道路侵蚀研究进展

道路建设的加速会引发道路侵蚀的加剧,继而对生态环境产生很大的压力,为了减轻或控制道路侵蚀,必须了解道路侵蚀的特征,找出有效的防治措施。道路建设是对当地地形的改造,开挖以及填埋等扰动活动,会在原来地貌上形成不同的微地形,它们各有特点,形成不同的侵蚀特征。不同的道路部位侵蚀机理和侵蚀过程差别很大,现有研究对各个部位的侵蚀强度进行了比较,但结果并不一致。与其他用地相比,道路用地显著的改变了土壤的物理水文性质,加速了产流产沙过程。尤其对一个流域而言,道路的线性特征使其成为汇流引流的重要途径,直接影响着流域的行洪泄洪,而在这方面的研究较少。道路侵蚀预报仍然集中在经验统计模型的研究上,由于经验模型固有的弊端,不能明确反映侵蚀的机理,物理模型的研究更加迫切,尤其结合已有的农地侵蚀的过程模型更是加强的重点。道路侵蚀的防治措施主要包括工程措施,生物措施以及两者的组合,其水保效益都比较明显,但也往往受到当地自然环境和经济条件的限制。本文总结了国内外道路侵蚀研究成果,结合存在的问题指出了今后加强研究的重点,对理解道路侵蚀机理,开展道路侵蚀防治具有一定的指导意义。

基于LiDAR的黄土丘陵沟壑区道路侵蚀及其影响因素

黄土丘陵沟壑区土质道路侵蚀严重,但道路侵蚀形态特征与驱动机制研究不足。以黄土丘陵沟壑区桥沟流域为例,结合无人机激光雷达、摄影测量技术和野外调查等手段,探究主道路侵蚀形态特征,分析道路侵蚀强度(E)与影响因素之间的关系,构建道路侵蚀强度预测模型并予以验证。结果表明:1)自流域上游至出口,各路段坡度与侵蚀沟道比降均显著下降(P<0.05),而沟道宽深比、沟道密度及侵蚀强度变化趋势不显著;2)影响土质道路侵蚀强度的主要影响因子为汇水面积和道路段坡度,道路段长度次之,可见光波段差异植被指数与汇水区坡度影响最小;3)分别以道路段坡度(G r)、汇水面积(A c)单因子及G r与A c双因子为变量构建土质道路侵蚀强度模型E=0.87A c+77759.67(R^(2)=0.60,P<0.01);道路坡度模型E=8707.23G r-49252.46(R^(2)=0.54,P<0.01)与双因子模型E=-0.56A c+5783.06G r-11748.78(R^(2)=0.80,P<0.01),利用燕沟流域道路侵蚀监测数据对进行道路段坡度模型精度进行验证,效果较优(R^(2)=0.92,P<0.01)。结果可为黄土高原道路侵蚀预测与防治提供理论依据。

国内外道路侵蚀研究回顾与展望

道路引起的径流汇集及道路侵蚀的不断演化常常是沟蚀加剧的诱因,未铺装路面上形成的侵蚀沟及坡面侵蚀来沙在路面上的堆积,也会严重影响正常交通运输。国内外许多学者已从不同角度关注道路侵蚀。文章回顾近20年来国内外有关道路侵蚀的研究工作及所取得的成果,分析目前研究存在的主要问题。针对中国侵蚀环境特征及侵蚀产沙特点,对未来道路侵蚀研究工作开展进行展望。

黄土道路侵蚀过程模拟试验研究

黄土地区土质道路侵蚀强烈,严重影响当地的生产与交通事业。开展黄土道路侵蚀研究,对于黄土地区水土保持与生态经济建设具有重要意义。采用模拟降雨试验方法研究了黄土道路侵蚀过程,取得了如下结果。(1)道路径流侵蚀发生时间随雨强及坡度的变化皆可用幂函数方程描述;(2)道路径流侵蚀开始时含沙量很高,但很快下降并随降雨历时的延长而逐渐趋于相对稳定;(3)道路侵蚀率变化过程可分为3个阶段:径流侵蚀开始至20min及40min至侵蚀过程结束,侵蚀率随降雨过程的变化较大,20～40min之间基本稳定;(4)道路侵蚀模数随雨强及坡度的变化均可用幂函数方程描述,雨强及坡度对道路侵蚀的综合影响可用二元线性方程描述。

黄土丘陵区次降雨下的山坡道路侵蚀特征分析

黄土丘陵区是水土流失治理的重点区，由于大规模以植被恢复重建的生态建设和以石油资源开发引起的山区道路建设对本地区侵蚀环境和侵蚀动力机制产生了巨大影响，坡面水土流失与道路水土流失对比发生了新变化，在坡面侵蚀得到初步治理的新环境下，水土流失源于道路侵蚀则上升为主要地位。本文分析了2005年7月2日次降雨引起的支道山路（植物路）、干道山路、石油运输道路和农林草地小区、小支沟的径流、泥沙系统监测结果，提出在本次降雨条件下，三类道路的产沙强度分别为：支道山路500t·km^-2、干道山路3163t·km^-2和运油道路13500t·km^-2，而农林草地下垫面的产沙强度则仅为：5．68～184．38t·km^-2，道路产沙强度远大于农林草地的产沙强度，道路产沙量占流域总产沙量的42％。而灌草地侵蚀产沙仅占流域的26.7％。进而提出黄土高原丘陵区水土流失治理应该重点放在道路防蚀的观点，成果有助于社会主义新农村建设。

三峡库区低等级土质道路侵蚀研究

以三峡库区界垭小流域内不同交通荷载土质道路为研究对象,通过自然降雨观测研究其侵蚀规律和污染物流失特征。研究结果表明,交通荷载大的干道产流率和侵蚀率均高于交通荷载低的支道,对产流率影响显著的因子主要为降雨量,对产沙率影响显著的因子为降雨量、雨强。雨型对污染物的流失特征影响显著,前期集中型降雨下,污染物流失过程线与降雨过程线同步性较好,泥沙、总氮、铵态氮、泥沙结合态磷和溶解态磷均发生了较强的初始冲刷效应;中期集中型降雨下,污染物流失浓度峰值优先于雨强峰值,且氮和磷等初始冲刷强度低于前期集中型降雨,泥沙无初始冲刷效应。

黄土高塬沟壑区沟坡道路侵蚀临界水动力学试验研究

道路侵蚀是黄土高塬重要的侵蚀方式,通过野外放水冲刷试验研究了黄土高塬沟壑区沟坡道路侵蚀水力学及产沙特性。结果表明,平均输沙率随坡度和流量的增加而增大,输沙率与坡度之间呈对数关系。水流剪切力在3°～12°的坡度变化中呈增大趋势,在9°～12°其增大趋势变缓。进一步的分析结果表明,道路侵蚀的发生具有一定临界条件。土壤剥蚀率与径流剪切力、水流功率和单宽能耗之间均呈线性关系,其中临界剪切力为2.443N/(m2.min),临界水流功率为0.369N/(m.s),临界单宽能耗为1.993J/(min.cm);对比分析知,土壤剥蚀率与水流功率相关系数最高。

长武王东试验区道路侵蚀及其防治途径

本文通过野外调查、航片判读、野外人工径流冲刷试验,并结合土壤容重室内试验资料,对影响道路侵蚀的因素进行了综合分析。道路侵蚀是导致高原沟壑区沟头迅速延伸、地形更加破碎的主要原因之一,因此,以道路侵蚀防治为中心,并采用一系列综合防治措施是搞好本区域土壤保持工作的重点。

黄土区薄层浮土道路侵蚀试验研究

为研究降雨强度和坡度对黄土区薄层浮土覆盖的土质道路产流产沙的影响,在野外调查的基础上,通过室内模拟降雨试验研究不同雨强(1.0、1.5、2.0、2.5 mm/min)和坡度(2°、4°、8°、16°)条件下0.5 cm厚度浮土道路径流和产沙特征。结果表明:1)相同坡度条件下,平均径流率随雨强增大呈递增趋势,其变化范围在0.80~2.73 L/min,且1.5~2.5 mm/min雨强条件下平均径流率是1.0 mm/min的1.34~3.04倍,各雨强条件下浮土侵蚀阶段产流量占比范围在5.22%~40.38%;2)次降雨平均含沙量随坡度和雨强的增大均呈递增趋势,其变化范围在11.75~194.25 g/L,且与坡度和雨强分别呈显著线性和指数函数关系(P<0.05),1.0~2.5 mm/min雨强下浮土侵蚀阶段产沙量占比为0.05%~71.51%,其占比随雨强和坡度的增大存在波动,且混合侵蚀阶段产沙量与坡度和雨强呈良好的线性关系(P<0.01);3)累计产沙量随累计产流量的增大而增大且满足线性函数关系,决定系数均在0.96以上。研究结果揭示了薄层浮土道路径流侵蚀规律,可为土质道路治理及道路侵蚀模型建立提供参考。

道路侵蚀研究的进展与展望

[目的]分析目前道路侵蚀研究中所存在的问题及未来亟需关注的研究方向,为防治流域土壤侵蚀和保障流域生态环境安全与高质量发展提供重要依据。[方法]通过查阅文献,从道路侵蚀的界定、道路侵蚀的特征及影响因素,道路侵蚀研究方法等方面进行总结和分析。[结果]目前关于道路侵蚀研究存在的主要问题表现在:①研究方法尚不成熟,模拟降雨/冲刷试验法应用较广,实地监测法和模型模拟法应用较少;②研究内容多局限于道路原位侵蚀效应,而鲜少涉及道路异位侵蚀效应;③道路侵蚀防治研究大都围绕硬化道路进行,土质道路相关研究薄弱。[结论]未来关于道路侵蚀的研究应结合道路侵蚀特点及其影响因素,运用连通性的概念,探明道路存在对路域及整个流域中的径流泥沙输移的“开关”作用,揭示道路对流域内径流及泥沙的输移机制的影响,并因地制宜地提出硬化道路的维护管理措施和土质道路的侵蚀防治措施。

神府矿区土质道路侵蚀及其与径流特性的关系

为明确神府矿区土质道路土壤侵蚀特征,采用野外模拟降雨的试验方法,研究了不同降雨强度(1.0、1.5、2.0、2.5、3.0mm/min)条件下矿区3°和6°土质道路土壤侵蚀过程及其与径流特性的关系。结果表明:道路侵蚀速率随降雨历时呈突增—波动—稳定的变化过程,且雨强和坡度越大,侵蚀过程的波动程度就越高;相同雨强条件下,6°坡侵蚀速率是3°坡的2.61~3.46倍,两坡度道路侵蚀速率与雨强和径流率均成极显著的线性函数关系(显著性水平P<0.01)。回归分析表明,侵蚀速率与径流深成极显著的幂函数关系(P<0.01),与径流剪切力、径流功率、单位径流功率均成极显著的线性函数关系(P<0.01),道路发生土壤侵蚀的临界径流剪切力、径流功率、单位径流功率分别为0.80 N/m^2、0.056 W/m^2、0.005 8 m/s。

2022年“7·13”暴雨下生产道路侵蚀强度调查--以宁夏回族自治区西吉县五十岔小流域为例

[目的]探究小流域暴雨后生产道路侵蚀强度状况及侵蚀形成原因,为今后改善水土流失状况,完善水土保持工程建设及维护提供理论基础。[方法]水利部水土保持监测中心于2022年7月25—29日组织开展了宁夏西吉县“7·13”暴雨水土保持综合调查。采用“断面法”对五十岔小流域生产道路进行环境及侵蚀状况调查并计算侵蚀强度,分析生产道路侵蚀强度状况及侵蚀形成原因。[结果]①五十岔小流域内生产道路受到降雨、道路自身特性和人类活动影响,各条道路呈现不同的侵蚀状况,小流域下游、顺径流方向且植被盖度较低的道路易受严重侵蚀。②对小流域的道路侵蚀模数进行了分析计算,“断面法”计算值为1054.49 t/km^(2),三维影像测量值为1277.91 t/km^(2),调查断面损毁率为53.39%。[结论]实施水土保持措施是必要且有效的,良好的水土保持措施和较高的植被覆盖率能够有效防止生产道路水土流失现象的发生。

黄土丘陵区植物道路的产流产沙试验研究

土质道路是当前黄土丘陵区农业生产与农村生活的主要道路,也是发生水土流失最严重的土地利用类型。若田间地块道路路面种植植物,则可以达到减少、控制道路水土流失的目的。在前人对生物道路实施的可行性、建造方法、实用性研究的基础上,在延安市燕沟小流域采用小区径流监测的方法,对12个不同处理植物路小区为期3a27场次产流降雨的产流产沙数据进行了分析。结果表明,植物道路侵蚀均发生在6—9月,其中降雨量10～25mm发生概率最高,最小产流雨为5.7mm。降雨量与降雨强度对道路侵蚀影响显著,为此将降雨量划分为5级,分析了各级降雨下的侵蚀强度,同时给出了侵蚀强度随降雨侵蚀力变化的模拟模型。同时,分析坡度对道路产流、产沙的影响表明,5°～10°坡的侵蚀强度是3°～5°坡的3.7倍、0°～1°坡的6.5倍;5°～10°坡的径流深是3°～5°坡的2.44倍、0°～1°坡的3.66倍。试验道路3a平均侵蚀模数2825t·km-2·a-1,远低于当地土路5～10万t·km-2·a-1的侵蚀模数。

延安黄土丘陵沟壑区山坡防蚀道路技术体系及指标

陕北黄土丘陵沟壑区 ,生态环境脆弱 ,水土流失严重 ,作为环境脆弱带的山坡生产型道路 ,对加剧土壤侵蚀起着重要的作用 ,属等外路。人们并不很重视的山坡生产型道路却与农村生产运输、经济交流密切相关 ,其建设与维护具有重要意义。通过对延安黄土丘陵沟壑区山坡生产型道路侵蚀状况调查及对道路防蚀建设的经验 ,总结了现有山坡道路侵蚀现状、方式、影响因素 ,并从生物。

黄土高原不同道路的水沙响应模拟试验研究

基于降雨径流侵蚀产沙的水动力学原理和相似论所建立的比尺模型理论和技术,以黄土高原延安燕沟康家圪崂小流域为原型建立模型,在验证试验的基础上,针对不同类型道路对小流域的产流产沙影响进行模拟试验。通过分析,得出如下主要结论:水泥路、土路和浮尘土路对流域径流有一定的调控作用,水泥道路产流量较大,因此小流域修建水泥道路必须考虑道路径流收集,否则将会产生比土路更大的侵蚀量;调控工程对修建道路的小流域径流侵蚀产沙影响较大,同一种道路,治理前后的水沙效应具有明显差异。结果表明,小流域在进行治理时,需要加强规划,优化不同治理措施,进行山水园林路优化配置。

黄土丘陵区山坡道路防蚀措施设计与效益分析

针对黄土丘陵区山坡道路侵蚀问题,提出了以工程措施和林草措施相结合的山坡道路防蚀工程配置方案、布设原则等,包括工程措施中路面起拱,路边布设蓄水池、蓄水窑窖和截水沟等配置方案和路面种草的草种选择。多年野外实地调查与路面路段监测的结果表明,工程示范路段蓄水池、窑窖和植物措施的综合配置使山坡道路侵蚀模数减少了40%～82%。植物措施示范路段在次暴雨强度下较裸露地面道路侵蚀模数减少了58%～70%,径流减少了50%～69%。路面起拱、蓄水槽、窑窖、截水沟、植物措施的综合配置可以有效地防止山坡道路侵蚀。

乡村聚落土壤侵蚀环境与水土流失研究综述

为深入了解乡村聚落侵蚀环境及其水土流失现状,为下一步研究奠定基础,在分析乡村聚落侵蚀环境变化的基础上,探讨了乡村聚落水土流失的成因与特征。乡村聚落是人类生存和农业生产的主要场所,人为因素对侵蚀环境影响大,水土流失严重。随着社会经济发展,乡村聚落功能由单一的居住-农业生产型,逐渐演变为居住、农业生产、旅游休憩、生态保育等多维一体的复合环境。人为因素对乡村聚落侵蚀环境及水土流失的干扰越来越大,水土流失成因及类型呈多样化特征,特别是乡村居民地建设中产生的弃土、开挖面及乡村未硬化道路等土地类型,水土保持能力差,是土壤侵蚀严重的根本原因。因此,急需加强乡村聚落土地类型的水土流失机理与防治技术研究,为新时代乡村振兴与美丽中国建设提供科技支撑。

安塞县纸坊沟小流域道路网系分布与土地利用的关系

流域道路对侵蚀产流产沙有着重要的影响,研究小流域道路分布与土地利用的关系对于模拟小流域路网有重要意义。通过对陕西省安塞县纸坊沟小流域两时期遥感图像中道路的提取,结合对应时期小流域土地利用类型分布图,利用GIS空间分析方法,研究了不同等级道路分布位置和长度与土地利用类型的关系。研究结果表明,不同级别道路分布受土地利用类型的影响程度不同,3,4级路受土地利用类型的影响比2级路显著;4级路长度与各土地利用类型的面积及其对人类活动的吸引程度存在线性回归关系。

黄土丘陵区土质路面与植物路侵蚀过程及其防蚀效应模拟试验研究

针对黄土高原严重的道路侵蚀问题,通过室内人工模拟降雨及人工放水试验,对黄土山坡土质路与植物路侵蚀过程进行了研究,并对比分析了植物路与土质路的侵蚀过程差异及其减水减沙效应。研究结果表明,在相同的试验条件下,植物路侵蚀过程呈逐渐减弱趋势,可用对数函数进行描述;而土质路侵蚀过程呈非稳定现象;植物路具有明显的蓄流减蚀作用。

黄土高原沟壑区植物路与土质路土壤侵蚀对比研究

黄土高原沟壑区道路侵蚀异常严重,给农业生产与农产品运输造成了极大不便。本文通过野外放水冲刷试验,系统对比分析了植物路与土质路土壤剥蚀率与各个水动力参数间的关系。结果表明:3°～9°的植物路较土质路平均减沙64.68%;土壤剥蚀率与水流功率呈线性关系,与水流剪切力呈幂函数关系。这对从水动力角度揭示道路侵蚀状况,研究植物路防蚀机理具有十分重要的意义。