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自然降雨特征和作物覆盖对三峡库区紫色土坡耕地产流产沙影响
1
作者 李建明 丁文峰 +4 位作者 冉文建 杨贺菲 梁增芳 童晓霞 孙宝洋 《农业工程学报》 北大核心 2025年第8期137-146,共10页
为探索解决三峡库区紫色土坡耕地侵蚀效应,该研究基于三峡库区腹地重庆万州付沟小流域6个标准径流小区(5个不同坡度作物覆盖小区,1个裸坡作对照)2021—2023年观测的108场自然降雨和径流小区产流产沙数据,利用K-mean聚类、Pearson相关分... 为探索解决三峡库区紫色土坡耕地侵蚀效应,该研究基于三峡库区腹地重庆万州付沟小流域6个标准径流小区(5个不同坡度作物覆盖小区,1个裸坡作对照)2021—2023年观测的108场自然降雨和径流小区产流产沙数据,利用K-mean聚类、Pearson相关分析等方法开展研究区降雨特征和坡面产流产沙对降雨和坡度的响应。结果表明:1)根据降雨量、降雨历时、降雨强度和最大30 min降雨强度4个特征指标,观测期内研究区降雨可划分为3种主要类型,A雨型(低频率、长历时、大雨量、小雨强)、B雨型(中频率、中历时、中雨量、中雨强)和C雨型(高频率、短历时、小雨量、大雨强),其中C雨型是研究区侵蚀性降雨的主要类型,诱发坡面侵蚀发生的临界降雨量、降雨强度和最大30 min降雨强度分别为6~21 mm、1.1~3.6 mm/h和1.2~7.6 mm/h;2)降雨量、降雨强度和最大30 min降雨强度对裸坡和作物覆盖试验小区产流均有显著影响(P<0.05),但坡面产沙仅与产流呈极显著相关(P<0.01),相同产流下,C雨型产沙量达到A雨型和B雨型的1.06~20.18倍;3)不同雨型对裸坡和作物覆盖试验小区产流产沙的贡献均呈现为C雨型>B雨型>A雨型,C雨型对坡面产流和产沙的贡献均值分别为48.19%和81.82%,作物覆盖试验小区相较于裸坡的产流量和产沙量分别减少61.67%和77.15%,降雨强度越大,坡度对产流产沙影响越小,且坡面侵蚀随坡度增大可能存在临界坡度在15°~25°之间。方差贡献率分析表明雨型对作物覆盖坡面产流产沙贡献均超过60%,其贡献达到坡度的2.60~5.05倍。试验结果表明在该研究区开展农业耕作过程中尤其要注重短历时、高强度降雨导致的侵蚀问题,结论可为研究区坡耕地水土流失综合治理提供参考。 展开更多
关键词 雨型 作物覆盖 坡度 产流产沙 水沙效益 三峡库区
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紫色土弃渣体坡面产流产沙对坡度和降雨强度的响应分析
2
作者 郭天雷 梅雪 +5 位作者 任顺华 石劲松 孙昆 魏建锋 王玉林 刘文祥 《水土保持研究》 北大核心 2025年第4期11-17,25,共8页
[目的]探究坡度和降雨强度对紫色土弃渣体坡面侵蚀特征的影响,为生产建设项目弃渣场规范设计及弃渣体坡面水土流失防治提供科学支撑。[方法]以金刚沱弃渣场弃渣体为研究对象,结合渝西水资源配置工程沿线降雨特征和弃渣场堆置特点,设计了... [目的]探究坡度和降雨强度对紫色土弃渣体坡面侵蚀特征的影响,为生产建设项目弃渣场规范设计及弃渣体坡面水土流失防治提供科学支撑。[方法]以金刚沱弃渣场弃渣体为研究对象,结合渝西水资源配置工程沿线降雨特征和弃渣场堆置特点,设计了2种坡比(1∶2.5,1∶2)和3种不同降雨强度(60,90,120 mm/h),开展紫色土弃渣体坡面侵蚀产流产沙试验。[结果]90,120 mm/h降雨强度下初始产流时间分别比60 mm/h降雨强度缩短了30.15%和56.62%,坡比1∶2的初始产流时间分别比坡比1∶2.5的缩短了8.45%和36.11%。坡比1∶2.5,1∶2的径流率达到稳定所需时间分别为20 min和10 min,两者累计径流量无显著差异。两种坡比坡面含沙率和产沙率在不同降雨强度下表现差异,累计产沙量大小顺序则表现为120 mm/h>90 mm/h>60 mm/h。坡度和降雨强度贡献分析表明,90,120 mm/h降雨强度条件下坡度的贡献率分别为28.57%和12.92%,90,120 mm/h降雨强度的贡献率分别为71.43%,87.08%。[结论]紫色土弃渣体坡面产流产沙受坡度和降雨强度的影响,其中降雨强度是主要影响因素。 展开更多
关键词 弃渣体 坡比 降雨强度 产流 产沙量
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坡面土层底部透水性和坡度对径流产沙特征的影响
3
作者 刘纪根 路良伟 +2 位作者 童晓霞 陈锦阳 郭雨辉 《长江科学院院报》 北大核心 2025年第2期62-68,90,共8页
坡面径流产沙过程作为山区暴雨洪水过程的重要组成部分,其变化规律及特征对完善山区暴雨洪水过程研究有重要意义。为明确山区坡面土层底部透水性和坡度对径流产沙特征的影响,采用室内人工模拟连续降雨试验方法,设计了坡顶薄坡底厚的试... 坡面径流产沙过程作为山区暴雨洪水过程的重要组成部分,其变化规律及特征对完善山区暴雨洪水过程研究有重要意义。为明确山区坡面土层底部透水性和坡度对径流产沙特征的影响,采用室内人工模拟连续降雨试验方法,设计了坡顶薄坡底厚的试验土槽,选取官山河流域土壤作为试验用土,研究并总结了不同坡度条件下土质坡面的径流变化规律及土壤侵蚀规律。结果表明:①土槽坡度为5°和25°时,地表径流产流率随雨强增大而增大,且均呈现底部不透水侧产流量大于底部透水侧的规律;坡度为15°时,地表径流产流率呈现波动上升趋势,不同底部透水性土槽的地表径流产流量差异不大。②单场降雨条件下壤中流产流率随产流时间增加呈现增加趋势,各坡度之间壤中流产流率变化规律差异较大,但基本呈现出底部不透水土槽的壤中流产流量大于底部透水侧的;坡度为5°时壤中流产流率与地表径流产流率呈负相关关系,坡度为25°时则为正相关关系。③坡面地表流速随降雨强度增大而增大,坡度为5°和15°时不透水侧流速明显大于透水侧,坡度25°时流速差异不大。④不同坡度条件下,坡面侵蚀主要在第2场降雨和第3场降雨产生;坡度为5°和25°时不透水侧坡面侵蚀速率远大于透水侧,15°时呈现交替波动趋势。 展开更多
关键词 雨强 坡度 基岩渗透性 产流产沙 连续降雨
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植被覆盖和坡度对铁尾矿边坡产流产沙的影响
4
作者 海龙 樊国莉 +1 位作者 赵亚波 王嘉瑞 《水土保持研究》 北大核心 2025年第4期124-130,共7页
[目的]研究灌草混合植被覆盖度和坡度对铁尾矿砂坡面产流产沙的影响,揭示降雨对铁尾矿砂坡面的水土流失发生规律,为铁尾矿边坡水土流失治理与生态恢复提供理论依据。[方法]采用人工模拟降雨试验,分析了不同植被覆盖度(30%,60%,90%)、坡... [目的]研究灌草混合植被覆盖度和坡度对铁尾矿砂坡面产流产沙的影响,揭示降雨对铁尾矿砂坡面的水土流失发生规律,为铁尾矿边坡水土流失治理与生态恢复提供理论依据。[方法]采用人工模拟降雨试验,分析了不同植被覆盖度(30%,60%,90%)、坡度(20°,25°)和降雨强度(60 mm/h,120 mm/h)下坡面侵蚀的产流、产沙规律及相关关系。[结果]相同降雨强度下,灌草混合植被覆盖度的增加可有效延缓铁尾矿砂坡面的径流起始时间,坡面径流率及土壤侵蚀率随植被覆盖度的增加而减小,且植被覆盖度越高,径流率及侵蚀率波动的范围越小,侵蚀过程越稳定,而坡度对径流产沙的影响与植被覆盖度相反。累积产沙量随累积径流量的增加而增加,二者呈幂函数关系(R2>0.96)。[结论]对于铁尾矿坡面而言,增加地表植被覆盖度可以有效减少径流产沙量,有效防治边坡水土流失。 展开更多
关键词 铁尾矿坡面 人工模拟降雨试验 植被覆盖度 坡度 产流产沙
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差异雨型下水土保持措施对紫色土坡面产流产沙的影响
5
作者 郑宇 李力 丁文峰 《长江科学院院报》 北大核心 2025年第6期87-93,101,共8页
明确不同雨型条件下紫色土坡面产流产沙对水土保持措施的响应特征可为评估紫色土水土保持措施效益提供理论依据。基于紫色土区10个不同水土保持措施径流小区的37场降雨的产流产沙数据,采用K-Means聚类方法,依据平均雨强(I_(ave))、最大3... 明确不同雨型条件下紫色土坡面产流产沙对水土保持措施的响应特征可为评估紫色土水土保持措施效益提供理论依据。基于紫色土区10个不同水土保持措施径流小区的37场降雨的产流产沙数据,采用K-Means聚类方法,依据平均雨强(I_(ave))、最大30 min雨强(I_(30))、降雨历时(T)、降雨侵蚀力(R_(r))指标划分降雨类型,分析不同雨型和水土保持措施对坡面产流产沙的影响。结果表明:①37场降雨可划分为5种雨型,包括Ⅰ型(弱侵蚀、小雨强、长历时)、Ⅱ型(中弱侵蚀、中小雨强、中长历时)、Ⅲ型(中侵蚀、中雨强、中历时)、Ⅳ型(中强侵蚀、中大雨强、中短历时)、Ⅴ型(强侵蚀、大雨强、短历时),其中Ⅲ型为引起坡面水土流失的主要雨型,该雨型导致的产流量和产沙量分别是另外4种雨型的1.2~6.4倍和2.7~19.4倍。②农地窄面埂沟梯地种植和台地种植分别在小雨型(Ⅰ、Ⅱ型)和大雨型(Ⅳ、Ⅴ型)条件下减流效益最佳,主要是由于梯地能有效拦截低雨强、小雨量降雨的径流泥沙,而在大雨量、高雨强的降雨条件下,梯地易蓄满,台地能更有效拦截径流泥沙;其次,林地隔离草带在Ⅰ型降雨条件下的减流效益最佳,主要是由于草带能有效减缓其径流流速,促进下渗和泥沙沉积。研究结果可为进一步明确紫色土区的降雨-水沙关系提供依据。 展开更多
关键词 紫色土 雨型 产流产沙 水土保持措施 径流小区
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密云水库上游侵蚀性降雨特征及水保措施对坡面水土流失的影响
6
作者 王玥欢 颜婷燕 +4 位作者 魏商 赵娅娜 徐发军 王云琦 程金花 《水土保持研究》 北大核心 2025年第3期45-54,共10页
[目的]探索密云水库上游降雨类型和不同水保措施对水土流失的影响规律,为该研究区水土流失防治提供科学依据。[方法]基于石匣坡面径流场2014—2022年92次侵蚀性降雨实测数据,应用聚类分析、方差分析等方法,进而揭示侵蚀性降雨下不同措... [目的]探索密云水库上游降雨类型和不同水保措施对水土流失的影响规律,为该研究区水土流失防治提供科学依据。[方法]基于石匣坡面径流场2014—2022年92次侵蚀性降雨实测数据,应用聚类分析、方差分析等方法,进而揭示侵蚀性降雨下不同措施的水土保持效益。[结果](1)研究区2014—2022年共观测到92次侵蚀性降雨事件,年均侵蚀性降雨量为311.27 mm,侵蚀性降雨主要集中在7月和8月。(2)基于K-均值聚类分析,研究区侵蚀性降雨可划分为3类:Ⅰ雨型(长历时、大雨量、小雨强)、Ⅱ雨型(短历时、小雨量、大雨强)、Ⅲ雨型(中历时、中雨量、中雨强)。Ⅱ雨型发生频次最高。(3)不同措施小区的水土保持效益有所差异。在相同的降雨条件下,与裸地相比,高覆盖度草地(苜蓿)、鱼鳞坑(侧柏)、土坎梯田(玉米)小区水土保持效益最佳;而耕作措施小区没有起到减流减沙的效果,反而加剧了水土流失的发生。(4)各措施小区产沙量与最大30 min雨强呈一定的正相关,产流量与降雨侵蚀力呈一定的正相关,但与降雨历时、平均降雨强度的相关性不显著。[结论]最大30 min雨强和降雨侵蚀力是影响该区域不同水保措施坡面产流产沙的关键指标。高覆盖度植被措施和多种措施相结合的配置模式是减少坡面水土流失的有效措施,因此要因地制宜、合理布设水土保持措施配置,达到水土保持效益的最大化。 展开更多
关键词 水保措施 侵蚀性降雨 产流产沙
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东北黑土区不同坡长条件下融雪侵蚀中的水沙迁移过程
7
作者 宋子豪 韩玉国 王晓学 《水土保持学报》 北大核心 2025年第3期34-40,共7页
[目的]为研究东北黑土区横垄坡耕地的融雪侵蚀特征及其影响因素,通过选择黑龙江省牡丹江市麻花沟小流域内相同坡度不同坡长坡耕地进行融雪过程观测,探讨不同坡长径流小区融雪侵蚀特征及变化规律。[方法]在春季融雪期间,研究3种坡长(5、2... [目的]为研究东北黑土区横垄坡耕地的融雪侵蚀特征及其影响因素,通过选择黑龙江省牡丹江市麻花沟小流域内相同坡度不同坡长坡耕地进行融雪过程观测,探讨不同坡长径流小区融雪侵蚀特征及变化规律。[方法]在春季融雪期间,研究3种坡长(5、20、100 m)横垄坡耕地的融雪侵蚀过程,分析融雪期间雪深、径流率、含沙量,以及径流总量和泥沙量的变化过程。[结果]1)积雪深度在融雪期间呈现明显的下降趋势,在融雪中期下降较快,在融雪初期与融雪末期下降相对缓慢,5、20、100 m坡长完全融化时间分别为5、6、6 d。2)融雪过程中,100 m坡长每日在9:30左右开始产流,17:30左右停止产流;5、20 m坡长产流时间较晚1 h左右,产流结束时间提前1 h左右。5、20、100 m坡长累计产流时间分别为5、6、7 d。各坡长径流率和含沙量呈先增大后减小的趋势,径流率和含沙量随着坡长的增加而增加,且含沙量峰值相对于径流率滞后约0~2.0 h。3)在融雪过程中,日径流总量和泥沙量大小为100 m>20 m>5 m,各小区径流总量和泥沙量变化呈先增大后减小的趋势。[结论]在融雪过程中,不同坡长条件下积雪深度、产流产沙过程变化规律相似。产流时间、坡面径流率、含沙量、径流总量和泥沙量均随着坡长的增加而增加。对不同坡长条件下横垄坡耕地融雪侵蚀过程的研究,可为东北黑土区坡耕地水土流失的治理提供一定的理论依据。 展开更多
关键词 融雪过程 产流时间 融雪速率 泥沙量 东北黑土区
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椰纤维网对工程堆积体坡面冲刷特征的影响
8
作者 令狐克蕤 唐丽霞 +4 位作者 王一民 路杨 张曾亮 冉奎 韩珍 《农业工程学报》 北大核心 2025年第6期128-136,共9页
为探讨椰纤维网防护工程堆积体坡面在水力冲刷作用下的减流减沙效益,采用模拟径流冲刷试验,研究不同上方来水流量(1.4、2.0、2.6、3.2 L/min)和不同孔径(5和10 cm)椰纤维网苫盖下的工程堆积体坡面产流产沙规律、水动力学特性及径流冲刷... 为探讨椰纤维网防护工程堆积体坡面在水力冲刷作用下的减流减沙效益,采用模拟径流冲刷试验,研究不同上方来水流量(1.4、2.0、2.6、3.2 L/min)和不同孔径(5和10 cm)椰纤维网苫盖下的工程堆积体坡面产流产沙规律、水动力学特性及径流冲刷细沟形态特征。结果表明:1)10 cm孔径网使坡面初始产流时间延长11~27 s,5 cm孔径网则延长35~41 s。10 cm孔径网使地表径流量显著降低10.21%~15.65%,5 cm孔径网显著降低12.12%~20.73%;10 cm孔径网使产沙量显著降低25.20%~33.64%,5 cm孔径网则显著降低42.58%~73.06%。2)铺网明显增大阻力系数,降低水流流速、径流剪切力和径流功率,减小坡面冲沟和跌坎的规模与连通性,增强减流减沙效益。5 cm孔径相较于10 cm孔径水沙拦截能力更强。3)铺网条件下,平均沟宽与地表径流量、产沙量均存在显著的线性关系(P<0.05)。产流方面,5 cm网的拟合斜率(24.25)大于10 cm(19.15)和裸坡(14.43),表明5 cm网减流效益优于10 cm网;产沙方面,虽然5 cm网的拟合斜率(0.70)介于10 cm(0.66)与裸坡(0.74)之间,但5 cm网和10 cm网的拟合交点为x=33.75,表明在细沟侵蚀阶段,5 cm网减沙效益优于10 cm网。椰纤维网通过其空隙结构和网格化布局在坡面减流减沙中发挥有效作用。椰绳内部空隙结构滞留径流泥沙,减小径流动能,稳定坡面,抑制侵蚀沟扩展;网格化布局均匀分散淤积泥沙,形成小土埂,延缓流速,促进水分入渗,有效降低土壤侵蚀。研究结果可为生产建设项目工程堆积体坡面水土流失防治措施综合布设提供科学的数据支撑,也为工程堆积体临时防护措施的选择提供参考。 展开更多
关键词 堆积体 椰纤维网 冲刷 产流产沙
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工程陡坡水蚀特征对植被密度响应的降雨试验
9
作者 郭锐 张鹏 +3 位作者 李黎 李季孝 刘海波 吴光耀 《人民长江》 北大核心 2025年第3期184-190,229,共8页
工程建设扰动地表、破坏原地貌,易诱发水土流失,而植被种植是恢复工程扰动区域生态的重要手段之一。在野外调查基础上,开展了模拟降雨试验,以裸坡为对照,分析了百喜草(Paspalum notatum Flugge,PF)在2种种植密度(PF10,10 cm×10 cm;... 工程建设扰动地表、破坏原地貌,易诱发水土流失,而植被种植是恢复工程扰动区域生态的重要手段之一。在野外调查基础上,开展了模拟降雨试验,以裸坡为对照,分析了百喜草(Paspalum notatum Flugge,PF)在2种种植密度(PF10,10 cm×10 cm;PF20,20 cm×20 cm)条件下对工程陡坡(28°)产流产沙特征以及水沙效益的影响。结果表明:①1.0,1.5,2.0 mm/min降雨强度下PF20地表径流发生时间比裸坡提前61.81%,0.88%,19.38%,而PF10在降雨强度1.5 mm/min和2.0 mm/min时起到延缓径流发生的效果,滞后效益分别达到76.61%和237.21%。②裸坡3种降雨强度下的平均产流率是PF10的3.23,4.55,1.28倍,降雨强度1.0 mm/min和1.5 mm/min下,裸坡平均产流率是PF20的1.10倍和1.27倍,但在降雨强度为2.0 mm/min时,PF20的平均产流率达到裸坡的1.08倍;在降雨强度≤1.5 mm/min时植被可显著减少陡坡侵蚀,但在降雨强度为2.0 mm/min时在产流中后期出现植被陡坡侵蚀大于裸坡,但总体上3种降雨强度下裸坡平均产沙率分别达到PF20的7.83,2.86,1.24倍,是PF10的23.01,6.98,3.13倍。③PF20和PF10的平均减沙效益分别为57.26%和83.11%,平均减流效益分别为7.08%和56.22%,PF10的减流和减沙效益分别是PF20的7.94倍和1.45倍。方差贡献率分析表明降雨强度对工程陡坡累计产流量和累计产沙量的贡献率是植被密度的7.18倍和4.31倍,但植被密度的调控产沙效果高于产流。研究结果可为工程扰动边坡开展植被生态修复提供科学指导。 展开更多
关键词 工程陡坡 植被密度 产流产沙 减水减沙 模拟降雨
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工程堆积体产流产沙及水沙效益对植被近地表特征的响应 被引量：3
10
作者 李建明 陈兰 +4 位作者 任洪玉 孙蓓 杨贺菲 熊怡 孙宝洋 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期142-151,共10页
针对陡坡工程堆积体水土流失严重的问题,通过野外模拟降雨试验开展植被不同近地表特征对堆积体产流产沙和蓄水减沙效益特征影响的定量研究。选择土石混合堆积体(10%砾石质量分数,坡度30°)作为工程侵蚀下垫面的典型代表,并以裸坡(ba... 针对陡坡工程堆积体水土流失严重的问题,通过野外模拟降雨试验开展植被不同近地表特征对堆积体产流产沙和蓄水减沙效益特征影响的定量研究。选择土石混合堆积体(10%砾石质量分数,坡度30°)作为工程侵蚀下垫面的典型代表,并以裸坡(bare slope,BS)为对照,定量分析了植被在3种近地表特征条件下(完整植株(intact grass,IG),不含叶(not leaf,NL),只含根系(only root,OR)对堆积体产流产沙特征和蓄水减沙效益影响。结果表明:1)植被在IG条件下延缓坡面径流发生使其较BS滞后,效益达50.74%~188.98%,但不完整植被(NL、OR)会加速径流发生使其较BS提前2.19%~70.12%;2)植被在NL和OR下的瞬时径流率比IG增大0.20%~185.58%,在降雨强度1.8 mm/min的瞬时径流率甚至比BS高1.20%~169.10%;植被在IG和NL条件下瞬时侵蚀速率比BS减少0.91%~98.71%,但在降雨强度达到1.8 mm/min时OR条件下甚至增大侵蚀使其比BS高6.76%~75.63%;3)随降雨强度增大,植被在NL和OR条件下的减沙效益由95.18%和68.31%分别递减至46.58%和-68.13%,但对IG下的减沙效益影响小(效益差异<2%),平均蓄水效益随降雨强度增大而减小。不同堆积体水沙呈显著线性相关(R^(2)在0.40~0.88),且径流率达到4 L/min会显著改变植被对堆积体坡面防护效益。提出开展堆积体生态修复时选择冠层丰富的植被,同时要避免外部因素对植被造成损害。研究结果对于揭示植被防护扰动边坡侵蚀机制具有重要意义,可为堆积体植被修复提供实践指导。 展开更多
关键词 植被 侵蚀 堆积体 近地表特征 径流产沙 蓄水减沙
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秸秆和生物炭对紫色土坡耕地产流产沙与氮素流失的影响 被引量：1
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作者 张伟 曾凤铃 +2 位作者 邹玉霞 赵一凡 张卫华 《水土保持研究》 CSCD 北大核心 2024年第4期20-27,共8页
[目的]探究不同添加量的秸秆和生物炭对紫色土坡耕地的具体改良效果,从而为合理防治三峡库区水土流失提供理论参考。[方法]采用人工模拟降雨的方法,以裸坡为对照,研究了紫色土中添加水稻秸秆(施用量4,7,10 t/hm^(2))和生物炭(含量13,39,... [目的]探究不同添加量的秸秆和生物炭对紫色土坡耕地的具体改良效果,从而为合理防治三峡库区水土流失提供理论参考。[方法]采用人工模拟降雨的方法,以裸坡为对照,研究了紫色土中添加水稻秸秆(施用量4,7,10 t/hm^(2))和生物炭(含量13,39,65 t/hm^(2))对紫色土坡耕地产流产沙与氮素流失的影响。[结果](1)高强度降雨条件下,紫色土混掺生物炭加快了坡面产流进程,而施加碎混秸秆能延长起始产流时间、削减产流速率;(2)紫色土添加生物炭后累积产沙量较对照增加了0.64%~66.29%,而施加碎混秸秆后减少了42.58%~70.27%,且施加碎混秸秆对坡面产沙的抑制效应远强于对坡面产流的控制作用;(3)地表径流中氮素流失过程以NO-3-N为主,且TN,NO-3-N和NH+4-N的流失量和养分流失模数整体表现为生物炭处理最大,碎混秸秆处理最小。[结论]紫色土坡耕地施加碎混秸秆能促渗阻流、有效控制水土及养分流失,而短期施加生物炭可能会产生负面影响。 展开更多
关键词 生物炭 紫色土 产流产沙 氮素流失
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小浪底水库降水排沙对其下游河床演变的影响
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作者 申冠卿 张原锋 +1 位作者 王平 张广明 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期927-937,共11页
为充分认识水库排沙对其下游河床演变及防洪的影响,基于2018—2020年黄河水沙观测资料,研究了小浪底水库排沙期黄河下游河道泥沙输移规律、排洪“瓶颈”河段与宽河段泥沙空间调整及洪水前后水沙关系变化。结果表明:2018—2020年6场洪水... 为充分认识水库排沙对其下游河床演变及防洪的影响,基于2018—2020年黄河水沙观测资料,研究了小浪底水库排沙期黄河下游河道泥沙输移规律、排洪“瓶颈”河段与宽河段泥沙空间调整及洪水前后水沙关系变化。结果表明:2018—2020年6场洪水共排沙10.911亿t,下游河道淤积比为58.0%~84.2%,明显大于1965—1999年与之来沙系数相近的洪水,泥沙淤积以粗沙占比最大,粗沙、中沙及细沙占比分别为44.4%、29.0%和26.6%;淤积主要集中在花园口以上河段,占比为79.1%,花园口—高村、高村—艾山段占比分别为15.9%和3.5%,花园口以上富余的河槽容积对暂滞泥沙发挥了有效作用,洪水期淤积物一般在排沙后当年或之后1~2 a内可被冲走,对河道排洪基本无影响;洪水期悬沙与床沙相互交换,悬沙沿程变细,洪水过后花园口站床沙细化较明显。水库洪水期相机排沙改善了洪水后水沙关系,提高了水资源利用效率。研究成果丰富了多沙河流修建水库对下游河床演变影响的认识,为河道防洪及水库水沙调控提供了技术支撑。 展开更多
关键词 河床演变 水库排沙 泥沙输移 水沙关系 黄河下游
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碎石含量对三峡库区坡耕地土壤氮磷流失特征的影响 被引量：3
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作者 赵冰琴 胡鑫凯 +5 位作者 高儒章 施伟豪 张兴凤 朱万庆 夏振尧 许文年 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期127-137,共11页
坡耕地是三峡库区水土流失的主要来源,导致土壤养分的损失,严重影响库区生态环境建设与社会经济可持续发展。库区坡耕地土壤浅薄化和砾质化特征明显,但目前对含碎石坡耕地土壤侵蚀和养分流失特征的研究尚不多见。该研究通过设置3个降雨... 坡耕地是三峡库区水土流失的主要来源,导致土壤养分的损失,严重影响库区生态环境建设与社会经济可持续发展。库区坡耕地土壤浅薄化和砾质化特征明显,但目前对含碎石坡耕地土壤侵蚀和养分流失特征的研究尚不多见。该研究通过设置3个降雨梯度(60、90、120 mm/h)和4种碎石含量(0、10%、20%、30%),开展人工模拟降雨试验,分析各试验条件下含碎石土壤产流产沙和氮磷流失特征。结果表明:1)碎石主要通过改变土壤结构以增大产流产沙量来促进氮磷流失,而对相应流失速率与流失浓度的变化规律影响较小,不同碎石含量下泥沙产量的变异系数更高,且泥沙中不同碎石含量下的氮磷流失量显著性差异更强(P<0.05);2)泥沙中累计磷流失量略微大于氮流失量,有效磷几乎不随泥沙流失,有效氮约占全氮流失量的15%;径流中氮素流失量几乎为磷素的10倍且以有效氮为主,占总氮流失量的75%,有效磷占总磷流失量的25%;3)不同碎石含量下有效氮流失规律大致相同,径流中硝态氮约占有效氮流失量的70%,而泥沙中则以铵态氮为主,约占65%;4)不同碎石含量下土壤中氮磷元素均以随侵蚀产沙流失为主,累计产沙量与氮磷元素随侵蚀产沙流失量均在20%碎石含量下达到极大值,10%碎石含量下流失量相对较小,因此泥沙库区坡耕地氮磷流失防治应以减少侵蚀产沙为主,注意大雨暴雨多发季节的水质监测与施肥控制。同时可对土中碎石进行清除使其保持在不高于10%水平。研究结果可为三峡库区含碎石坡耕地水土流失防治和氮磷流失治理提供科学参考。 展开更多
关键词 土壤 侵蚀 碎石含量 雨强 产流产沙 氮磷流失 回归分析
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递增式连续降雨条件下典型山区坡面径流产沙水动力学特征 被引量：1
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作者 童晓霞 崔远来 +4 位作者 邵东国 李建明 张冠华 路良伟 刘纪根 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期88-97,共10页
山区复杂的下垫面条件导致了山区小流域水文响应过程的复杂性,山区坡面作为山区小流域水文响应的基本单元,研究其不同下垫面条件下径流产沙水动力特征具有重要意义。为明晰山区坡面不同下垫面条件下径流水沙水动力特征,该研究选用官山... 山区复杂的下垫面条件导致了山区小流域水文响应过程的复杂性,山区坡面作为山区小流域水文响应的基本单元,研究其不同下垫面条件下径流产沙水动力特征具有重要意义。为明晰山区坡面不同下垫面条件下径流水沙水动力特征,该研究选用官山河小流域作为研究对象,基于室内模拟递增式连续降雨试验方法,研究了坡度、土层厚度分布和土层底部透水性等山区坡面下垫面特性共同作用下的坡面径流产沙水动力学特征。结果表明:1)连续降雨条件下,雷诺数、水流剪切力和径流功率随着产流时间和雨强增加呈现增加趋势,Darcy-Weisbach阻力系数呈降低趋势。2)雨强增加使雷诺数均值和径流功率均值显著增加(P<0.05),设计雨强60、90、120 mm/h时的雷诺数均值、径流功率均值分别比30 mm/h的雷诺数均值、径流功率均值增加了130%、276%、366%和171%、328%、435%;坡度增加使水流剪切力均值和径流功率均值显著增加(P<0.05),坡度15°、25°的水流剪切力均值分别比坡度5°的增加了135%和187%,坡度15°、25°的径流功率均值分别比坡度5°的均值增加了224%和357%;土层厚度分布对阻力系数均值和土层底部透水的雷诺数均值、径流功率均值有显著影响(P<0.05),土层底部透水性仅对土层厚度分布为上薄下厚的雷诺数均值和水流剪切力均值有显著影响(P<0.05)。3)雨强是影响坡面产流产沙水动力特征的主导因素,对雷诺数的方差贡献率高达83.11%,水流剪切力主要受到雨强和坡度的影响,累计贡献率达67.64%,径流功率主要受到雨强和坡度的影响,累计贡献率达80.58%。在单一雨强条件下,坡度和土层厚度分布是影响水动力参数的主要因素,土层厚度分布和坡度的交互作用、土层底部透水性和土层厚度分布的交互作用对水动力参数也有一定影响。因此,在研究坡面产流产沙规律时,除考虑雨强和坡度外,还应兼顾考虑土层厚度分布和土层底部透水性及其交互作用的影响。该研究结果可为山区坡面复杂下垫面条件下的坡面产流产沙机理提供一定的理论支撑,并为改进山区小流域水文过程分布式模拟提供参数率定依据。 展开更多
关键词 降雨 坡度 侵蚀 土层厚度分布 土层底部透水性 径流 产沙 水动力参数
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鲁中南山区侵蚀性降雨及典型作物对坡面产流产沙影响研究 被引量：9
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作者 张哲 方政 +4 位作者 董智 吴其聪 潘嘉琛 刘超 安淳淳 《西南大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期69-76,共8页
为研究降雨量、降雨历时、降雨强度等降雨因素及典型作物对坡面产流产沙的影响,基于K-均值聚类分析法对山东省泰安市东周小流域2014-2020年77次侵蚀性降雨进行分类,并进一步分析不同降雨类型下不同作物产流产沙特征及对各降雨指标的响应... 为研究降雨量、降雨历时、降雨强度等降雨因素及典型作物对坡面产流产沙的影响,基于K-均值聚类分析法对山东省泰安市东周小流域2014-2020年77次侵蚀性降雨进行分类,并进一步分析不同降雨类型下不同作物产流产沙特征及对各降雨指标的响应.结果表明:①研究区侵蚀性降雨可以分为Ⅰ型(小雨量、短历时、大雨强)、Ⅱ型(大雨量、长历时、小雨强)、Ⅲ型(中雨量、中历时、小雨强)3类.各降雨频率为67.53%,3.9%,28.57%,占研究期内总降雨量的44.2%,14.02%,41.78%.②各径流小区产流和土壤流失量从大到小依次为大豆、裸地、地瓜、花生,花生和地瓜对径流和泥沙的削减效果相对较好.在Ⅱ型条件下,各小区产流产沙量最大,Ⅲ型次之,Ⅰ型最小;但当Ⅰ型和Ⅲ型雨频率较高时,产流产沙量也较大.③对坡面产流产沙影响最大的因素为降雨量,当作物种类不同时,影响次之的因素有所差别.径流对降雨因素的响应程度高于土壤流失量,控制产流发生可在一定程度上有效降低土壤流失量. 展开更多
关键词 侵蚀性降雨 典型作物 产流 产沙 鲁中南山区
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横坡垄作对坡耕地产流产沙及氮磷养分流失过程影响研究 被引量：5
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作者 陆淑宁 李荣融 +1 位作者 姚冲 吴发启 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1271-1283,共13页
横坡垄作是一种常见的水土保持耕作措施,它通过增大坡面拦蓄和入渗能力,进而影响坡面土壤侵蚀过程。为揭示黄土坡耕地养分流失特征,通过人工模拟降水试验,利用投影面积为4.5 m×1.5 m的径流小区,设计降雨强度(90 mm·h-1)、5个... 横坡垄作是一种常见的水土保持耕作措施,它通过增大坡面拦蓄和入渗能力,进而影响坡面土壤侵蚀过程。为揭示黄土坡耕地养分流失特征,通过人工模拟降水试验,利用投影面积为4.5 m×1.5 m的径流小区,设计降雨强度(90 mm·h-1)、5个地表坡度(3°、5°、10°、15°、20°)以及横坡垄作和平整坡面两种坡面处理,探究横坡垄作对不同坡度坡耕地产流产沙特性及其携带的氮磷养分流失情况。结果表明:(1)坡面坡度小于20°时,横坡垄作能明显降低降雨过程中坡面的产流产沙量,产流量和产沙量最大分别可降低95%和99%;而当坡度增大至20°时,横坡垄作坡面发生断垄,横坡垄作对径流和泥沙的控制效应随之减弱,产流和产沙量会接近或大于平整坡面。(2)横坡垄作对养分流失浓度的影响较小,但对养分流失量具有明显影响。坡面坡度小于20°时,横坡垄作具有较好的控制坡面养分流失量的效果;当坡度增大至20°时,横坡垄作控制养分流失的作用减弱。径流中全氮的流失量始终大于全磷的流失量;除横坡垄作10°坡面外,泥沙中全磷的流失量均大于全氮的流失量。(3)坡面养分流失量主要由坡面径流量和泥沙量决定。径流养分流失率和产流速率、泥沙养分流失率和产沙速率满足线性正相关关系。横坡垄作对径流和泥沙中养分减少效益分别可以达到45%~100%、59%~100%。整体而言,横坡垄作是控制坡面土壤侵蚀及减少养分流失的一种有效方法。 展开更多
关键词 横坡垄作 坡度 产流产沙 养分流失
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表层土壤结构对红壤坡耕地产流及产沙过程的影响 被引量：6
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作者 张紫薇 赵文俊 +5 位作者 李奇 马一淳 田亮 杨广勇 李忠武 刘窑军 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期434-444,共11页
针对南方红壤区坡耕地水土流失严重与表层结构退化的现状,采用室内模拟降雨的方法,分析表层土壤结构和雨强对降雨再分配、坡面产流及产沙过程的影响。结果表明:(1)表层土壤结构显著改变降雨的再分配过程,深耕作层可以降低地表径流比例,... 针对南方红壤区坡耕地水土流失严重与表层结构退化的现状,采用室内模拟降雨的方法,分析表层土壤结构和雨强对降雨再分配、坡面产流及产沙过程的影响。结果表明:(1)表层土壤结构显著改变降雨的再分配过程,深耕作层可以降低地表径流比例,增加壤中流比例,60和90 mm·h^(-1)雨强下,随耕作层深度增加,地表径流平均比例依次为70.5%,62.9%和56.8%,壤中流平均比例依次提升为7.1%,12.3%和18.1%;(2)土壤流失率随雨强增加而增大,90 mm·h^(-1)雨强下土壤流失率为60 mm·h^(-1)雨强下的4.4倍,土壤流失率随耕作层深度增加而显著减小,依次为36.8、21.1和13.1 g·m^(-2) min^(-1);(3)雨强和表层土壤结构显著影响坡面侵蚀形态的演变,随耕作深度增加坡面侵蚀由细沟侵蚀逐渐转变为面蚀。表层土壤结构显著改变坡耕地降雨-径流关系和侵蚀过程,合理增加耕作层深度,对降低地表侵蚀、促进土壤水分的深层下渗、增加土壤深层持水量具有积极作用。 展开更多
关键词 土壤结构 产流 产沙 壤中流 红壤坡耕地
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滇西蒲缥河流域侵蚀性降雨及产流产沙特征研究 被引量：1
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作者 符彪 梁启斌 +1 位作者 马建刚 潘阳 《西南林业大学学报（自然科学）》 CAS 北大核心 2024年第3期121-129,共9页
采用径流小区观测法获取蒲缥河流域2018—2022年的降雨及水土流失数据,利用判别聚类法对侵蚀性降雨进行分类识别。结果表明:研究区月降雨量和侵蚀性降雨量随时间的变化呈先增后减的趋势,表现为单峰型,雨季是研究区防治水土流失的关键时... 采用径流小区观测法获取蒲缥河流域2018—2022年的降雨及水土流失数据,利用判别聚类法对侵蚀性降雨进行分类识别。结果表明:研究区月降雨量和侵蚀性降雨量随时间的变化呈先增后减的趋势,表现为单峰型,雨季是研究区防治水土流失的关键时期,其侵蚀性降雨量占总量的86.89%;研究区侵蚀性降雨类型主要有3种,其中Ⅰ型降雨特征为高频率、中雨量、短历时、中雨强,Ⅱ型降雨特征为中频率、中雨量、中历时、小雨强,Ⅲ型降雨特征为低频率、大雨量、长历时、小雨强;Ⅰ型降雨产流产沙量远大于Ⅱ和Ⅲ型降雨,是引起蒲缥河流域坡面水土流失的主要雨型,且不同土地利用类型下,坡面产流产沙量以裸地和橘子地最为明显;研究区各降雨影响因子对不同土地利用类型径流深和产沙量的影响存在较大差异,影响程度总体表现为降雨侵蚀力最大,其次为降雨量和I30,平均降雨强度和降雨历时最小。滇西蒲缥河流域侵蚀性降雨主要发生在雨季,雨型及下垫面是影响坡面产流产沙特征的主要因素,植被的高覆盖率和实施沟垄耕作是减少研究区坡面产流产沙的有效措施。 展开更多
关键词 降雨量 侵蚀性降雨 产流产沙 蒲缥河流域
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连续降雨条件下工程堆积体产流产沙对砾石含量的响应 被引量：1
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作者 王子吟 魏育超 +2 位作者 李镇 骆汉 谢永生 《水土保持通报》 CSCD 北大核心 2024年第2期91-100,共10页
[目的]探究连续降雨条件下不同砾石含量对陕北沙壤土上方有来水工程堆积体坡面产流产沙的影响,为生产建设项目水土流失治理提供数据支撑和理论参考。[方法]通过室内模拟降雨试验,研究不同砾石含量(0,10%,20%,30%,40%)工程堆积体坡面土... [目的]探究连续降雨条件下不同砾石含量对陕北沙壤土上方有来水工程堆积体坡面产流产沙的影响,为生产建设项目水土流失治理提供数据支撑和理论参考。[方法]通过室内模拟降雨试验,研究不同砾石含量(0,10%,20%,30%,40%)工程堆积体坡面土壤水动力学特性及产流产沙特征。[结果]①降雨强度相同,随砾石含量增加,工程堆积体坡面初始产流时间表现为递减趋势,减幅为27.22%~64.62%,35.09%~71.70%,47.37%~78.77%,51.75%~82.31%。次降雨径流率表现为“迅速增加—稳定波动”的变化趋势,平均径流率随砾石含量、降雨时间的增加显著增大;但产流峰值随砾石含量增加而降低,且出现时间逐渐提前。②试验各场次雷诺数的变化范围介于74.13~165.05,均小于500,水流属于层流;弗劳德数的变化范围集中在2.14~3.71,表现为急流。水流剪切力、水流功率和单位水流功率随降雨场次的增加而显著增加。③0%~40%砾石含量工程堆积体坡面侵蚀速率介于0.45~6.73,0.13~4.09,0.25~1.26,0.14~0.96,0.13~0.88 g/(m^(2)·min),各砾石含量堆积体减沙幅度分别为36.06%,49.05%,55.23%和56.62%,其中砾石高覆盖度(40%)的沙壤土工程堆积体坡面土壤侵蚀强度较小。[结论]砾石覆盖在沙壤土工程堆积体坡面的水土流失过程中可显著降低土壤侵蚀速率,从而实现拦蓄水土,保持较高的减沙效益。 展开更多
关键词 工程堆积体 砾石含量 连续降雨 产流产沙
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涪江流域日输沙率的时间尺度变化效应 被引量：1
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作者 许垚涛 李鹏 +4 位作者 马方铭 赵宾华 马文涛 苏利平 王立明 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期83-94,共12页
[目的]解析日输沙率与关键环境因子之间的尺度依赖关系,探索有效的预测方法,以应对由于泥沙输运机制的复杂性和水文过程的非线性所带来的预测挑战。[方法]采用集合经验模态分解与自适应噪声(CEEMDAN)方法,分析了西南地区涪江流域4个水... [目的]解析日输沙率与关键环境因子之间的尺度依赖关系,探索有效的预测方法,以应对由于泥沙输运机制的复杂性和水文过程的非线性所带来的预测挑战。[方法]采用集合经验模态分解与自适应噪声(CEEMDAN)方法,分析了西南地区涪江流域4个水文站点控制区域2013—2018年的日输沙率与5个潜在影响变量(流量、降水量、平均气温、潜在蒸散发量和NDVI)间多时间尺度变异特征,识别不同时间尺度下日输沙率与相关变量相互作用关系,在此基础上,对日输沙率作出预测。[结果]CEEMDAN方法成功将日输沙率及其潜在影响变量分解为10-11本征模态函数(IMF)和残差项,揭示出日输沙率在3~730天不同时间尺度上的显著变化。分解后的日输沙率与流量、降水量在各个时间尺度上均显示出显著的相关性增强,而气温、潜在蒸散发量和NDVI主要与长时间尺度的日输沙率显著相关。通过逐步多元线性回归预测日输沙率,模型的预测性能显著,R2值在所有站点均超过0.55。[结论]CEEMDAN方法能够有效揭示输沙率及其影响变量之间的尺度依赖性,为理解河流输沙动态提供了新的视角。 展开更多
关键词 水文过程 日输沙率 CEEMDAN 尺度变化 涪江流域
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