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1.
基于冲刷试验的贵州耕地土壤抗冲性研究 总被引：4，自引：1，他引：3
对5种不同坡度(5°～25°)的翻耕地以及有苔藓覆盖的荒坡地(20°)进行不同流量下(0.042～0.250L/s)的放水冲刷试验,以探讨贵州耕地坡面水动力性质、土壤抗冲性及地表生物(苔藓)对坡面侵蚀产沙的影响。结果表明,贵州地区坡耕地坡面流速与冲刷流量呈较好的幂函数关系,而与坡面坡度无关。坡面土壤分离速率与坡度及冲刷流量均呈显著正相关,并可用水动力学参数水流剪切力来估算贵州坡耕地土壤分离速率。与黄土高原相比,在同一坡度、同一冲刷流量下贵州坡耕地坡面产沙速率低于黄土高原坡耕地,表明贵州黄壤抗冲性高于黄土。苔藓覆盖可显著减小坡面侵蚀速率,在同一冲刷流量下,具有苔藓覆盖的荒坡地坡面产沙速率低于翻耕地达3个数量级。 相似文献
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坡面小区土壤-径流-泥沙中磷素流失特征分析 总被引：9，自引：0，他引：9
从土壤-径流-泥沙过程,探讨北京密云石匣小区中不同土地利用类型、植被覆盖度和耕作方式下土壤磷素流失的差异,以及影响土壤磷素流失的主要因子及其相互关系。结果表明:泥沙量变化与降雨量呈现出较好的正相关关系,降雨强度对无植被覆盖小区的土壤侵蚀影响更为显著;产流时间主要受土壤含水量的影响,并与土壤含水量呈正相关;在降雨条件基本相同的前提下,前期土壤含水率越高,污染物的流失量也越大。不同土地利用类型中,农地中颗粒态磷流失量大于果园,林地次之,荒草坡流失量最小,这与各小区前期土壤含磷量的变化趋势基本一致;无植被覆盖小区磷流失量均高于有植被覆盖小区;磷浓度和磷流失量都随坡度增大呈上升趋势,在坡度为15~°20°范围,存在磷流失的坡度临界值,超过坡度临界值,磷流失减小;泥沙中含磷量与泥沙中小于0.001mm的粘粒分布比例呈正相关,说明土壤中粘粒是磷素养分流失的载体,由泥沙携带流失的磷占绝对优势。 相似文献
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冻融坡面土壤剥蚀率与侵蚀因子关系分析 总被引：3，自引：2，他引：1
为确定影响冻融坡面土壤剥蚀率的主要土壤侵蚀因子,采用2个(10°、15°)坡度、2个(3、9 L/min)流量和4个(2、5、8、11 cm)起始解冻深度组合进行野外冲刷试验,分析土壤剥蚀率随坡度、流量和解冻深度变化规律,研究土壤剥蚀率与水蚀动力参数(径流水深、水流剪切力、水流功率、单位水流功率)间的相关关系,运用逐步回归分析方法,建立冻融坡面土壤侵蚀预测模型。结果表明:相同起始解冻深度条件下土壤剥蚀率随着坡度和流量的增加有增大的趋势,相同坡度条件下,流量为3 L/min时,起始解冻深度5 cm时土壤剥蚀率最大;流量为9 L/min时,随着起始解冻深度的增加土壤剥蚀率增加;土壤剥蚀率与水流剪切力、水流功率、单位水流功率分别呈显著线性正相关关系(P0.01);建立了基于水流功率和起始解冻深度的土壤剥蚀率预测方程(R~2=0.967)。 相似文献
4.
急陡黄土坡面土壤剥蚀率变化的水动力学机制研究 总被引：4，自引：1，他引：3
为探明模拟降雨条件下急陡黄土坡面侵蚀产沙的水动力学特征,采用室内模拟降雨的方法研究了6个坡度(25°,30°,35°,40°,45°,50°)和3个雨强(1.0,1.5,2.0mm/min)组合条件下急陡黄土坡面土壤剥蚀率变化规律以及土壤剥蚀率与各水动力学参数之间的关系。结果表明:同坡度下土壤剥蚀率随雨强的增加而增大,相同雨强下坡度对土壤剥蚀率的影响存在临界效应(40°~45°),当坡度小于临界坡度时,土壤剥蚀率随着坡度的增加而增大,当坡度大于临界坡度时,土壤剥蚀率随坡度的增加而减小;径流剪切力、径流功率与过水断面单位能随坡度和雨强的增大均呈增加趋势,其中规律最好的是径流功率;急陡黄土坡面土壤剥蚀率与平均径流剪切力、平均径流功率与平均过水断面单位能均呈幂函数关系,就拟合优度而言,R~2(ω)R~2(τ)R~2(E)。因此本试验条件下平均径流功率是描述急陡黄土坡面径流侵蚀的最优水力学参数。 相似文献
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6.
近地表水流的存在会加剧土壤侵蚀过程,剥蚀率是土壤侵蚀预报模型的重要物理参数,其对近地表水流的响应值得进一步研究。采用限定性细沟模拟冲刷试验,探讨不同工况条件(3个近地表水流饱和深度5,10,15 cm; 3个坡度5°,10°,15°;3个流量2,4,8 L/min)下紫色土细沟剥蚀特征。结果表明:不同近地表水流饱和深度下细沟剥蚀率随沟长和含沙量分别呈指数和线性下降,剥蚀能力在近地表水流饱和深度为15 cm时最大,随着近地表水流饱和深度减小而减小;多元非线性回归方程分析表明,细沟剥蚀率与流量、坡度和近地表水流饱和深度均呈正相关关系,其标准化系数分别为1.14,0.72,0.36,说明细沟剥蚀率在近地表水流存在的条件下对流量的敏感性大于坡度。研究结果为紫色土近地表水流作用下细沟侵蚀机理提供一定的理论依据。 相似文献
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坡面土壤剥蚀率与水蚀因子关系室内模拟试验 总被引：5，自引：10，他引：5
为了确定影响十壤剥蚀率的丰要侵蚀因子,该文采用变坡土槽在较大坡度(9°～24°)和流量(2.5～6.5 L/min)范围内进行了径流冲刷试验,运用逐步回归法,系统地分析了土壤剥蚀率与坡度和流量、水流剪切力、水流功率、单位水流功率和单宽能耗各因子之间的关系,建市了基于水流功率和坡度的土壤剥蚀率二元线性公式(R2=0.977).结果表明,土壤剥蚀率和各水蚀因子都显著相关,土壤剥蚀率与坡度和流量呈幂函数关系(R2=0.77),土壤剥蚀率与水流剪切力呈幂函数关系(R2=0.908),土壤剥蚀率随着水流功率的增加呈线性增加(R2=0.945),土壤剥蚀率和单宽能耗呈线性关系(R2=0.91),土壤剥蚀率与单位水流功率呈三次方关系(R2=0.52);坡度和水流功率是影响土壤剥蚀率的土要凶素. 相似文献
8.
紫色土区存在耕作破碎母岩补充土壤的现象,尤其是在土层浅薄且岩性松软的泥页岩区,然而目前鲜有相关方面报道。为定量评估不同自然条件和耕作方式下母岩破碎运动特征,以裸露泥岩为研究对象,在野外模拟耕作试验中使用物理示踪法追踪2种含水率(7.44%和14.77%)和5个坡度(5°、10°、15°、20°、25°)条件下,不同深度(2、4、6 cm)耕作引起的母岩破碎运动情况。结果表明:1)含水率是影响母岩破碎运动的重要因素,且耕作深度越小其影响越大;2)随着耕作深度的增大,岩屑的平均位移呈逐渐减小的变化趋势,2 cm深度耕作引起的岩屑位移最大;3)岩屑位移随着深度的增加快速减小,且岩石含水率高的坡面减小幅度更大;4)母岩含水率较高(14.77%)时,坡度对坡面岩屑运动没有显著影响(P>0.1),但母岩含水率较低(7.44%)时,坡度与坡面岩屑位移存在显著正相关关系(P<0.1)。可见,耕作破碎母岩过程受到岩石含水率、耕作深度和坡度的共同影响,且各因子在不同深度的作用机制不同。该研究为揭示母岩人为风化成土和侵蚀机制初步提供了技术支撑和依据。 相似文献
9.
为确定冻融坡面影响土壤剥蚀率的主要因素,采用2个（10°,15°）坡度、2个（3 L/min,9 L/min）流量和4个（2 cm,5 cm,8 cm,11 cm）起始解冻深度组合进行野外冲刷试验,运用灰色关联分析、模糊贴近度分析和通径分析方法,分别分析了各因素对土壤剥蚀率的影响作用。结果表明:流量与土壤剥蚀率的灰色关联度最大,坡度次之;水流功率与土壤剥蚀率的模糊贴近度最大,流量、起始解冻深度的模糊贴近度均大于坡度;水流功率对土壤剥蚀率的决定作用最大,起始解冻深度次之,水流剪切力通过其他因素对土壤剥蚀率的间接作用最大;三种方法分析结果表明水流功率、流量、起始解冻深度、坡度是影响土壤剥蚀率的主要因素。 相似文献
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为研究黄土坡面径流能耗与土壤剥蚀率的影响因子,采用人工径流冲刷的方法,研究黄土坡面小区在不同出流量、不同坡度下的土壤侵蚀量、径流能耗和土壤剥蚀率。结果表明：20°坡面径流小区土壤侵蚀量随出流量的增加而增加,1.0 L/min出流量时的稳定土壤侵蚀量是5.0和7.5 L/min出流量时的1%左右,而3.0 L/min出流量时的稳定土壤侵蚀量是二者的20%左右;相同出流量时,10°坡面径流小区的稳定土壤侵蚀量只有20°、30°坡面的1/10;不同出流量时坡面径流能耗相差很大,1.0 L/min出流量时黄土坡面的径流能耗为16.6 J/min,约是3.0 L/min出流量时坡面径流能耗的1/3,是5.0 L/min出流量时的1/5,是7.5 L/min出流量时的1/8;相同条件下,20°与30°坡面的径流能耗基本相差不大,都约比10°坡面径流能耗小0.3 J/min;5.0和7.5 L/min出流量时的土壤剥蚀率比较接近,是3.0 L/min出流量时稳定剥蚀率的2.5倍,是1.0 L/min时的50倍左右;20°和30°坡面的土壤剥蚀率比较接近,是10°坡面稳定剥蚀率的40倍。研究成果可为黄土高原治理提供技术依据及数据支撑。 相似文献
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Purpose
Biological soil crusts (biocrusts) are ubiquitous in arid and semi-arid regions and play many critical roles in soil stabilization and erosion prevention, greatly decreasing soil loss. Although sediments may be completely controlled by well-developed biocrusts, runoff loss is observed. Consequently, it is important to study how biocrusts resist runoff erosion in different developmental stages to evaluate and manage water erosion.
Materials and methodsIn the Loess Plateau Region, we sampled 32 biocrust plots representing eight stages of biocrust development and 5 slope cropland soil plots as bare soil control plots. We then used a rectangular open channel hydraulic flume to test the effects of biocrust development on runoff erosion.
Results and discussionAs expected, the establishment of biocrusts enhanced soil stability, and accordingly, soil anti-scourability significantly increased with biocrust development. Biocrusts exhibiting more than 36% or 1.22 g dm?2 of moss coverage or biomass fully protected the soil from runoff erosion. Moreover, soil properties, such as soil organic matter, soil cohesion and soil bulk density, were also important in reducing erosion. The findings indicated that biocrusts inhibited runoff erosion through direct physical protection related to biocrust cover and biomass and through the indirect modification of soil properties. In the early biocrust development stage (when moss cover was less than 36%), cyanobacterial biocrust played a primary role in providing resistance to runoff erosion, with resistance being positively related to cyanobacterial biomass (chlorophyll a) and influenced by soil properties.
ConclusionsThe relationship between soil anti-scourability and moss coverage or biomass can be divided into two stages based on a moss cover or biomass threshold. The capacity of biocrusts to resist runoff erosion was limited when moss cover was below the threshold value. Therefore, the stage corresponding to this level of moss cover should be of concern when estimating, predicting and managing water erosion.
相似文献12.
为探究喀斯特地区林木根系分布方式对坡面土壤侵蚀的影响,采用人工模拟降雨方法,研究林木根系3类分布方式：根系横坡方向局部裸露（横向）、根系顺坡方向局部裸露（顺向）、根系垂直坡面（垂直）的土壤侵蚀特征。降雨强度为75 mm/h,降雨历时为90 min,坡度为25°。结果表明：（1）降雨过程中,横向和垂直生长根系影响土壤入渗,壤中流和地下径流产流时间表现为顺向>横向>垂直;顺向坡面地表径流初始产流时间比横向和垂直坡面略有提前,但差异不显著（p>0.05）;（2）横向、顺向及垂直坡面地表径流总量大小表现为顺向>垂直>横向,壤中流与地下径流产流速率在降雨过程中缓慢增加,降雨停止后急剧减小;（3）林木根系3类分布方式坡面间的地表减沙效益表现为横向>垂直>顺向。综上所述,顺向坡面的汇流作用促使地表产流产沙增加,垂直坡面增加土壤降雨入渗并减少侵蚀,横向坡面对坡面径流泥沙的拦蓄作用最为明显。研究结果对认识喀斯特石漠化坡地土壤侵蚀机理和水土流失防治措施提供了参考。 相似文献
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Haijin Zheng Zhao Liu Jichao Zuo Lingyun Wang Xiaofei Nie 《Eurasian Soil Science》2017,50(12):1506-1514
Soil nitrogen (N) loss related to surface flow and subsurface flow (including interflow and groundwater flow) from slope lands is a global issue. A lysimetric experiment with three types of land cover (grass cover, GC; litter cover, LC; and bare land, BL) were carried out on a red soil slope land in southeast China. Total Nitrogen (TN) loss through surface flow, interflow and groundwater flow was observed under 28 natural precipitation events from 2015 to 2016. TN concentrations from subsurface flow on BL and LC plots were, on average, 2.7–8.2 and 1.5–4.4 times greater than TN concentrations from surface flow, respectively; the average concentration of TN from subsurface flow on GC was about 36–56% of that recorded from surface flow. Surface flow, interflow and groundwater flow contributed 0–15, 2–9 and 76–96%, respectively, of loss load of TN. Compared with BL, GC and LC intercepted 83–86% of TN loss through surface runoff; GC intercepted 95% of TN loss through subsurface flow while TN loss through subsurface flow on LC is 2.3 times larger than that on BL. In conclusion, subsurface flow especially groundwater flow is the dominant hydrological rout for N loss that is usually underestimated. Grass cover has the high retention of N runoff loss while litter mulch will increase N leaching loss. These findings provide scientific support to control N runoff loss from the red soil slope lands by using suitable vegetation cover and mulching techniques. 相似文献
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蒸发是西南喀斯特地区薄层土壤水分损失的主要途径,浅层土壤水分的存蓄对喀斯特地区农业生产和生态恢复至关重要。以西南喀斯特森林碳酸盐岩红土为研究对象,基于室内蒸渗试验设置4个苔藓生物量(0,0.32,0.64,0.95 kg/m~2)和3个松针生物量(0,0.32,0.64 kg/m~2)共12种处理,分析森林近地表层覆盖对碳酸盐岩红土蒸发过程及表层温度时空分布的影响规律,并对比3种蒸发模型(Black、Rose、空气动力学蒸发模型)在喀斯特森林碳酸盐岩红土的适用性。结果表明:苔藓和松针覆盖显著降低累积蒸发量和蒸发速率(P0.05),接种苔藓0.95 kg/m~2和覆盖松针0.64 kg/m~2处理比裸土累积蒸发量小36.9%;苔藓和松针导致土壤含水量显著增加(P0.05);苔藓和松针增加了表层土壤的平均温度,松针对土壤温度的提升作用强于苔藓;Black、Rose和空气动力学模型均能较好地模拟碳酸盐岩红土蒸发过程,Black蒸发模型的拟合精度高于Rose和空气动力学蒸发模型。研究结果能为西南喀斯特地区的水量平衡分析提供理论支撑并加强对喀斯特森林地表水文过程的认知。 相似文献
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砖红壤区降雨因子对产流产沙的影响 总被引：2，自引：0，他引：2
应用三种无量纲化的灰色关联法分析了12个降雨因子对于砖红壤区裸地和桉林地产流的影响,以及15个降雨径流因子对于产沙的影响。结果表明:无量纲处理方法不同将导致因子关联度排序出现变化;复合因子的关联度大多数都高于单因子;与PI30相比,在砖红壤区裸地中PI5更能代表降雨侵蚀力指标,而桉林地则是PI10;Qm’H在桉林地比通用的降雨侵蚀力更适于作为坡面降雨侵蚀模型的侵蚀动力因子。研究结果将有助于建立灰色关联法在土壤侵蚀研究中的标准化程序,为建立砖红壤区土壤侵蚀预报模型提供理论支持。 相似文献
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西南地区黄壤坡面径流冲刷过程研究 总被引：6，自引：0，他引：6
土壤分离是土壤坡面侵蚀产沙的必要途径和重要过程,准确预测土壤分离过程对完善土壤侵蚀物理模型具有重要意义。利用变坡钢槽,在不同坡度（8.8%～46.6%）流量（0.5～2.5 L s-1）组合下,研究了喀斯特地区黄壤分离速率与坡度、流量以及水流剪切力、水流功率、单位水流功率的关系。对比了相同流量典型坡度组合下黄壤与黄土的分离速率差异。研究结果表明,喀斯特地区黄壤的分离速率随坡度和流量的增大而增大;坡度和流量的多元回归分析结果能够很好地预测土壤分离速率值（R2=0.9）。水流功率和单位水流功率与黄壤分离速率呈现较好的幂函数关系,决定系数比较接近（R2=0.83、0.79）;而水流剪切力预测黄壤分离速率较差（R2=0.18）。黄土的土壤分离速率明显大于黄壤,且二者分离速率差异随坡面冲刷流量的增大而增大。尽管坡度、流量、水流功率和单位水流功率都可以很好地预测土壤分离速率,且回归方程形式与国内他人研究相差不大,但方程中表征土壤可蚀性的系数相差较大,体现了黄壤坡面侵蚀过程及其受径流影响作用的特殊性。 相似文献
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《国际水土保持研究(英文)》2021,9(4):555-565
Near-surface features have a great influence on runoff and detachment processes by overland flow, but the contributions are still unclear on steep slopes with yellow soil in subtropical humid regions. Field scouring experiments were conducted to investigate how near-surface features affect hydraulic parameters and detachment rate by overland flow. Five treatments and a baseline (disturbed rootless bare cropland) were designed to identify the contributions from stem-leaves, litter, biological soil crusts (BSCs), root systems and non-disturbance, respectively. The results showed that (1) the values of velocity, Reynolds number and Froude number for vegetated slopes were significantly lower than that of baseline, and stem-leaves made a greater contribution (average of 47.30%) to reducing kinetic energy than the other features; (2) the total contribution rate of grassland was 99.38%, and of this total, 1.19, 1.44, 2.49, 49.79 and 44.47% reductions were attributed to the stem-leaves, litter, BSCs, root systems and non-disturbance, respectively. Root system and non-disturbance dominated the detachment rate reduction; (3) with increasing flow rate or slope gradient, the total contribution rate remained between 98% and 100%; and (4) for each treatment, the relationship between detachment rate and hydraulic parameters remained constant, and the stream power was the best predictor to detachment rate. The study results are helpful in evaluating the effects of near-surface features on erosion control and providing reference for government decision-makers to choose appropriate soil conservation and management practices. 相似文献
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贵州喀斯特山区土壤物理性质对土壤侵蚀的影响 总被引：34，自引：1，他引：34
对贵州喀斯特山区在不同土地利用方式下土壤主要物理性质对土壤侵蚀的影响进行了研究。结果表明:土壤物理性质是影响土壤侵蚀和土壤抗蚀性能的内在因素。贵州喀斯特山区土壤表现出明显的粗骨性土壤特征。不同土地利用方式下土壤物理性质具有明显的差异,林地、草地和台耕地的土壤物理性状良好,缓解了土壤侵蚀的发生发展,能有效地发挥保持水土的作用;大面积农耕坡地和裸坡地的土壤物理性状极差,促进了山区土壤侵蚀的发生发展,是引起土壤侵蚀的主要因素。喀斯特山区不同土地利用类型的土壤抗蚀能力依次为台耕地>林地、草地>坡耕地、裸坡地。 相似文献
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新型W-OH材料对崩积体土壤分离速率的影响 总被引：2，自引：0，他引：2
崩岗崩积体土壤颗粒容易脱离母体而发生侵蚀,而新型亲水性聚氨酯材料(W-OH)能有效增加土壤颗粒之间的粘结力,从而抑制侵蚀的发生。为此,通过变坡式水槽实验,研究不同浓度的W-OH材料(2.0%、3.0%、4.0%、5.0%)对崩岗崩积体土壤分离速率的影响。结果表明:W-OH材料能够显著降低崩积体土壤的分离速率,土壤分离速率的大小随W-OH浓度的升高而降低;由于固结表层的存在,W-OH材料显著改变了表层土壤的侵蚀过程,使得土壤分离速率与坡度、水流剪切力、水流功率等参数之间的函数关系相对于对照发生了改变,并且表层土壤发生分离的临界水流剪切力也得到了提升。 相似文献
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为探明不同植被格局对工程堆积体陡坡坡面土壤侵蚀的影响,采用10,20,30 L/min 3种放水流量,对黄土区不同格局（裸坡、坡顶、坡中、坡底、条带）下的高陡边坡（32°,20 m×1 m）进行模拟放水试验,选取径流率、产沙率、减流效益、减沙效益等因子对堆积体坡面植被的控蚀效果进行分析。结果表明：3种放水流量下,条带、坡顶、坡中、坡底的平均径流率较裸坡分别减小57.33%,61.17%,41.62%,24.78%,平均产沙率较裸坡分别减小74.99%,61.10%,55.01%,46.43%,且径流率与产沙率的线性关系（R2=0.57~0.80,p<0.01）整体上弱于裸坡（R2=0.71,p<0.01）。不同植被格局中,条带及坡顶格局的减流效益分别是65.97%,60.52%,减沙效益分别为71.44%,57.22%,二者的控蚀效果远高于其他格局。产沙率与径流功率的线性相关性（R2=0.61~0.83,p<0.01）高于径流剪切力（R2=0.29~0.76,p<0.01）,径流功率能更好地反映堆积体坡面土壤侵蚀机制。 相似文献