RUSLE模型对黄土高原退耕植被恢复坡面土壤侵蚀的模拟效果分析

[目的]为了探究RUSLE模型对黄土高原退耕植被恢复坡面土壤侵蚀模拟的效果。[方法]基于陕北安塞区坊塌小流域内10个径流小区2016-2022年的降雨产流产沙监测资料,通过RUSLE模型中各因子在黄土高原的不同常用算法之间的变换组合,模拟144种因子组合下各退耕植被恢复坡面的土壤侵蚀量,采用纳什效率系数(NSE)和均方根误差(RMSE)评价模型模拟结果的有效性。[结果]利用RUSLE模型144种因子组合模拟的退耕植被恢复坡面土壤侵蚀量,NSE范围为-38.47~0.19,RMSE范围为1.92~12.65 t/(hm 2·a),模拟效果较差,所选各因子算法难以适应退耕植被恢复坡面上的土壤流失量的评估,还需要对RUSLE模型各因子进一步改进。运用RUSLE模型对黄土高原退耕植被恢复坡面土壤侵蚀模拟时,建议尽可能采用时间分辨率高的数据减小对R因子的计算误差,综合考虑土壤有机质含量、土壤粒径与团粒结构组成和容重等土壤理化性质对K因子的影响,以及植被覆盖度、植被高度、枯落物、生物结皮等对C因子的影响,充分考虑10°以上的坡度,细化其LS因子的算法。[结论]RUSLE模型无法很好地适用于黄土高原退耕植被恢复坡面土壤侵蚀的模拟。研究结果为土壤侵蚀模型的研发及RUSLE模型在黄土高原植被恢复坡面的应用提供一定参考依据。

不同植被下降雨类型对红壤坡地土壤侵蚀特征的影响

根据武汉市蔡甸区西湖流域径流小区记录的146场次降雨资料,研究了植被类型和降雨类型对红壤坡面产流量与土壤侵蚀量的影响。基于K均值分类,将当地降雨划分为A型降雨(中雨量、弱雨强、长历时和高频次)、B型降雨(极大雨量、极强雨强、短历时和低频次)、C型降雨(大雨量,强雨强、中等历时和低频次)和D型降雨(小雨量,弱雨强、短历时和高频次)四种雨型。发现裸地与果林地的产流输沙量大,水沙关系稳定,水土保持能力在各类侵蚀性降雨下均较弱,A雨型和C雨型是导致此类坡面土壤侵蚀的主要雨型。阔叶林、针叶林、牧草地和草坪地坡面的产流输沙量小,水沙关系不稳定,植被的水土保持能力总体较强,但是在B雨型下偏弱,B雨型和C雨型是导致此类坡面土壤侵蚀的主要雨型。

黄土丘陵沟壑区不同土地利用类型对坡地产流、产沙的影响

于甘肃省安家沟流域选择设计15个径流小区,通过对径流小区1986—1999年的水文监测资料进行年尺度上的方差分析、多重比较和相关分析,研究不同土地利用类型对坡地产流、产沙的影响,同时分析年降雨量与坡地单位面积年产流、产沙量的相关关系。结果表明,相同坡度等级下5种土地利用类型坡地的单位面积年产流量之间及单位面积年产沙量之间都存在显著差异,大小顺序均表现为：坡耕地〉人工草地〉乔木林地〉自然草地〉灌木林地;在研究的坡度（10°-20°）范围内,同一土地利用类型、不同坡度径流小区的单位面积年产流量差异不显著,坡耕地和人工草地的单位面积年产沙量差异显著;年降雨量分别与坡地单位面积年产流量、产沙量无显著相关性。

坡面尺度林地植被对地表径流与土壤水分的影响初步研究

通过定位观测以及对两个天然坡面有林地径流场和无林地径流场进行对比，以2003年、2004年实测的降雨、径流数据分析研究区域内降雨特性、地表径流产生的过程和机制，并结合1996～1998年相关数据，初步研究了林地植被对地表径流的影响。结果表明：无论是有林地还是无林地，地表径流系数随降雨量增大而增大。有林地径流系数小于对应的无林地径流系数。植被对地表径流有不同程度的削减作用，径流削减率与降雨量大小并不是单一的线性（递增、递减）关系：当降雨量小于73．04mm时，植被对地表径流系数的削减率随降雨量增加而增加，当降雨量大于73．04mm时，植被对地表径流系数削减率随降雨量增加降低。植被能够削弱地表径流的峰值，延缓峰值出现的时间，使得径流历时加长。植被对地表径流削减率的大小和降雨量大小关系不是单一的线性（递增、递减）关系：当降雨量小于73．04mm时，植被对洪峰的削减率随降雨量增加而增加，当降雨量大于73．04mm时，植被对洪峰的削减率随降雨量增加而呈总体下降趋势。以2004年为例，比较有林地与无林地在三种相同坡位情况下的土壤含水量大小关系，结果：坡上位土壤水分有林地大于无林地，而坡下、坡中无林地土壤水分大于有林地。说明林地植被能够拦蓄、调节径流，起到涵养水源、在空间和时间上合理配置土壤水分、提高生态效益的作用。

不同坡长条件下扰动地表对土壤养分的影响

通过径流小区试验研究20,40,60m3种坡长条件下人为扰动地表对土壤养分含量的影响。结果表明,人为扰动地表小区的土壤养分含量均低于同一坡长的自然小区。其中土壤全氮、碱解氮、有机质、全磷、有效磷含量在3种坡长差异均显著,20m坡长的土壤有效磷含量差异最大,相差10.21mg/kg,比自然坡面小区少58%。土壤钾素只在20m坡长时,含量差异达显著水平。不同坡长的土壤养分含量,除自然坡面小区的磷素外,其他土壤养分的含量均随坡长增加而增加。不同坡长的人为扰动小区,其60m坡长小区的土壤全氮、碱解氮、有机质含量显著高于20m及40m坡长小区,20m小区与60m小区相比,土壤全氮、碱解氮、有机质含量分别降低36%,39%和46%;土壤磷素、钾素含量是20m坡长小区显著低于40m及60m坡长小区,20m小区土壤全磷、全钾含量分别为0.22,11.17g/kg,40m小区土壤全磷、全钾含量分别为0.35,17.59g/kg。不同坡长的自然坡面小区,土壤磷素含量是40m小区略高于20m及60m小区;土壤氮素、钾素、有机质含量随坡长变化规律与扰动地表小区一致。

不同坡度条件下的水土流失特征研究

近年来随着生产建设项目的扩增,济南市南部山区水土流失显著加剧。为保护济南泉水的重要补给区,亟需对南部山区水土流失特征及其治理措施进行深入研究。本研究基于济南市水文局济西水土保持监测实验站径流小区产流产沙数据,结合降雨、土壤和植被因素,对不同坡度下的水土流失特征进行系统分析。研究表明:(1)径流深和土壤侵蚀量随坡度增加而增大,最大值出现在2025°坡面;(2)不同坡度径流深均值与平均雨强具有明显相关性,径流深随降雨强度的增加而增大;土壤侵蚀量除与降雨特征有关外,同时受地表植被与土壤特征影响明显,土壤侵蚀量随降雨强度的增加而增大,随着植被覆盖度的增加而减少,通过坡面植物措施,水土流失程度明显减弱。

基于WEPP模型进行坡度因子与侵蚀量关系研究

地面坡度是地形因素中对坡面土壤侵蚀的演变发展过程与侵蚀强度起重要作用的因子.本文以内蒙古准格尔旗皇甫川坡面径流小区的实测资料为基础,分析坡度因子与土壤侵蚀量的关系,并运用WEPP模型进行模拟,对其结果进行分析.结果表明在一定的坡度范围内,随着坡度的增加,土壤侵蚀量与坡度呈幂函数递增关系.用WEPP模型来模拟皇甫川流域坡面与侵蚀量的关系是可行的,根据试验观测及WEPP模型模拟得到结果,皇甫川地区的土壤侵蚀率在坡度是18～23o时最大,原因主要有坡度的陡缓决定了水力阻力的大小和坡面承雨面积的改变等.

降雨特性与排土场边坡水力侵蚀的关系

本文以准格尔旗黑岱沟露天煤矿东排土场为研究对象,针对露天矿排土场特殊的土壤侵蚀特点,选择不同排弃年限的排土场边坡坡度比较一致的坡面,分别在排弃年限为当年(2009年)、4年(2006年-2009年)、10年(2000年-2009年)的排土场边坡上布设径流小区,在径流小区中设置自记雨量计,记录降雨过程,据此计算每一次降雨的降雨量、降雨历时、平均降雨强度、最大30min雨强、降雨侵蚀力等。测算各降雨条件下不同排弃年限的排土场边坡产生的径流量和产沙量,分析降雨特性与排土场边坡水力侵蚀的关系。

喀斯特坡地地表径流系数监测初报

通过对喀斯特坡地6种不同土地利用条件下径流小区的地表径流和植被穿透雨量以及地下水出口水位变化进行野外定点连续观测研究，结果表明，6个径流小区地表径流系数均非常小，介于0.01％-12.81％。显然，喀斯特坡地的地表径流易于入渗转化为地下径流。受人为活动影响较大的径流小区，地表径流系数随降雨量的变化呈指数函数型变化特征，容易产生地表径流系数的突变式增长。

扰动地表及不同坡位土壤养分特征分析

通过径流小区试验,研究了20m坡长条件下人为扰动地表后不同坡位的土壤养分含量特征。研究结果表明,上坡和下坡扰动地表小区土壤养分含量均低于同一坡位自然坡面小区。其中,上坡7个养分指标含量差异均达极显著水平;下坡除土壤有机质含量差异不显著外,其他养分指标含量差异也达极显著水平。中坡,除土壤全氮、有机质及全磷含量是扰动地表小区极显著高于自然坡面小区外,其他土壤养分指标含量也是扰动地表小区极显著低于自然坡面小区。但是从整个径流小区坡面看,自然坡面小区土壤养分含量明显高于扰动地表小区。不同坡位,对于扰动地表小区,土壤氮素、钾素及有机质含量高低依次为下坡>中坡>上坡;土壤磷素含量高低依次为中坡>下坡>上坡。对于自然坡面小区,土壤氮素、钾素及有机质含量是下坡>上坡>中坡;土壤磷素含量是下坡>中坡>上坡。

CREAMS模型在计算黄土坡地径流量及侵蚀量中的应用

ＣＲＥＡＭＳ是计算田块径流、侵蚀及农用化合物流失量的著名数学模型。该文介绍了这一模型在计算黄土坡面径流量及侵蚀量中的应用，并分析了存在的问题。

坡度因子对济南市坡面土壤侵蚀特征的影响

为了研究坡度因子对径流小区土壤侵蚀特征的影响,认识济南南部山区坡面侵蚀的过程,充分利用济南市水文局水土保持监测实验站径流小区2014、2015年的实测数据,系统分析了坡度因子对坡面产流、产沙量的影响。结果表明:随着坡度的增大,坡面产流、产沙量逐渐增大,在坡度为20~25°时达到最大值,之后小幅减小,且整体上呈现增大的趋势;在不同雨强条件下,最大30 min雨强I_(30)<40 mm/h比I_(30)≥40 mm/h的产流量、产沙量小;随着坡面植被覆盖度的增加,土壤抗蚀性提高,坡面产流量、产沙量减小;通过土壤流失方程模拟不同坡度坡面的产沙量与径流小区实际测得数据总体上差距较小,说明该模型及其参数适用于济南南部山区。

安家沟流域封禁措施对坡面径流和侵蚀规律影响研究

利用径流小区定位观测法,对安家沟小流域2011、2012年天然降雨进行观测,研究试验流域降水特征、封禁措施的坡面径流与侵蚀规律.结果表明：该流域降水年际变化大,年内分布不均匀,表现出明显的雨季和旱季之分,降雨集中在7～9月,占全年降雨量的54%以上;发生侵蚀性的降雨为少数几次的中到大雨;降雨产生的径流、泥沙均随着坡度的增大而增大,20°小区的径流深、泥沙量分别为10°小区的1.47、9.50倍;降雨特征、坡度等因子对径流、产沙均存在不同程度的影响,各因子对径流的影响大小为雨前土壤含水量〉降雨总量〉降雨历时〉平均降雨强度〉最大30min降雨强度〉坡度;泥沙量与各影响因子的关联度大小为平均降雨强度〉径流深〉降雨前期土壤含水量〉降雨总量〉最大30min降雨强度〉降雨历时〉坡度.

典型作物对水土流失影响的小区试验研究

为了探寻农作物对于坡耕地水土流失量的影响及相关关系,指导农业生产实践和水土流失防治,利用安徽省岳西县2013年至2017年自然条件下径流小区原位观测数据,进行茶树、桑树、玉米三种典型作物及裸露地对比的水土流失影响与分析研究。结果表明:该地区水土流失原因主要由降雨径流侵蚀造成,其降雨主要集中在6、7、8三个月份;降雨集中期多年平均情况下,茶树、桑树、玉米和裸露地的坡面径流系数分别为0.057、0.039、0.080和0.082,单位面积土壤侵蚀量分别为38.8 g/m^2、15.3 g/m^2、858 g/m^2和93.4 g/m^2;与裸露地对比,茶树、桑树地的水土流失量均减小,玉米地的径流量轻微减小但是土壤侵蚀量显著增大。坡耕地土壤扰动对水土流失影响很大,考虑优化种植结构、合理耕作措施等方式对其固水保土。

黔东北喀斯特坡面产流产沙及土壤含水量特征

为了解不同因素对喀斯特地区坡面产流产沙的影响、给喀斯特地区石漠化综合治理和水土流失防治提供理论指导,基于贵州省浒洋水水土保持监测站径流小区的降雨、产流产沙、土壤水分、植被盖度等资料,采用ORIGIN2017及SPSS22软件进行数据处理及相关性分析,探讨了降雨量、坡度、土地利用类型、前期土壤含水量对喀斯特坡面产流产沙的影响及植被盖度对土壤含水量动态变化的影响。结果表明:①坡面径流小区的产流产沙量与降雨量、降雨侵蚀力均成正相关关系,在相同的侵蚀性降雨条件下,不同类型径流小区的侵蚀敏感度存在较大的差异,撂荒地侵蚀敏感度最大、坡耕地侵蚀敏感度最小;②随着地面坡度从13°增大到25°再增大到30°,撂荒地径流小区单位面积产沙量呈现先增大后减小的趋势,25°可以作为撂荒地单位面积产沙量的参考临界坡度;③在相同的侵蚀性降雨条件下,喀斯特坡耕地单位面积产沙量最大,原因是坡耕地生态环境较差、人类活动强烈,土壤侵蚀量大且动态变化不稳定;④径流深及土壤流失量与前期土壤含水量均成显著的正相关关系,植被盖度的变化对土壤含水量具有一定的影响,植被盖度>15%时,随着植被盖度的提高土壤含水量呈现抛物线增大趋势。

巨尾桉工业原料林坡面产流产沙动态特征

[目的]分析对比3种不同土地利用类型3a坡面产流产沙动态变化,为巨尾桉工业原料的可持续经营管理服务。[方法]对云南省普洱市巨尾桉工业原料林、灌木林、撂荒地3种土地利用类型径流小区进行连续3年定位观测。[结果]2010—2012年研究区降雨集中在6—10月,3a降雨量逐年减少。径流小区年径流总量变化依次为:2012年<2010年<2011年,2012年径流总量比2011及2010年分别减少了52.28%和40.92%。2010—2012年6—10月坡面产流顺序依次为:巨尾桉工业原料林<灌木林<撂荒地,巨尾桉工业原料林比灌木林和撂荒地分别减少产流25.01%和30.86%。2010—2012年土壤侵蚀总量变化依次为:2012年<2010年<2011年,2012年土壤侵蚀总量比2011及2010年分别减少了41.83%和18.49%。3a间土壤侵蚀总量与年际径流总量变化趋势一致。巨尾桉工业原料林比灌木林及撂荒地分别减少土壤侵蚀量47.56%和50.69%,3个径流小区土壤侵蚀量大小顺序与产流量一致。[结论]巨尾桉工业原料林水土保持效益最为显著,防止水土流失的效益最佳。

红壤坡地不同植物措施消减径流峰值研究

采用野外径流小区实验,以自然裸露坡地为对照,利用2013年赣北第四纪红壤坡地的降雨和产流过程数据,在分析日降雨特征的基础上,研究了不同植物措施对次降雨条件下的坡面产流峰值及年产流量的消减效果。结果表明:(1)全年侵蚀性降雨季节分布不均,主要集中在3—6月份,降雨量占全年的80.3%,且暴雨及大暴雨多发;(2)降雨量及最大时段侵蚀性雨强I60对坡面产流量有显著的影响,坡面产流量与PI60呈极显著的线性相关关系;(3)不同植物措施对坡面最大时段径流峰值及年总径流深的消减效果,以柑橘+百喜草全园覆盖措施为最好,其次为柑橘+百喜草带措施,柑橘纯林则最差。

北京市密云水库上游坡地水土流失监测系统的建立及应用

以北京市密云水库上游为示范监测区 ,利用遥感及地理信息系统 ,通过坡度、土地利用和植被覆盖度专题图形制作、交叉分析和土壤侵蚀强度判别 ,进行流域自然状况及水土流失面积调查 ;根据坡地土壤侵蚀区分布及坡地水土保持治理情况布设坡地径流小区 ,观测各类型区水土流失量及污染物流失量 ;分析计算全流域的水土流失量。

不同坡度下的坡面土壤侵蚀特征分析

文章利用北票市水土保持部门2019、2020年径流小区实测数据,科学分析了坡面产流产沙量受坡度因子的影响,为全面掌握低山丘陵区坡面侵蚀特征提供一定支持。研究表明:坡面产流产沙量随着坡度的增加而增大,坡度处于20°~25°之间时产流产沙量最高,随后小幅减小但整体呈上升趋势;不同雨强下,最大30min雨强I30≥50mm/h的产流产沙量高于I30<50mm/h,随植被覆盖度的增加坡面产流产沙量逐渐减小,土壤抗蚀性增强;径流小区实测数据与USLE方程模拟产沙量相差不大,对北票市坡面土壤侵蚀计算该模型及其参数具有较高适用性。

红壤区坡面径流小区全剖面采样方法探讨

坡面径流小区径流桶含沙量测量是坡面径流小区水土流失监测的关键。本文通过在1.05kg/m^(3)、5.25kg/m^(3)、10.49kg/m^(3)、52.46kg/m^(3)、104.92kg/m^(3)、524.58kg/m^(3)6个含沙量水平,30cm、60cm、90cm 3个不同水深径流桶下进行全剖面取样器取样实验测量精度分析,结果表明:全剖面取样器采样法在红壤坡面径流小区径流桶的含沙量观测的相对测量误差范围在约-35.19%~0.65%,低含沙量下其测量误差有正负,相对误差随含沙量增加先减小后增大,测量精度的稳定性随含沙量增加而减小;全剖面取样器采样法在低、中含沙量水平下水深从30cm到90cm,随着水深增加相对误差显著增加,高含沙量下水深对测量精度无显著影响;全剖面取样器采样法适合红壤区径流小区径流桶中、高含沙量条件下取样观测。