B类(雨量较多、历时较短、中强度),C类(历时长、小雨强、雨量分散),C类导致水土流失能力最弱;(2)A,B类降雨产流产沙,排列顺序为乔木林地<灌草地<人工草地<天然草地<农作物地<裸地;C类降雨产流,排列顺序为乔木林地<天然草地<灌草地<人工草地<农作物地<裸地,产沙,排列顺序为人工草地<乔木林地<天然草地<灌草地<农作物地<裸地,且相同土地利用方式径流深和土壤流失量排序为C<B<A;(3)不同土地利用方式的径流深或土壤流失量对雨型响应的坡度效应略有差异,主要存在于裸地、农作物地与其他土地利用方式。[结论]砒砂岩区坡面水土流失的治理和生态恢复,应考虑雨型和坡度对不同土地利用方式产生的复合作用。

次降雨下砒砂岩坡面细沟形态发育及其对侵蚀产沙的影响

[目的]以水蚀剧烈的砒砂岩区裸露坡面为研究对象,分析次降雨下坡面细沟形态演变及侵蚀产沙特征,以期为坡面沟蚀发育演变及坡面水土流失治理提供理论依据。[方法]基于野外径流小区原位监测试验,采用三维激光扫描仪监测径流小区两个雨季13次自然降雨下细沟发育过程及产流产沙规律。[结果](1)小区内细沟发育过程分为4个阶段:跌坎发育—断续细沟—连续细沟—沟网形成;(2)细沟长度、宽度、深度及细沟体积、细沟密度、细沟复杂度均随着降雨的继续呈上升趋势,而细沟宽深比呈下降趋势;(3)研究区内中雨对细沟发育贡献最大,其发生频率为53.69%,对细沟形态的影响占比71.25%。[结论]细沟形态变化对产沙的影响较大,细沟出现后产沙量明显上升,产沙量与细沟发育过程对应关系较好,而对产流过程的影响有限,尤其细沟体积与产沙量及含沙量的相关性最强。

岩面形态对西南喀斯特坡地产流产沙的影响

[目的]探明出露岩石的岩面形态对喀斯特坡地产流产沙特征的影响,为进一步认识喀斯特坡地降雨侵蚀规律提供科学依据。[方法]采用人工模拟降雨的方法,以无裸岩为对照,研究了在3个坡度(5°,15°,25°)条件下,岩面无发育(光滑)、岩面溶穴发育(溶穴)和岩面溶沟发育(溶沟)3种岩面形态对岩石出露坡面产流产沙特征的影响。[结果](1)与无裸岩相比,3种岩面形态均能显著增加地表径流,减少地下径流,其中溶穴平均地表径流系数最高(26.2%),溶沟平均地下径流系数最低(18.4%)。(2)地表初始产流时间与地下初始产流时间均受到岩面形态影响而有所提前,溶穴地表初始产流时间与地下初始产流时间均早于其他岩面形态。(3)裸露岩石拦截降雨形成的岩面流冲刷地表,加剧了地表产沙,地表产沙量大小呈现为光滑>溶穴>溶沟>无裸岩。(4)坡度为5°时,3种岩面形态均提升了地表径流携沙能力,坡度为15°时,光滑与溶穴提升了地表径流携沙能力,溶沟减弱了地表径流携沙能力,但坡度为25°时3种岩面形态均减弱了地表径流携沙能力。[结论]岩面形态对喀斯特坡地产流产沙影响显著,未来应加强对野外自然条件下不同岩面形态产流产沙的观测研究。

降雨强度和坡度双因子对紫色土坡面侵蚀产沙的影响

利用室内模拟降雨试验研究了降雨强度和坡度双因子对紫色土坡面侵蚀产沙过程的影响。试验结果表明:坡面产沙过程和侵蚀形态的演变与降雨强度和坡度的变化密切相关,降雨强度和坡度增大使径流量很快达到细沟发生的临界流量并加剧细沟形态的演变过程,产沙率由于细沟的产生和发展而急剧增加,并呈现跳跃性的波动。各降雨强度下,在5°～25°范围内,侵蚀量随坡度的增大而增大,30°时开始减小,在25°附近存在坡面侵蚀的临界坡度。降雨强度和坡度两个因子对侵蚀量的贡献率存在对比消长关系。降雨强度和坡度都较小时,坡度对侵蚀过程起主导作用;当降雨强度较大或者达到临界坡度以后,则降雨强度对侵蚀过程起主导作用。

强降雨条件下砖红壤坡面产流产沙过程研究

利用人工模拟降雨试验,对强降雨条件下砖红壤坡面入渗、产流产沙过程进行定量分析。结果表明,强降雨条件下降雨强度对初始产流时间的影响大于坡度;砖红壤坡面入渗强度随时间的变化规律符合Horton模型,平均决定系数为0.958;砖红壤坡面产流过程分为4个阶段:初始入渗阶段、初始产流阶段和稳定产流阶段、结束产流阶段,推导出产流过程方程;砖红壤坡面产沙过程分为5个阶段:无产沙阶段、产沙能力上升阶段和产沙能力下降阶段、稳定产沙阶段(75,100,125mm/h降雨强度)或波动阶段(150,175mm/h降雨强度)和停止产沙阶段,累计产沙量随时间的变化规律符合二次多项式模型,不同坡度不同降雨强度情况下各拟合方程决定系数在0.970以上。研究结果为建立砖红壤坡面产流产沙物理模型及水土资源管理提供了理论基础。

不同降雨强度下黄土区冻土坡面产流产沙过程及水沙关系

为了明确降雨对冻土坡面侵蚀的作用机理,探讨冻土和未冻土在不同水力条件下侵蚀之间的差异。通过室内模拟降雨试验,采用3种降雨强度(0.6,0.9,1.2 mm/min)对比定量研究冻土坡面和未冻土坡面产流产沙过程及水沙关系。结果表明:在0.9、1.2 mm/min雨强下,冻土坡面的产流时间相对对照坡面提前了18.7,6.4 min。冻土坡面径流量、侵蚀量均远大于对照坡面,在0.9,1.2 mm/min雨强下径流量分别是对照坡面的1.16,1.19倍,侵蚀量分别是对照坡面的10.40,6.40倍。随着降雨进行,坡面产生不同程度的细沟,其中,冻土坡面相比对照坡面细沟出现时间分别缩短了18 min,22 min,且冻土坡面细沟侵蚀量占总侵蚀量的79%～92%,此比例大于同雨强下的对照坡面。两种坡面的累计径流量与累计产沙量之间满足y=kx+b的线性关系,在细沟间侵蚀阶段,冻土坡面的k值是对照坡面的8.48～9.02倍,而在细沟侵蚀阶段,则为对照的3.68～7.50倍。研究结果表明细沟侵蚀是冻土坡面土壤侵蚀率增大的主要原因,而冻结层的阻水作用是导致坡面上细沟出现时间提前的最重要因素。该研究可以为完善土壤侵蚀机理研究提供一定的参考价值。

多场次降雨条件下覆沙坡面的径流产沙特性试验研究

基于可控坡面进行多场次降雨试验，对覆沙坡面的产流产沙特性进行研究，以期为揭示黄土高原风蚀水蚀交错区风水复合侵蚀机理研究提供科学依据。结果表明：覆沙坡面的初始产流时间远大于裸坡，相对延迟了5．3—11．2倍，多场次降雨条件下，产流时间显著提前。首场降雨下，覆沙厚度为1cm，当雨强由1mm／min增加到1．5mm／min，覆沙坡面径流量、产沙量分别增加了0．87倍、0．85倍；雨强为1．5mm／min时，当覆沙厚度由0．5em增加到1cm，首场降雨的径流量、产沙量分别减小了9．6％、12％。相对于裸坡，覆沙坡面产沙量较大，产沙过程较剧烈，首场降雨产沙量占总产沙量的70％以上，是裸坡的8．9—10．8倍，但在多场次降雨条件下，产沙量显著减小，并趋于稳定。研究结果表明坡面覆沙在一定程度上加剧了土壤侵蚀，可为揭示风蚀沉积物对水蚀过程的作用机理研究提供参考。

黄土高原坡面降雨产流产沙过程变化的统计分析

该文根据子洲团山沟３号径流场（坡度２２°，面积６０ｍ×１５ｍ＝３００ｍ＾２）３３次降雨产流产沙的过程变化情况，统计分析了不同类型降雨坡面产流过程中的降雨变化及产流产沙过程变化。

模拟降雨条件下覆沙坡面产流产沙过程研究

【目的】分析不同覆沙条件下坡面降雨的产流产沙过程,为揭示黄土高原水蚀风蚀交错区风水复合侵蚀机制奠定基础。【方法】采用3个雨强（0.5,1.0,1.5mm/min）和3种覆沙方式（全坡、半坡、无覆沙）在室内进行模拟降雨试验,分析不同雨强和覆沙条件下坡面的产流产沙特征。【结果】坡面覆沙与无沙坡面（裸坡）相比延长了降雨初始产流时间1~30min;坡面覆沙后使得坡面的产流产沙过程复杂化,出现多峰多谷现象;坡面的累计径流量和累计产沙量均与降雨历时呈显著线性相关,相关系数在0.9以上;累计径流量与累计产沙量之间呈函数相关性,相关系数在0.90以上。【结论】坡面覆沙在一定程度上加剧了侵蚀的发生。

黄土坡面侵蚀产沙分配及其与降雨特征关系的研究

本文根据天然降雨径流小区资料,研究了陕北黄土丘陵区坡面不同侵蚀带的产沙分配,以及降雨因素对其影响.结果表明,细沟浅沟侵蚀带是沟间地泥沙的主要来源;各侵蚀带产沙量随雨量、雨强的变化趋势一致,但在不同强度级降雨下,各侵蚀带产沙盈随雨强变化的幅度相差很大.经分析得出了各侵蚀带侵蚀量与30min最大雨强的关系模型,提出了不同侵蚀带侵蚀发生的临界雨量和临界雨强值,以及反映雨强影响作用规律的两个特殊雨强值.

花岗岩侵蚀区坡面产流产沙规律的研究

根据多年的实测资料，分析了降雨量和最大10分钟两强对花岗岩区坡面产流产沙的影响规律，提出了坡面产流产沙预测预报模型。

华南红壤坡面产流产沙过程模拟降雨试验研究

暴雨扰动和径流冲刷是华南红壤坡地土壤侵蚀的主要动因,分析模拟降雨条件下华南红壤坡面的水流动力学特征对于揭示其内在机制以及构建物理模型具有重要的意义。通过室内35场不同雨强(30、60、90、120、180、210、270 mm.h-1)、不同坡度(5°、10°、15°、20°、25°)的人工模拟降雨试验,研究了华南红壤侵蚀的产流产沙过程、红壤侵蚀的水动力机制。试验结果表明:红壤坡面模拟降雨条件下,次降雨过程中,坡面产流过程同时受降雨及下垫面状况变化的共同影响作用,产流产沙均表现为波动变化过程。径流过程表现为初期0～10 min为波动增加过程,10 min以后径流量的波动逐渐趋于平稳;径流量与降雨强度间呈线性正相关关系,雨强越大侵蚀产流的径流量也越大;产沙过程表现为侵蚀发生的前期波动过程比较剧烈,随着侵蚀过程逐渐趋于稳定,侵蚀产沙量值逐渐趋于一个稳定值,总的来说大雨强下侵蚀产沙量趋于的稳定值也较大;对于不同坡度(5°、10°、15°、20°、25°)、30 mm.h-1的模拟降雨条件下,红壤坡面仅产生径流,而无侵蚀产沙。

坡度与降雨强度对坡面侵蚀产沙过程影响的试验研究

鉴于坡度和降雨强度的变化对坡面侵蚀产沙过程影响明显,通过设计室内大型试验土槽,采用室内人工模拟降雨的方法,对不同坡度和降雨强度下坡面侵蚀输沙动态过程进行试验研究。结果表明,在降雨强度不变的条件下,累计产沙量、输沙率随坡面坡度增大而增大;同一坡度下累计产沙量、输沙率随降雨强度的增加而增加;输沙率与降雨强度呈线性关系,与坡度呈幂函数关系。进而基于试验结果,通过二元非线性回归,建立了输沙率、单位面积单位时间产沙量、坡度及降雨强度之间的经验公式。

不同降雨强度和下垫面条件对黑土区坡面产流产沙的影响

为了优选合适的东北黑土区堤防坡面侵蚀防控技术,基于人工模拟降雨的方法研究了不同降雨强度和下垫面条件下坡面的产流产沙特征,利用三维激光扫描仪对降雨后的坡面侵蚀形态进行监测,分析坡面土壤的侵蚀情况。结果表明,降雨强度增大,坡面的初始产流时间提前,产流率随降雨历时波动更加显著。在不同降雨强度下,植被措施使平均产流率降低7.4%~20.4%,在裸地上施加PAM(聚丙烯酰胺)使平均产流率增大6.8%~25.9%。随降雨强度增大,下垫面L1(裸地)和下垫面L2(均匀撒施5 g/m 2 PAM的裸地)的产沙率随降雨历时波动更加显著,其产沙率变化规律可以用幂函数进行描述。下垫面L1的总产沙量相比下垫面L2增幅明显,在裸坡上施加PAM能够减少总产沙量,起到固土效果。草地坡面在降雨过程中未出现产沙情况,裸地坡面的侵蚀形态主要表现为溅蚀和片蚀特征,施加PAM使得侵蚀严重区域的面积相较裸地减小了21.5%,能够起到一定侵蚀控制的效果。总体来看,草地坡面的保水固土效果要优于裸地坡面。在坡面上施加PAM使得土壤入渗能力减弱,但能减少侵蚀产沙,在实际工程中有应用价值。

降雨强度和坡度对裸露铁尾矿砂坡面产流产沙的影响

采用室内人工模拟降雨技术,研究短历时暴雨和坡度对裸露铁尾矿砂坡面产流产沙的影响。结果表明:(1)不同降雨强度条件下,不同坡度间的坡面径流量、产沙量及径流泥沙含量均呈现随着降雨历时的增加而增加的动态变化趋势,不同的是径流量在15～24 min后逐渐趋于稳定。(2)不同降雨强度条件下,裸露铁尾矿砂坡面径流量及产沙量与坡度相关关系均存在临界降雨强度,该临界降雨强度约为90 mm/h。(3)不同降雨强度条件下,不同坡度间的产沙量及径流泥沙含量随着降雨强度的增加,二者与坡度的关系均由负相关逐渐转变为正相关。(4)当降雨强度从60 mm/h增加到120 mm/h的过程中,不同坡度条件下的径流量及产沙量与降雨强度总体上呈逐渐上升的趋势,局部存在特殊情况。当坡度从25°增加到35°的过程中,不同降雨强度条件下的径流量及产沙量与坡度的关系均不明显;但同一坡度条件下,随着降雨强度的增加,径流量和产沙量均逐渐增加。研究成果为揭示降雨强度和坡度对裸露铁尾矿砂产流产沙机理提供参考。

广东省坡面尺度降雨产流产沙特征分析

基于广东省野外6个水土保持监测站点2013—2021年自然降雨观测数据,分析了降雨产流产沙特征及林草措施减流减沙效益。结果表明,研究期内东源、南雄、茂名站点年降雨量呈略微递增趋势,罗定、五华及惠东站点年降雨量呈略微下降趋势。各站点裸地和林草地小区年侵蚀性降雨径流深、土壤流失量分别为2~750和1~300 mm、1~190和0.2~50.0 t/hm^(2)。径流深、土壤流失量与侵蚀性降雨量间呈显著正相关关系(P<0.05),土壤流失量随径流深增加呈显著递增(P<0.05)。与裸地相比,林草措施减流效益为46.59%~65.77%,减沙效益为20.53%~65.40%。

模拟降雨入渗对岷江流域红壤坡面产流产沙的影响

采用室内模拟降雨研究了不同降雨强度和坡度对岷江流域红壤坡面降雨入渗、产流产沙的影响。结果表明:在不同降雨强度下,随坡度的增加,初始产流时间趋于提前;随降雨强度的增大,产流时间提前,降雨强度对初始产沙时间的影响大于坡度变化的影响。在同一坡度条件下,径流强度随降雨强度的增加而增加,平均入渗率随降雨强度的增加表现为先增大后减小的趋势。50mm/h降雨强度下,径流强度和坡面平均入渗率在降雨后20min开始趋于稳定;75mm/h降雨强度下,径流强度和坡面平均入渗率在降雨后15min开始趋于稳定;100mm/h降雨强度下,径流强度和坡面平均入渗率在降雨后10 min开始趋于稳定,径流强度和平均入渗率趋于稳定的时间均随雨强的增大而明显提前,各个时刻的径流强度和入渗率的稳定值在降雨过程中并不稳定,表现为随降雨强度和坡度的增大,波动愈剧烈。坡面产沙量随坡度和降雨强度的增大而增大,当坡度由5°增大到10°时,产沙量急剧增加;当坡度由10°增加到30°时,产沙量增速趋缓,侵蚀产沙量没有出现临界坡度。坡面产流强度和入渗率随时间的变化关系分别服从幂函数和对数函数规律,不同降雨强度下的径流深和产沙量也呈现出显著的正线性关系。

贵州省黔南区不同侵蚀性雨型条件下生物措施对坡面产流产沙的响应

为探讨不同降雨条件下的生物措施对坡面产流产沙特征的影响,分析了贵州省黔南自治州云雾水土保持监测站2014-2017年4年6个小区104次侵蚀性降雨下的实测产流产沙数据。结果表明:(1)侵蚀性降雨按历时、雨强和雨量可分为3类,包括A雨型(中历时、中雨强、中雨量),B雨型(长历时、小雨强、大雨量),C雨型(短历时、大雨强、小雨量)。C雨型为引起区域水土流失的主要雨型。(2)较坡耕地而言,A雨型和C雨型条件下减流量均呈水平阶整地+经果林>水保林>人工草地>自然恢复草地>经果林的趋势;减沙量均为水平阶整地+经果林>人工草地>水保林>自然恢复草地>经果林。B雨型减流量为水平阶整地+经果林>自然恢复草地>水保林>人工草地>经果林;减沙量为水平阶整地+经果林>自然恢复草地>人工草地>水保林>经果林。除自然恢复草地外B型雨条件下各措施对水土流失的调控作用不如A雨型和C雨型。不同措施对坡面产沙量的调控作用优于产流量,自然恢复草地在B型雨下具有良好的水土保持效果。(3)坡耕地水土流失最为严重,多年平均土壤侵蚀模数为365.33 t/(km^2·a),水平阶整地+经果林措施水土保持效果最优,其土壤侵蚀模数为3 t/(km^2·a),较坡耕地可降低土壤侵蚀率达99.2%。同时,水平阶整地+经果林措施在A、B、C雨型下较坡耕地可分别减少产流62.7%,53.0%和63.2%。(4)坡面产流同降雨一样,集中在5-8月;C雨型与产沙量集中分布在5-6月。根据研究结果,研究区每年的5-8月为水土流失高发期,尤其是5,6月,这个时段应为水土流失治理的重点时段,在治理同时要针对不同雨型条件采取不同生物治理措施,并且要对C雨型进行重点防范。

青藏公路路堤边坡产流产沙与降雨特征关系

道路侵蚀是区域土壤侵蚀的重要组成部分,为了摸清公路边坡侵蚀规律,在青藏公路路堤边坡布设自然径流观测小区,进行定位观测,实验结果表明:(1)研究区内的降雨特征是:以次降雨量5～10mm和平均降雨强度小于5mm/h的降雨为主,在观测期内的降雨量分别为52.89mm,61.31mm,分别占总量的56.72%和65.76%。(2)降雨量和平均降雨强度的乘积与侵蚀模数、径流深有较好的线性相关关系,其相关系数分别为0.6576和0.7982,这与通用土壤流失方程较为吻合,降雨量(降雨动能)与平均降雨强度的组合可以作为路堤坡面侵蚀预测的重要因子。(3)对径流深与侵蚀模数分别取自然对数,两者拟合结果表明有较好的线性相关(相关系数R=0.8633),随着径流深度的增加侵蚀模数也在增加。路堤边坡的径流系数主要集中在0.1～0.4之间,平均0.29,表明边坡的入渗能力较强。