砾石覆盖紫色土坡耕地水文过程

紫色土中砾石分布广泛,地表常为砾石覆盖,砾石覆盖对土壤水文过程有着重要影响。试验小区(2 m×1 m)为坡度23°的坡耕地,试验降雨强度为(53.9±2.8)mm/h、(90.8±6.1)mm/h和(134.3±14.9)mm/h,砾石覆盖度为0%,11%,20%,33%和42%。通过原位人工模拟降雨试验,定量研究了不同降雨强度下砾石覆盖对降雨入渗、地表产流及壤中流产流的影响。结果表明:砾石覆盖对入渗过程影响显著,稳定入渗速率及稳定入渗系数与砾石覆盖度呈正相关关系,3种降雨强度下,稳定入渗系数分别为47.70%～86.59%,30.61%～82.83%、17.76%～77.44%,42%砾石覆盖度小区的稳定入渗速率分别是裸露小区的1.95～4.94倍;地表砾石覆盖延迟地表产流、减少地表径流量,地表产流时间随着砾石覆盖度的提高呈增加趋势,地表径流速率及地表径流系数随砾石覆盖度的增加而降低,相对地表径流系数与地表砾石覆盖度呈指数负相关关系;地表砾石覆盖促进壤中流的发生、增加壤中流量,壤中流产流时间随着砾石覆盖度的增加逐渐缩短,壤中流径流速率及壤中流径流系数随地表砾石覆盖度的增加而提高,相对壤中流径流系数与地表砾石覆盖度呈指数正相关关系。

砾石覆盖对土壤水蚀过程影响的研究进展

土壤中砾石的存在对水蚀过程有着重要的影响,有关砾石特别是表土砾石覆盖对土壤水蚀影响的研究结果表明,表土砾石对溅蚀分散、细沟间及细沟侵蚀等坡面侵蚀过程有重要影响:1)泥沙溅蚀分散量与砾石覆盖度呈负相关关系;2)砾石覆盖与细沟间侵蚀的关系较为复杂,这取决于表土的结构、砾石的位置和大小以及坡度等因素,当砾石嵌入结皮表土时,二者呈负相关关系,当砾石置于表土之上或嵌入具有结构孔隙的表土时,二者呈正相关关系;3)砾石覆盖对细沟间侵蚀产沙的作用效率与砾石粒径呈负相关关系,砾石置于表土之上的表土产沙量总低于砾石嵌入表土的产沙量;4)表土砾石覆盖能抑制细沟的形成,增加细沟糙度,降低细沟径流速率以及径流的侵蚀速率。鉴于砾石对水蚀过程的重要影响,RUSLE、WEPP和EUORSEM等土壤侵蚀模型预报含砾石土壤流失量时对相关参数做了修正。

地表砾石对降雨径流及土壤侵蚀的影响

山区土壤表层常有大量砾石覆盖,地表砾石覆盖会对降雨入渗产生影响,从而影响径流和土壤侵蚀。利用人工降雨试验来评价北京山区普通褐土上不同砾石覆盖度对径流和土壤侵蚀的影响。试验降雨强度为30,67,92mm/h,土盘(1m×0.5m)坡度为20°,砾石覆盖度为0,5%,10%,20%,40%和60%。研究结果表明:对试验土壤,径流量随砾石覆盖度增加呈线性减小。水流流速和土壤侵蚀量随砾石覆盖度的增加呈负指数递减。降雨强度对径流量和土壤侵蚀量与砾石覆盖度之间的关系不存在影响。研究结果可为北京山区的土壤侵蚀预报提供数据基础。

砾石覆盖度测量方法研究

地表砾石是各种水文和侵蚀等过程综合作用的产物，是土壤退化和生态系统恶化的一个标志；反过来这些砾石也影响到侵蚀的各个过程。分别利用视点框架法和照相法对不同粒径样本下（2～6mm，6～20mm，20～60ram）的砾石覆盖度进行了测量，对比分析了不同砾石覆盖度测量方法对其精度的影响。结果表明，采用两种测量方法观测砾石覆盖度均能达到一定精度，视点框架法测量的砾石覆盖度相对误差变化范围为-7．84％～80．86％，平均相对误差为15．69％，照相法测量的砾石覆盖度相对误差变化范围为-48．35％～9．89％，平均相对误差为-11.69％。随着砾石覆盖度的增加，视点框架法测量的相对误差绝对值表现为减小。视点框架法测量的最大相对误差均值的绝对值随着抽样次数的增加而减少，当抽样次数达到约30，相对误差减小的趋势减缓。

北京山区砾石覆盖度和砾石含量的关系研究

砾石是各种水文和侵蚀等过程综合作用的产物,是土壤退化和生态系统恶化的一个标志,反过来土壤中的砾石和地表砾石也影响到各种各样的侵蚀过程。研究基于北京山区3块农用地地表砾石覆盖度和分层(0-2,2-5,5-10,10-15,15-20 cm)砾石重量百分含量数据,对地表砾石覆盖度和砾石重量百分含量的关系进行了研究。结果表明:地表砾石覆盖度和砾石重量百分含量之间的相关系数随采样深度的增加而减小,相关系数和采样深度存在负相关,表层砾石百分含量和地表砾石覆盖度之间的相关性较底层好;梯田和自然坡两种不同状态下,砾石覆盖度同表层砾石重量百分含量都存在一定的相关性,砾石覆盖度与大粒径(6～20,20～60 mm)砾石百分含量的相关系数较小粒径(2～6 mm)好,砾石覆盖度与粒径>2 mm的砾石重量百分含量显著正相关。

砾石含量对土壤可蚀性因子估算的影响

砾石(>2 mm)是土壤组成部分之一,其含量对侵蚀产沙有重要影响。在土壤可蚀性因子(K)计算中充分考虑砾石含量的影响,计算所得土壤可蚀性因子会更加准确。利用30弧秒分辨率土壤砾石含量和土壤质地等级等数据,利用文献报道的砾石含量与土壤渗透性和土壤侵蚀关系估算方法,在全球范围内分析估算砾石含量对土壤可蚀性因子的影响。结果表明,(1)土壤剖面中砾石的存在,通过降低土壤入渗速率(土壤渗透性等级增加5.68%)、增加地表径流而使土壤侵蚀增加,进而使全球土壤可蚀性因子增加4.43%;砾石覆盖通过保护土壤免遭雨滴打击和径流冲刷减少侵蚀,在山地、荒漠(沙漠和戈壁)地区,这一影响会使土壤可蚀性值减小约18.7%。考虑土壤剖面砾石含量和表面砾石覆盖综合影响时,土壤可蚀性因子降低5.52%。(2)以砾石影响为主的地区,占全球62.7%,土壤可蚀性因子可降低0.0091(t·hm^(2)·h)·(hm^(-2)·MJ^(-1)·mm^(-1));以剖面砾石影响为主的地区,占全球的31.1%,土壤可蚀性因子增加0.0019(t·hm^(2)·h)·(hm^(-2)·MJ^(-1)·mm^(-1))。(3)剖面和表面砾石共同作用使6个样区土壤流失速率减少约11.8%。因此,剖面砾石的存在会增加土壤可蚀性,而表面砾石覆盖会减少土壤可蚀性,综合影响使土壤侵蚀降低。在区域土壤可蚀性制图研究中,应考虑这两个方面的影响,进而提高土壤可蚀性因子的制图精度。

连续降雨下不同砾石含量工程堆积体土壤侵蚀

为探究砾石对工程堆积体土壤侵蚀的影响与其作用机制,通过室内模拟降雨研究了连续降雨下不同砾石含量的重壤质堆积体水蚀过程。结果表明:①堆积体砾石含量增加,坡面产流历时延长,产流率线性减小,土壤剥蚀率降低;②连续降雨下,堆积体所含砾石主要通过对坡面产流历时、坡面产流率、砾石覆盖率的多重影响发挥减沙作用,主成分回归方程可表达多个变量与平均土壤剥蚀率的关系;③一定砾石含量下,堆积体坡面砾石覆盖率随表土的剥离而增大,导致土壤剥蚀率呈指数函数递减趋势,并与累积土壤侵蚀总量存在较好的函数关系。工程堆积体所含砾石对土壤侵蚀程度的削减可为生产建设项目下垫面水土保持治理提供重要参考。

砾石覆盖对海涂围垦区粉砂土坡面土壤可蚀性影响试验研究

通过人工模拟降雨试验,选取2种坡度(15°,30°),2种降雨强度(92,119 mm/h)和6种砾石覆盖度(0,10%,20%,40%,60%,80%),探究砾石覆盖对海涂围垦区粉砂土坡面侵蚀及土壤可蚀性的影响.结果表明:随累积降雨量增加,土壤可蚀性参数先增大后减小,并趋于稳定.坡度对土壤可蚀性影响显著,坡度越陡,坡面土壤可蚀性越大.砾石覆盖度与土壤可蚀性参数并非呈单调关系.坡度较陡且低覆盖度时,砾石覆盖增加坡面侵蚀;而当高覆盖度时,砾石覆盖可降低坡面径流速率,增加入渗率,减小土壤侵蚀率.适当盖度砾石覆盖能够改变边坡表面粗糙程度,降低坡面土壤可蚀性.砾石覆盖坡面径流雷诺数与土壤可蚀性参数呈显著线性负相关关系.通过径流雷诺数与土壤可蚀性参数线性关系定量分析能够较好反映坡面高钠盐土颗粒输移水动力学过程,对于构建盐碱土边坡泥沙输移预测模型具有重要意义.

Spatial distribution of surface rock fragment on hillslopes in a small catchment in wind-water erosion crisscross region of the Loess Plateau

The cover and size distributions of surface rock fragment in hillslopes were investigated by using digital photographing and treating technique in a small catchment in wind-water erosion crisscross region of the Loess Plateau. The results indicated that the maximal cover of rock fragment was pre-sented at mid-position in steep hillslope. Rock fragment presented a general decreasing-trend along the hillslope in gentle hillslope. Rock fragment cover was positively related to gradient, rock fragment size decreased generally along the hillslope, and the size reduced with the gradient. The mean size of rock fragment was at a range of 6―20 mm in the steep hillslope, rock fragment size > 50 mm was rarely presented. The covers of rock fragment at different positions were markedly related to the quantities of rock fragment < 40 mm. The area of rock fragment of 2―50 mm accounted for 60% or more of the total area, dominating the distribution of rock fragment in the hillslopes.

砾石覆盖对土壤入渗特性影响的试验研究

土壤水分入渗过程复杂,砾石覆盖可在不同程度上影响土壤水分运动过程。通过进行砾石表层覆盖入渗试验和土石混合覆盖入渗试验,研究砾石覆盖对土壤入渗特性的影响。结果表明:在砾石覆盖与土石混合试验中,土壤稳定入渗率、吸渗率、导水率及土壤有效孔隙度均随砾石覆盖度和土石混合度增大而减小,且在不同砾石覆盖度和土石混合度的入渗试验中相关参数变化差异显著(P<0.05)。随碎石含量增加,土壤有效孔隙度减小,水分运动通道曲折复杂从而限制水分入渗。土石混合试验中土壤吸渗率、导水率及土壤有效孔隙度随土石混合度增大而降低的程度均高于砾石表层覆盖试验。镶嵌在地表和土壤剖面中的碎石能够改变土壤持水特性,深入研究砾石对土壤入渗特性的影响,可为工程废弃砾石重复利用于边坡防护提供理论依据。

砾石覆盖对海涂围垦区盐土坡面上方来水冲刷侵蚀的影响

覆盖于土壤表面的砾石对坡面整个水蚀过程具有重要影响.为研究砾石覆盖对滨海粉砂盐土坡面上土壤侵蚀过程的作用,采用人工径流冲刷的方法,研究盐土坡面小区在2种出流量、2种坡度下的土壤侵蚀量随覆盖度(0%、20%、30%、40%、60%和80%)变化的关系.试验结果表明,坡面径流流速基本随覆盖度的增大而减小,产流时间基本随覆盖度的增大而增大.在10。坡面上,当流量较小(400L/h)时,20%~80%覆盖度减小坡面土壤侵蚀量的效果极显著(P<0.01),相比于无覆盖对照组降低平均输沙率的54.1%~86.0%;当流量较大(600L/h)时,只有在较大的覆盖度(60%、80%)条件下,输沙率显著下降(P<0.05).在20。坡面上,当流量较小(400Ⅳh)时,30%~80%砾石覆盖均显著(P<0.05)减小了坡面输沙率,相比于对照组降低平均输沙率的25.7%-39.2%;当流量较大(600L/h)时,仅80%覆盖度条件下的输沙率下降达到显著水平(P<O.05).在不同的砾石覆盖度条件下,平均输沙率与坡度、流量满足较好的二元指数关系;侵蚀过程中不同砾石覆盖度条件下的输沙率与径流功率均满足较好的线性正相关关系.研究成果可为滨海围垦区盐土边坡侵蚀治理提供理论指导.