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喀斯特槽谷区地表出露岩石与坡面成不同夹角显著改变地表集中水流特性,进而影响地表侵蚀过程。目前,不同岩石与坡面夹角下的坡面集中流侵蚀水动力特征动态变化过程还不清楚。通过室内模拟放水冲刷试验,研究了6个岩石与坡面夹角角度（30°、60°、90°、120°、150°、180°）、3个坡度（10°、15°、20°）、3个流量（5、7.5、10 L·min-1）组合条件下喀斯特槽谷区坡面土壤侵蚀率与水动力学变化过程。结果表明：在各岩石与坡面夹角下,随冲刷历时的推延,土壤侵蚀率（E）先波动性减小后逐渐趋于稳定,水流功率（ω）呈波动变化但趋势不明显,单位水流功率（Up）逐渐减小,水流剪切力（τ）和过水断面单位能量（ε）波动性逐渐增大;夹角150°时平均土壤侵蚀率（0.078 kg·m-2·s-1）最大,随着夹角增大,τ、ω和ε均呈先减小后增大,Up整体呈减小的变化趋势,各夹角下水动力学指标间差异均显著（P<0.05）;E、τ、ω和Up随坡度和流量的增大而增大,ε随流量增大而增大,随坡度变化不明显;试验条件下,E与τ（R2=0.603）、ω（R2=0.600）和Up（R2=0.583）间的关系用幂函数方程描述较好,与ε间的关系则用线性方程描述较好（R2=0.294）;相比而言,水流剪切力可更好地描述喀斯特槽谷区不同岩石与坡面夹角坡面的土壤侵蚀率。研究结果为揭示喀斯特槽谷区不同岩石与坡面夹角下坡面集中水流侵蚀水动力学机制提供了理论依据。 相似文献
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三峡库区生物结皮对土壤分离过程的影响及其机制 总被引：2，自引：0，他引：2
为探明三峡库区生物结皮对土壤分离过程的影响及机制,以湖北省秭归县王家桥小流域为研究区域,选取以苔藓为优势种的生物结皮样地,以无结皮覆盖的裸地为对照,设计5个结皮盖度水平(1%～20%、20%～40%、40%～60%、60%～80%和80%～100%),采集原状土样,进行不同侵蚀动力条件下(水流剪切力4.89～17.99 Pa)的冲刷试验,建立生物结皮盖度与土壤分离能力、细沟可蚀性和临界剪切力间的定量关系,明确影响土壤分离过程的主要因素并阐明其作用过程。结果表明,生物结皮盖度显著影响土壤分离,裸地的土壤分离能力(0.160 kg/(m2·s))为生物结皮土壤(0.008～0.081 kg/(m2·s))的1.9倍～21.0倍,裸地的细沟可蚀性(0.018 7 s/m)为生物结皮土壤(0.009 5～0.000 9 s/m)的2.0倍～20.0倍;相对土壤分离速率和细沟可蚀性均随结皮盖度的增加呈指数衰减;通径分析显示土壤分离能力主要受结皮盖度、土壤黏结力和沙粒含量的影响,细沟可蚀性主要受结皮盖度和土壤容重的影响;非线性回归表明,土壤分离能力可用水流剪切力、黏结力和结皮盖度的幂函数进行模拟(NSE=0.947)。综上,三峡库区生物结皮的发育有效增强了土壤侵蚀阻力,其抑制土壤分离主要通过地表覆盖的直接保护作用和土壤属性的间接改变作用。 相似文献
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土壤可蚀性在WEPP模型中的应用 总被引：1，自引：0，他引：1
影响土壤侵蚀过程的关键因素是侵蚀力和土壤可蚀性。土壤可蚀性是定量计算土壤流失的重要指标和土壤侵蚀预报模型中的必要参数。WEPP是由美国农业部开发的新一代水蚀预测模型 ,该模型以土壤可蚀性为必要参数 ,并将其分解为细沟间可蚀性 (Ki)、细沟可蚀性 (Kr)和临界剪切力 (τc)来预报流域径流形成与土壤侵蚀过程 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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黄土坡面细沟水流输沙能力变化特征 总被引：2，自引：2，他引：0
水流输沙能力是土壤侵蚀过程极其重要的参数之一,精确计算细沟水流输沙能力可以有效揭示细沟侵蚀过程机理,为建立坡面细沟侵蚀过程模型奠定重要基础。采用细沟水槽试验方法对黄土坡面细沟水流输沙能力变化特征进行研究。结果表明:不同坡度下,细沟水流输沙能力随流量增加而平缓增大,可用幂函数方程很好地描述;不同流量下,细沟水流输沙能力随坡度的增加而增大,可以用指数方程很好地描述;细沟水流输沙能力随流量及坡度变化的因子模型为二元幂函数方程,其中流量对细沟水流输沙能力的影响大于坡度的影响;ANSWERS模型中的输沙能力方程不能用于计算黄土陡坡细沟水流输沙能力。 相似文献
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土壤侵蚀物理模型中紫色土细沟侵蚀参数研究 总被引：1，自引：1，他引：0
以长江中上游典型侵蚀性土壤紫色土为研究对象,采用变坡限定性细沟土槽,研究不同流量、坡度和沟长情况下,紫色土细沟侵蚀特征,并量化了细沟侵蚀参数。结果表明:细沟侵蚀受水流水力特征、土壤性质和坡面影响,随着水流含沙量的增大,细沟侵蚀速率呈现减小趋势;流量越大,坡度越陡,细沟水流的剥蚀率越大,造成细沟侵蚀速率也越大。在5L/min的小流量下,细沟侵蚀速率受剥蚀率限制与含沙量没有出现线性关系,15,25L/min流量下,细沟侵蚀速率与含沙量呈线性相关。侵蚀速率在细沟开始处最大,随沟长的增大,水流能量消耗于挟带泥沙而迅速减小,相关性分析得到侵蚀速率与沟长呈指数递减,相关系数R2变化于0.45~0.98之间。通过回归分析得到试验条件下,紫色土细沟土壤可蚀性均值为0.005 3s/m,临界剪切力均值为2.92Pa。研究结果对于坡面土壤侵蚀物理模型的建立和推广应用提供数据支撑,为紫色土坡面侵蚀研究提供借鉴。 相似文献
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集中水流内红壤分离速率与团聚体特征及抗剪强度定量关系 总被引：4，自引：0，他引：4
为明确红壤结构特征与抗剪强度对坡面土壤分离能力的影响,选取8种典型红壤为研究对象,通过团聚体稳定性分析,饱和抗剪强度测定,和室内模拟冲刷试验,就各参数间定量关系进行了初步探讨。研究结果表明:团聚体稳定性特征参数As集合了红壤团聚体破碎的主要机制,与不同水流剪切力中红壤分离速率有较好的相关性;红壤饱和抗剪强度(σs)与集中水流内临界水流剪切力(τc)呈较好的线性关系。基于WEPP细沟侵蚀模型,将团聚体稳定性特征参数As代替可蚀性因子Kc,饱和抗剪强度(σs)代替临界水流剪切力(τc),得出新的预测方程。结果显示预测方程能准确的预测坡面集中水流内红壤分离速率(R2=0.887 1)。该结果为深入研究红壤侵蚀机理提供了新思路,对完善侵蚀物理过程模型具有重要的意义。 相似文献
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黄土坡面细沟水流剪切力及其侵蚀效应研究 总被引：1，自引：0，他引：1
采用具有定流量人工放水的组合小区模拟降雨试验方法,对黄土坡面细沟水流剪切力及其侵蚀效应进行了试验研究。结果表明:(1)细沟水流切应力随径流历时的变化,各雨强条件均表现出增大趋势,可用线性方程很好地描述,增大速率在产流6min之后略有减小。(2)细沟水流切应力随径流历时的变化,不同坡度下也不断增大,可用直线方程进行描述,产流过程中变化趋势较为一致,其中两个大坡度下增加速率较小坡度下稍大,产流12min以后更大。(3)坡面细沟水流平均切应力随雨强增大而增大,可用对数方程描述。随坡度增加而迅速增大,可用幂函数方程描述。随雨强及坡度的变化可用二元幂函数方程描述。(4)不同雨强及坡度下,细沟侵蚀率随细沟水流切应力的增大而增大,可用线性方程描述。研究表明,细沟水流剪切力具有显著的侵蚀效应,是产生细沟侵蚀的重要水力学参数和水动力学根源。 相似文献
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紫色土丘陵区生物埂不同植被类型土壤分离水动力学特征 总被引：2，自引：1，他引：1
野外采集紫色土区六棱型预制网格式护坡生物埂内不同植被类型原状土样,通过室内模拟细沟水槽(长4 m,宽0.12 m,深0.1 m)冲刷试验,探究不同植被类型影响下土壤分离能力与水动力学参数之间的关系。选择麦冬、韭菜2种生物埂类型,以单一网格式裸坡为对照,在3个坡度(15°,20°,25°)、5个流量(39.86,59.98,79.67,100.45,121.16 L/min)组合条件下进行冲刷试验。结果表明:生物埂内不同植被类型下土壤分离能力差异显著(P0.05),表现为麦冬(均值2.24 kg/(s·m~2))对照(均值1.34 kg/(s·m~2))韭菜(均值1.09 kg/(s·m~2))。幂函数方程可用于描述土壤分离能力与水流剪切力(R~2=0.75)、水流功率(R~2=0.73)、单位水流功率(R~2=0.46)及过水断面单位能量(R~2=0.63)间的数学关系。生物埂各植被类型下土壤发生分离的临界剪切力τ_c表现为τ_c麦冬(8.75 Pa)τ_c韭菜(6.47 Pa)τ_c对照(1.93 Pa),表明植被可增强网格式护坡生物埂土壤抵抗分离的能力。 相似文献
10.
黄土区原状土壤分离过程的水动力学机理研究 总被引：9，自引：6，他引：9
对土壤分离过程进行模拟是建立土壤侵蚀过程模型的基础。利用变坡实验水槽,在较大流量(0.5~2.0L/s)和坡度(8.8%~46.6%)范围内,系统研究了黄土区原状土壤分离过程的水动力学机理。研究结果表明:原状黄土的分离速率远小于扰动土的分离速率,因此,用原状土研究土壤侵蚀机理是十分必要的;土壤分离速率随着流量和坡度的增大而增大,但增大的形式稍有差异,可以用流量和坡度的幂函数准确模拟土壤分离速率(R2=0.95);用平均流速可以对土壤分离速率进行比较准确的模拟和估算;受径流输沙和土样扰动的影响,国内外扰动土样的土壤可蚀性参数与原状黄土的研究成果差异显著;在水流剪切力、单位水流功率和水流功率3个国际上流行的用于模拟土壤分离过程的水动力学参数中,水流功率与土壤分离速率间的关系最为密切,从而表明土壤侵蚀过程受水流能量大小的控制。 相似文献
11.
《Land Degradation \u0026amp; Development》2017,28(5):1496-1505
Soil erosion from cropland is a primary cause of soil degradation in the hilly red soil region of China. Soil characteristics and the resistance of soil to erosion agents can be improved with appropriate management practices. In this study, hydraulic flume experiments were conducted to investigate the effects of five management practices [manure fertilizer (PM), straw mulch cover (PC), peanut–orange intercropping (PO), peanut–radish rotation (PR) and traditional farrow peanut (PF)] on soil detachment. Based on the results, three conservation management practices (PC, PM and PO) increased the resistance of soil to concentrated flow erosion. The rill erodibility of different treatments was ranked as follows: PC (0·001 s m−1) < PM (0·004 s m−1) < PO (0·007 s m−1) < PF (0·01 s m−1) < PR (0·027 s m−1). The rill erodibility was affected by soil organic content, aggregate stability and bulk density. The soil detachment rate was closely correlated with the flow discharge and slope gradient, and power functions for these two factors were developed to evaluate soil detachment rates. Additionally, the shear stress, stream power and unit stream power were compared when estimating the soil detachment rate. The power functions of stream power and shear stress were equivalent, and both are recommended to predict detachment rates. Local soil conservation can benefit from the results of this study with improved predictions of erosion on croplands in the red soil region of China. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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降雨和径流条件下红壤坡面细沟侵蚀过程 总被引：13，自引：7，他引：6
为明确第四纪黏土发育红壤坡面侵蚀过程特征,采用人工模拟降雨和径流冲刷相结合试验,研究坡度、流量和降雨因素对坡面细沟侵蚀过程影响。结果表明:1)坡面侵蚀过程呈现明显阶段性,试验条件下侵蚀前3 min为层状面蚀为主的初始阶段,细沟出现后转变为细沟侵蚀为主的细沟发育阶段。降雨以及增加坡度和流量能加快细沟发育速度和侵蚀速率;2)各侵蚀阶段平均侵蚀速率关系为初始阶段细沟发育阶段细沟稳定阶段。初始阶段侵蚀速率对各水动力学参数响应关系为水流功率坡度水流剪切力单位水流功率=流速流量。细沟发育阶段平均侵蚀速率与水流功率、水流剪切力和坡度关系密切,而细沟稳定阶段侵蚀速率只与坡度和流量相关;3)水流功率是与初始阶段和细沟发育阶段关系最密切的水动力学参数,侵蚀初始阶段的层状面蚀、单独径流冲刷和降雨-径流作用下细沟侵蚀发生的临界水流功率分别为0.091、0.121、?1.691 N/(m·s)。试验在小尺度条件下初步揭示了红壤坡面细沟侵蚀过程特征,为南方红壤丘陵区土壤侵蚀预报模型和侵蚀防治提供理论参考。 相似文献
13.
黔中喀斯特地区不同地类土壤侵蚀研究 总被引：1，自引：0，他引：1
以贵州省贵阳市花溪区喀斯特地区为研究区,通过对土壤抗冲系数、崩解速率及可蚀性K值的测定,分析了不同地类土壤侵蚀的差异。结果表明:土壤抗冲系数大小的排序为林地(0.672 L.min/g)>灌丛地(0.571 L.min/g)>坡耕地(0.174 L.min/g),土壤崩解速率大小排序为林地(0.036 cm3/min)<灌丛地(0.039 cm3/min)<坡耕地(0.286cm3/min),土壤可蚀性K值则表现为坡耕地(0.249)<灌丛地(0.263)<林地(0.267),不合理的人类活动对土壤侵蚀造成了负面影响。 相似文献
14.
不同建植技术对露天煤矿排土场生态修复效果的影响及评价 总被引：2，自引：0，他引：2
为解决矿区排土场生态修复难和生态修复成本高的问题,提出了一种新的穴铺建植技术对排土场进行生态修复,并于2012—2015年期间选择4种建植技术对永顺煤炭有限公司矿区排土场开展生态修复工作。基于修复后（2015年）的植被生长状况和土壤改良效果,并通过对比分析的手段,对不同建植技术的生态修复效果进行了评价。结果表明:穴铺植生袋建植法（A）、旱梯田坡面建植法（B）、旱坡植生袋建植法（C）和沙柳围护建植法（D）4种不同建植技术中,在植被覆盖度方面表现为A（85%） > C（80%） > B（73%） > D（63%） > E（7%,裸地）;土壤容重方面表现为A（1.21 g/cm3） < C（1.27 g/cm3） < B（1.31 g/cm3） < D（1.43 g/cm3） < E（1.52 g/cm3）;土壤侵蚀模数方面表现为A[3 630 t/（km2·a）] < C[6 350 t/（km2·a）] < B[7 860 t/（km2·a）] < D[15 730 t/（km2·a）] < E[26 000 t/（km2·a）],均表明A技术在植被生长状况和土壤质地改良方面效果显著,有效解决了试验区人工建植植物群落稳定性差和水土流失量大等问题,成功完成了试验区的生态修复。穴铺植生袋建植技术在矿区排土场或类似区域的生态修复工程实践中具有良好的借鉴和参考作用。 相似文献
15.
模拟降雨条件下锥状工程堆积体侵蚀水动力特征 总被引：7，自引：6，他引：7
为了确定描述锥状工程堆积体坡面侵蚀动力过程较好的水力学参数,以赣北红土为主要试验材料,在人工模拟降雨条件下,系统地分析了水流剪切力、水流功率、单位水流功率以及过水断面单位能同坡面剥蚀率之间的关系。结果表明:1)除过水断面单位能外,其他各个水蚀因子无论是平均值还是瞬时值均能较好的描述坡面侵蚀动力过程;2)赣北红土工程堆积体坡面剥蚀发生的临界单位水流功率为6.8×10-3 m/s;工程堆积体坡面剥蚀发生的临界瞬时单位水流功率为3.8×10-3 m/s,由赣北红土与砾石混合而成的堆积体材料的可蚀性参数介于0.0053~0.0059 s2/m2之间,要比纯红土的可蚀性参数大20~30倍;4)瞬时过水断面单位能与剥蚀率之间相关性不密切(R2=0.130),故瞬时过水断面单位能不适合作为描述锥状工程堆积体坡面侵蚀动力过程的参数指标。4)在各个水蚀因子中,水流功率与剥蚀率相关性最好(R2=0.972),故认为水流功率是描述锥状工程堆积体侵蚀动力过程最好的水力学参数。 相似文献
16.
集中水流下土石混合崩积体坡面侵蚀水动力特征试验研究 总被引：5，自引：4，他引：1
为了探究土石混合崩积体坡面侵蚀的水动力学机理,采用室内放水冲刷试验,研究了不同流量(2,4,8,16L/min)和坡度(10°,20°,30°,40°)条件下4种土石混合崩积体(0,20%,40%,60%砾石质量百分数)坡面侵蚀的水动力学特征。结果表明:(1)在小坡度和小流量条件下,侵蚀率随砾石含量的增大而减小;当流量或者坡度增大时,侵蚀率随砾石含量的增加呈先减小后增大的规律;各土石混合物侵蚀率均能用坡度和流量的二元幂函数来表达。(2)水流剪切力、水流功率和单位水流功率与侵蚀率均呈线性函数关系,其中水流功率和水流剪切力可优先作为模拟土石混合崩积体坡面侵蚀的水动力学参数。(3)可蚀性参数及临界侵蚀动力随着砾石含量的增加而增加。研究结果可为进一步深化认识崩积体侵蚀机理提供参考。 相似文献
17.
黄土高原丘陵沟壑区经济作物欧李的水土保持功能 总被引：4，自引：1，他引：3
[目的]研究经济作物欧李在黄土高原丘陵沟壑区的水土保持功能,为当地推广欧李种植提供理论支撑。[方法]以山西省吕梁市柳林县4类试样样地为对象,对欧李种植区土壤持水性、团聚体水稳定性及抗蚀性进行研究。[结果](1)欧李种植区土壤容重明显低于其他样地土壤,其中阳坡欧李Ⅲ号区土壤容重最低,表层和亚表层分别为0.954,1.163g/cm3,容重与总孔隙度、毛管孔隙度呈极显著负相关。(2)欧李在黄土高原丘陵沟壑区适应性极强,通过种植可以显著改善土壤肥力。(3)欧李样地土壤0.25mm风干及水稳性团聚体、土壤团聚体平均重量直径及团聚体水稳性指数均远高于该地区传统水土保持植物样地和撂荒地样地的土壤,并且团聚体破坏率最低。(4)欧李样地土壤0—40cm土层平均可蚀性因子K值最低,对表层及亚表层土壤保护效果更好。(5)K值与黏粒和有机质含量呈极显著负相关,与粉粒含量呈极显著正相关,土壤质地决定土壤抗蚀性能。[结论]欧李在黄土高原丘陵沟壑区具有很好的适应性,不仅可以增加农民收入,更对提高当地水土保持能力,改善生态环境具有重要意义。 相似文献
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延河流域三种土壤可蚀性K值估算方法比较 总被引：2，自引：0，他引：2
土壤可蚀性因子K是表征土壤侵蚀作用的敏感指标。采用3种土壤可蚀性K值估算方法(Torri.D模型、EPIC模型、Shirazi公式法)对延河流域土壤可蚀性进行对比研究,以实测K值为依据,采用相关性分析和模型估算筛选出符合该区侵蚀特点的土壤可蚀性估算方法。结果表明:延河流域土壤中有机碳、黏粒、粉粒含量随植被覆盖度的变化由北向南逐渐增加,平均质量直径(D_(MW))表现为森林森林草原草原,K_(EPIC)和Kshirazi与D_(MW)呈正相关,而Torri.D模型估算K值(K_(Torri.D))与D_(MW)呈相反的变化趋势,即从草原到森林草原再到森林,土壤团聚体稳定性和抗侵蚀性逐渐增加。K_(Torri.D)的变化范围为0.068~0.147 5,高于真实K值(0.031 2~0.079 6),相比于其他两种方法,Torri.D模型平均绝对误差(MAE)、平均相对误差(MRE)和均方根误差(RMSE)更接近于0,而精度因子(Af)更接近1,具有更高的可信度,更加适用于延河流域土壤侵蚀敏感性评价和土壤流失量预测。 相似文献