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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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坡面土层底部透水性和坡度对径流产沙特征的影响
2
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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蒙东黑土区坡耕地退化现状分析 被引量：1
3
作者 张守昊 孙蕾 +3 位作者 JAMSHIDI Abdul Hakim 牛勇 刘霞 FAN Zhaofei 《中国水土保持科学》 北大核心 2025年第1期140-149,共10页
土壤退化严重威胁蒙东黑土区粮食安全与黑土的可持续利用。为理清区域坡耕地退化现状,选择内蒙古莫力达瓦达斡尔族自治旗为研究区,以坡耕地为研究对象,基于最小数据集、序贯高斯模拟和数理统计等方法,探索蒙东黑土区坡耕地退化程度空间... 土壤退化严重威胁蒙东黑土区粮食安全与黑土的可持续利用。为理清区域坡耕地退化现状,选择内蒙古莫力达瓦达斡尔族自治旗为研究区,以坡耕地为研究对象,基于最小数据集、序贯高斯模拟和数理统计等方法,探索蒙东黑土区坡耕地退化程度空间分布及退化形式和主要影响因素。结果表明:1)蒙东黑土区坡耕地退化程度评价最小数据集包括有机质、腐殖质层厚度、水稳性大团聚体、pH、坡度和垄坡角;2)蒙东黑土区坡耕地土壤退化指数分布范围为0.0811~0.7998,轻度退化和中度退化坡耕地共占坡耕地总面积的83%;3)土壤退化指数与腐殖质层厚度的相关性最高(P<0.01),与坡度和垄坡角呈显著正相关关系(P<0.05),坡度和垄坡角的相关系数为0.356(P<0.05)。综上,蒙东黑土区坡耕地退化程度自东北向西南逐渐递增,主要表现为腐殖质层流失和坡耕地面积的缩减,坡度和垄坡角的交互作用可能是退化的主要影响因素。研究结果可为蒙东黑土区坡耕地退化防治提供数据支撑。 展开更多
关键词 坡度 垄坡角 腐殖质层厚度 土壤退化指数 评价指标体系
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2022-2023年中昆仑山北坡不同海拔气象要素梯度对比分析 被引量：2
4
作者 徐月月 何清 +4 位作者 毛东雷 付光祥 李晶晶 王永强 张乾 《高原气象》 北大核心 2025年第1期224-239,共16页
中昆仑山北坡既包含绿洲、荒漠及其过渡带等不同下垫面,又囊括沙漠和高原气候,由北向南生态环境差异大,气候变化多端,然而由于山地地区自然环境恶劣,气象台站较少且分布不均,给该地区气象要素的研究带来了一定挑战,致使对该区域气象要... 中昆仑山北坡既包含绿洲、荒漠及其过渡带等不同下垫面,又囊括沙漠和高原气候,由北向南生态环境差异大,气候变化多端,然而由于山地地区自然环境恶劣,气象台站较少且分布不均,给该地区气象要素的研究带来了一定挑战,致使对该区域气象要素的掌握尚不全面,因此开展关于中昆仑山北坡气象要素的研究十分有必要。本文利用中昆仑山北坡9个不同海拔气象台站连续一年(2022年8月至2023年7月)的气象要素数据,探究该山区1.5 m高度处近地面气象要素随海拔梯度的时空变化特征。结果表明:(1)不同海拔风向变化显著,风速随海拔升高而增大,海拔1738~3044 m的站点受山谷风影响,存在两个主导风向且风速日变化呈“双峰型”;(2)中昆仑山北坡的气温垂直递减率(Temperature lapse rate,以下简称TLR)均低于标准大气气温直减率,平均气温垂直递减率TLR_(mean)、最高气温垂直递减率TLR_(max)和最低气温垂直递减率TLRmin分别为-0.56℃·(100m)^(-1)、-0.60℃·(100m)^(-1)和-0.47℃·(100m)^(-1),季节性特征表现为夏季陡,冬季浅;(3)不同海拔存在多个逆温层和逆湿层,逆温和逆湿强度的季节差异较大,表现为夏季逆温强度最小,逆湿强度较大,冬季逆温强度最大,逆湿强度最小,最强逆温和逆湿均出现在海拔1256~1409 m;(4)夏季典型天气下晴天的逆温逆湿均大于阴雨天,晴天最大逆温强度是阴雨天的4.32倍,晴天比湿变化范围大于阴雨天,逆湿强度是阴雨天的1.11倍;(5)中昆仑山北坡4-9月占全年总降水的86%以上,随海拔升高降水梯度变化明显,表现为“增多-减少-增多”的趋势,在2800~3200 m存在一个明显降水带。 展开更多
关键词 气温垂直递减率 温湿廓线 降水梯度 海拔梯度 中昆仑山北坡
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极端降雨条件下坡耕地土壤微塑料迁移
5
作者 黄蕃攀 侯磊 +4 位作者 马建刚 王艳霞 刘骐玮 王伟 梁启斌 《中国环境科学》 北大核心 2025年第7期3843-3854,共12页
设置不同降雨强度(60,90,120和180mm/h)和坡度(0°,5°,10°和20°)条件,开展为期14d的室内模拟短历时降雨(单次降雨时长10min)实验,观测坡耕地的产流量、产沙量和微塑料流失量,研究降雨结束后微塑料在土壤水平和垂直... 设置不同降雨强度(60,90,120和180mm/h)和坡度(0°,5°,10°和20°)条件,开展为期14d的室内模拟短历时降雨(单次降雨时长10min)实验,观测坡耕地的产流量、产沙量和微塑料流失量,研究降雨结束后微塑料在土壤水平和垂直方向的迁移特征,探讨降雨强度和坡度对坡耕地土壤微塑料迁移的影响.结果表明:60和90mm/h处理的短历时降雨下,未发生产流、产沙和微塑料流失,增大降雨强度可显著提高其他处理的产流量(213.11~261.70mm)、产沙量(1191.68~1391.40g/m^(2))和微塑料流失量(23113~39953n/m^(2)).坡度为0°时,产流量、产沙量和微塑料流失量均为0,20°时的微塑料流失量(34570.92n/m^(2))显著高于10°(23113.37n/m^(2)).微塑料流失量随降雨天数的增加呈先增加后减小趋势,微塑料流失量与产流量和产沙量均呈显著正相关关系(P<0.05).微塑料在表层土壤水平方向的迁移总量为4.73~31.00n/g,迁移量随距离的增加而减小,微塑料水平迁移总量与降雨强度呈正相关关系(P>0.05).土壤中微塑料垂直迁移总量在1.41~11.59n/g范围内,随土壤深度的增加微塑料迁移量减小,微塑料垂直迁移总量与降雨强度和坡度间呈正相关关系(P>0.05).短历时极端降雨会导致坡耕地土壤微塑料流失,降雨强度和坡度是影响微塑料流失和改变土壤中微塑料分布的重要因素. 展开更多
关键词 土壤 微塑料 迁移 坡耕地 降雨强度 坡度
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丘陵坡度对生态沟渠磷消纳的影响及优化策略
6
作者 吴陈晨 徐轩 +2 位作者 段婧婧 陈小锋 薛利红 《农业环境科学学报》 北大核心 2025年第8期2033-2042,共10页
为探究丘陵坡度对生态沟渠磷消纳效能的影响,本研究结合模拟沟渠实验与野外原位验证相结合的方法,评估了不同坡度条件下生态沟渠的磷去除机制与效率。模拟实验设置0°与6°两种坡度及常规沟渠与生态沟渠两种类型,监测了24 h内... 为探究丘陵坡度对生态沟渠磷消纳效能的影响,本研究结合模拟沟渠实验与野外原位验证相结合的方法,评估了不同坡度条件下生态沟渠的磷去除机制与效率。模拟实验设置0°与6°两种坡度及常规沟渠与生态沟渠两种类型,监测了24 h内上覆水中不同磷组分[总磷(TP)、溶解态总磷(DTP)、溶解态无机磷(DIP)、溶解态有机磷(DOP)、颗粒态磷(PP)]浓度及实验前后底泥磷形态的变化。结果表明:生态沟渠在两种坡度下对TP、DTP、PP的去除率均显著高于常规沟渠;与0°相比,6°坡度使生态沟渠的TP去除率降低了15.34%,表明坡度增加对磷的去除产生了显著的抑制作用。沟渠系统主要通过促进底泥中活性磷(如NaOH-P)的累积来实现对水体中磷的消纳。南京汤山野外沟渠实验(坡度约7°、种植金钱蒲、铺设火山石)验证了丘陵生态沟渠的实际效能,该50 m长的生态沟渠对TP的平均去除率达到18.06%,去除负荷为29.81 g·d^(-1)。研究表明,坡度是影响丘陵生态沟渠磷消纳性能的关键因素之一,通过优化沟渠结构设计、基质选择与植被配置等策略,可有效提升其在丘陵地区农业面源磷污染控制中的应用潜力。 展开更多
关键词 面源污染 磷 沿程消纳 生态沟渠 丘陵 坡度
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降雨条件下冰碛土滑坡模型试验研究
7
作者 金建立 曹志翔 +2 位作者 宗永臣 陈亮 王康宇 《防灾减灾工程学报》 北大核心 2025年第3期672-679,共8页
实践指出降雨是引发边坡破坏的重要外部因素之一。为研究降雨作用下冰碛土滑坡规律和导致滑坡的内在因素,本次研究制作了3种坡度的冰碛土边坡模型,进行了3种降雨强度下的共9组降雨作用下的冰碛土滑坡试验,通过试验观测边坡土含水率、土... 实践指出降雨是引发边坡破坏的重要外部因素之一。为研究降雨作用下冰碛土滑坡规律和导致滑坡的内在因素,本次研究制作了3种坡度的冰碛土边坡模型,进行了3种降雨强度下的共9组降雨作用下的冰碛土滑坡试验,通过试验观测边坡土含水率、土压力变化及边坡变形数据,从而揭示降雨条件下冰碛土边坡破坏的机制。通过对冰碛土边坡降雨试验过程的观测发现,边坡模型坡脚位置的含水率最先稳定,各观测点的土压力没有观测到明显变化规律。实验过程中降雨入渗导致的滑坡变形大致可以划分为4个阶段,首先为局部性土颗粒滑落,其次为边坡表面形成冲蚀沟,然后小范围的冲沟逐渐扩展为中部和上部连片滑动,最后冰碛土边坡浅层形成贯通性滑动体,滑动的泥水混合物流动一段距离后在坡脚处形成堆积体。3种暴雨工况下各坡度边坡主要特征表现为边坡表层土体产生小范围坡面径流,径流逐渐增强形成冲蚀沟,其后发生滑坡破坏。3种大雨工况下坡度超过45°的边坡发生了滑坡破坏。3种中雨工况下仅60°边坡产生了滑坡破坏。结果表明降雨强度和边坡坡度是影响冰碛土滑坡发生的主要因素。 展开更多
关键词 冰碛土 边坡模型 降雨强度 坡度 滑坡变形
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多维度指标面板堆石坝极限抗震能力分析
8
作者 吕骆婷 岑威钧 +1 位作者 刘清利 马纪 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第5期109-114,123,共7页
依托某抽水蓄能电站上水库面板堆石坝,从坝体永久变形、坝坡抗震稳定性、坝体抗拉裂破坏能力、面板抗震安全性等方面阐述面板坝极限抗震能力分析方法和安全控制标准。采用地震波超载法,对大坝开展不同地震峰值加速度下的三维地震反应计... 依托某抽水蓄能电站上水库面板堆石坝,从坝体永久变形、坝坡抗震稳定性、坝体抗拉裂破坏能力、面板抗震安全性等方面阐述面板坝极限抗震能力分析方法和安全控制标准。采用地震波超载法,对大坝开展不同地震峰值加速度下的三维地震反应计算,并基于坝顶震陷率、坝坡最小安全系数小于1.0累计持时、累计滑移量、坝体震后变形倾度、面板应力等指标定量分析面板堆石坝极限抗震能力。经过深入综合分析,可以得到以下结论:大坝具有较强的抗震性能,其极限抗震能力位于0.55~0.60 g之间。计算分析成果为科学评估面板堆石坝抗震安全性和合理制定抗震加固措施提供参考。 展开更多
关键词 面板堆石坝 极限抗震能力 永久变形 坝坡稳定 变形倾度 抽水蓄能电站
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基于机器学习与样本优化的滑坡易发性评价:以西藏自治区昌都市为例 被引量：1
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作者 郭齐韵 吴华 +3 位作者 李佳潼 徐悦 陈琳娜 周建伟 《地质科学》 北大核心 2025年第1期308-322,共15页
西藏自治区昌都市受地形地貌、地质构造等影响滑坡灾害频发。本文以昌都市为研究区,选取斜坡单元为评价单元,采用马氏距离对425个正样本数据进行离群值筛选并剔除,选取高程、坡度、坡向、NDVI等15个影响因素为评价因子,采用信息量法(IV... 西藏自治区昌都市受地形地貌、地质构造等影响滑坡灾害频发。本文以昌都市为研究区,选取斜坡单元为评价单元,采用马氏距离对425个正样本数据进行离群值筛选并剔除,选取高程、坡度、坡向、NDVI等15个影响因素为评价因子,采用信息量法(IV)选取负样本点,使用准确率、Kappa系数以及ROC曲线指标对优化前后模型性能进行对比,基于随机森林(RF)和极端梯度提升(XGBoost)算法开展研究区的滑坡易发性评价分析。结果表明:1)坡度等10个评价因子满足独立性要求;2)RF与XGBoost模型预测性能较好且优化后样本性能优于优化前;3)基于ROC精度评价,得出RF(0.993)与XGBoost(0.922)模型预测准确性特别高,且RF模型总体上优于XGBoost模型;4)距道路距离、距河流距离是影响滑坡的主要因子。文章通过对正负样本的优化,有效解决了研究区样本的不平衡问题,为滑坡灾害空间预测提供了新的技术支持。 展开更多
关键词 斜坡单元 样本优化 易发性 随机森林 极端梯度提升
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不同坡度条件下连续降雨及汇流对黑土坡面侵蚀的影响
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作者 王婷婷 沈海鸥 +4 位作者 梁羽石 刘建祥 赵强 王雪滢 田立 《水土保持学报》 北大核心 2025年第2期12-20,29,共10页
[目的]为探究不同坡度及降雨径流条件下坡面细沟侵蚀特征。[方法]采用连续模拟降雨和上方汇流试验的方法,研究2种坡度(5°、10°)和3种降雨径流阶段(降雨、汇流、降雨+汇流)下坡面侵蚀过程。[结果]坡面径流量和侵蚀量随坡度的... [目的]为探究不同坡度及降雨径流条件下坡面细沟侵蚀特征。[方法]采用连续模拟降雨和上方汇流试验的方法,研究2种坡度(5°、10°)和3种降雨径流阶段(降雨、汇流、降雨+汇流)下坡面侵蚀过程。[结果]坡面径流量和侵蚀量随坡度的增加而增加,在5°坡度下降雨条件的坡面径流量和侵蚀量分别是汇流条件的1.06、2.23倍,而在10°坡度下其坡面径流量和侵蚀量分别是汇流条件的1.26、3.34倍。产流率随时间变化均呈先增加后趋于平稳的变化特征,初始产流时间随降雨次数的递增和坡度的增加不断提前,且稳定产流率和产沙率也呈增大趋势。同一坡度下,连续降雨坡面径流量和坡面侵蚀量的贡献率均随降雨次数的递增不断降低;连续汇流条件下坡面径流量的贡献率第1场次最大,为56.40%,而坡面侵蚀量的贡献率第3场次最大,为87.50%。相关性分析表明,坡面径流量和侵蚀量与降雨汇流处理、坡度-降雨汇流处理的交互作用均呈极显著相关(p<0.001);方差分析发现,降雨汇流处理对坡面径流量和侵蚀量的影响极显著(p<0.001),坡度对坡面径流量和侵蚀量的影响较显著(p<0.01)。2种坡度下细沟侵蚀量分别占坡面侵蚀量的37.69%~85.45%和53.99%~90.65%,且细沟侵蚀量随坡度的升高而逐渐增加。[结论]研究结果有助于深入理解细沟侵蚀机理,对东北黑土区的水土流失防治具有重要意义。 展开更多
关键词 细沟侵蚀 坡度 降雨 汇流 东北黑土区
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黄土高原土壤细沟输沙能力对坡度和流量的响应
11
作者 朱启明 齐小倩 +3 位作者 刘俊娥 程西科 王宁 周正朝 《水土保持学报》 北大核心 2025年第4期168-176,共9页
[目的]为揭示细沟输沙能力随坡度和流量的变化规律,完善泥沙输移理论和构建土壤侵蚀预测模型。[方法]通过室内水槽加沙试验,在5个坡度(9°、12°、15°、18°和21°)和4个流量(5、7、9、11 L/min)组合条件下,测定... [目的]为揭示细沟输沙能力随坡度和流量的变化规律,完善泥沙输移理论和构建土壤侵蚀预测模型。[方法]通过室内水槽加沙试验,在5个坡度(9°、12°、15°、18°和21°)和4个流量(5、7、9、11 L/min)组合条件下,测定黄土高原4种土壤(砂土、沙黄土、黄绵土和黑垆土)的细沟输沙能力,分析细沟输沙能力随坡度和流量的变化趋势,构建细沟输沙能力的预测模型。[结果]1)4种土壤的细沟输沙能力均随坡度或流量的增加而增加。在坡度为15°或流量为7、9、11 L/min下,不同土壤间的细沟输沙能力存在显著差异(p<0.05)。2)4种土壤的细沟输沙能力在相邻坡度(或流量)间的增加速率呈非线性变化趋势。3)不同坡度(或流量)下,4种土壤的细沟输沙能力对流量(或坡度)的响应关系均可用幂函数较好地描述(R2为0.713~1.000)。基于细沟输沙能力受到坡度与流量间耦合效应的影响,构建基于坡度和流量的二元指数函数型的细沟输沙能力预测模型,且模型的预测结果均较高(R2为0.839~0.945)。[结论]黄土高原土壤的细沟输沙能力对坡度和流量响应关系复杂,并揭示幂函数模型在表征细沟输沙能力对坡度或流量的响应关系具有优越性。 展开更多
关键词 输沙能力 细沟侵蚀 黄土高原 坡度 流量
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碧罗雪山西坡森林生态系统服务功能价值评估及其垂直梯度分布格局研究
12
作者 杨天淼 罗怀秀 +2 位作者 徐吉洪 俞瑶 金蔚 《林业调查规划》 2025年第5期107-113,共7页
为定量评价碧罗雪山西坡生态系统服务功能,研究其垂直分布格局,根据全国生态系统分类体系对碧罗雪山西坡进行生态系统分类,依据《森林生态系统服务功能评估规范》,选取涵养水源、保育土壤、固碳释氧、积累营养物质、净化大气等指标,通... 为定量评价碧罗雪山西坡生态系统服务功能,研究其垂直分布格局,根据全国生态系统分类体系对碧罗雪山西坡进行生态系统分类,依据《森林生态系统服务功能评估规范》,选取涵养水源、保育土壤、固碳释氧、积累营养物质、净化大气等指标,通过文献资料和公共数据完善了评估指标体系,以此为基础对碧罗雪山西坡森林生态系统进行生态系统服务功能评估并分析其垂直梯度分布格局。该区域森林生态系统总面积247907.86 hm^(2),森林生态服务年总价值为206.19亿元。其中,森林保育土壤价值和涵养水源价值合占总价值的77.90%,体现了该区域森林在水源涵养和保育土壤等方面的重大价值;单位面积价值整体呈现出中北部高,南部低的特征,其中单位面积最高的13.51~18.34万元/hm^(2)等级主要分布于碧罗雪山北部、中部地区,面积为5927.12 hm^(2),占评估总面积的2.38%。区域内生态系统服务功能价值垂直分布明显,单位面积生态系统服务功能价值随着海拔升高而增加,在海拔2500~3100 m出现下降后反弹,最高值出现在海拔3100 m以上及1500~2500 m。 展开更多
关键词 森林生态系统服务功能 垂直梯度分布格局 价值评估 碧罗雪山西坡
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基于HEOA-XGBoost组合模型的边坡稳定性预测
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作者 祁云 白晨浩 +3 位作者 秦凯 段宏飞 李绪萍 汪伟 《中国安全科学学报》 北大核心 2025年第9期137-144,共8页
为预防边坡失稳安全事故发生,针对边坡失稳的不确定性及影响因素的复杂性等问题,提出一种基于人类进化优化算法(HEOA)优化极端梯度提升(XGBoost)的组合模型,以预测边坡稳定性。首先分析影响边坡失稳的主控因素,选取边坡岩体的6项影响因... 为预防边坡失稳安全事故发生,针对边坡失稳的不确定性及影响因素的复杂性等问题,提出一种基于人类进化优化算法(HEOA)优化极端梯度提升(XGBoost)的组合模型,以预测边坡稳定性。首先分析影响边坡失稳的主控因素,选取边坡岩体的6项影响因素建立边坡稳定性预测指标体系;其次利用极差标准化统一样本量纲,并采用合成少数类过采样技术(SMOTE)平衡样本等级分布;然后通过HEOA优化XGBoost模型的最大深度、学习率、子样本比例、列样本比例和最小损失;最后利用准确率、精确率、召回率、F_(1)分数和科恩卡帕系数综合评价所建模型的预测结果,并将该模型应用于具体工程实例。结果表明:经HEOA优化后XGBoost模型的最大深度、学习率、子样本比例、列样本比例和最小损失分别为6、0.5838、0.4615、0.5846和0.0244时效果凸显;HEOA-XGBoost组合模型预测边坡稳定性状态相比于其他智能算法优化的XGBoost模型和单一XGBoost模型,其各评价指标均有所提升,表明该模型预测边坡稳定性状态具有较高的精准度和泛化性。 展开更多
关键词 边坡稳定性 人类进化优化算法(HEOA) 极端梯度提升(XGBoost) 极差标准化 合成少数类过采样技术(SMOTE)
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长江上游典型丘陵山区坡耕地径流及氮磷碳流失特征 被引量：7
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作者 王祥 陈炜 +4 位作者 黄国鲜 童思陈 徐向舟 聂玉玺 宋永会 《环境工程技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1589-1598,共10页
持续的坡面降雨可能引发地表径流和壤中流的形成。其中,地表径流可通过溶蚀、侵蚀、运输等方式将大量富集在表土(通常为0~20 mm厚度)的养分从土壤中转移到受纳环境。降雨强度和坡度的变化可以影响坡面径流强度,从而改变径流中总氮(TN)... 持续的坡面降雨可能引发地表径流和壤中流的形成。其中,地表径流可通过溶蚀、侵蚀、运输等方式将大量富集在表土(通常为0~20 mm厚度)的养分从土壤中转移到受纳环境。降雨强度和坡度的变化可以影响坡面径流强度,从而改变径流中总氮(TN)、总磷(TP)、溶解性有机碳(DOC)等养分浓度与通量过程。通过模拟降雨试验,设置3种典型降雨强度(40、60、90mm/h)和坡度(6°、12°、18°),探讨不同条件下丘陵山区紫色土坡面径流及坡面TN、TP、DOC流失特征。结果表明:1)产流临界坡度不是一个定值,降雨强度在60 mm/h及以下时,临界坡度介于6°~18°;降雨强度达到90 mm/h时,未出现明显的临界坡度。2)相同降雨强度下,径流中TN和DOC浓度与坡度呈正相关(18°>12°>6°);降雨强度为90 mm/h时,径流中TP浓度与坡度的关系为6°>12°>18°,其余降雨强度下,则为12°>18°>6°。除12°坡面外,DOC流失量随降雨强度增加呈上升趋势;TP最大流失量出现在90 mm/h降雨强度下的6°坡面,为0.91 mg/m^(2),表现为来源限制,其余坡度坡面的TP流失表现为携带限制。3)坡面产流量和产沙量主要受降雨强度的影响,产流量和降雨强度与径流中TP流失量和DOC流失量显著相关,坡度与碳、氮、磷流失量的相关性均不显著,径流中TN流失量与TP和DOC流失量显著相关。研究显示,高强度降雨和小坡度组合下,径流量、TP流失量、DOC流失量显著高于其余降雨强度和坡度的组合,而在高强度降雨和大坡度组合下,TN流失量达到峰值。因此,需要特别关注强降雨、小坡度下紫色土中TP、DOC流失及强降雨、大坡度下TN流失问题。 展开更多
关键词 紫色土 降雨强度 坡度 模拟降雨 养分流失
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降雨、汇流和坡度对黑土浅沟坡面侵蚀影响的试验研究 被引量：9
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作者 耿华杰 郑粉莉 +4 位作者 赵录友 王伦 赵婷 秦琪珊 安小兵 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期57-67,75,共12页
[目的]为研究降雨、汇流和坡度对浅沟侵蚀的影响,实施精确的水土保持措施。[方法]通过室内模拟降雨和汇流试验,设计2个降雨强度(50,100 mm/h)和2个坡度(3°,7°),并在4种降雨强度和坡度组合下设置5个依次增加的汇流强度(15,30,4... [目的]为研究降雨、汇流和坡度对浅沟侵蚀的影响,实施精确的水土保持措施。[方法]通过室内模拟降雨和汇流试验,设计2个降雨强度(50,100 mm/h)和2个坡度(3°,7°),并在4种降雨强度和坡度组合下设置5个依次增加的汇流强度(15,30,45,60,75 L/min),分析降雨、汇流和坡度及其交互作用对浅沟坡面侵蚀的影响,明确浅沟侵蚀对坡面侵蚀的贡献。[结果](1)坡度和汇流强度对浅沟坡面侵蚀的影响均大于降雨强度。当降雨强度由50 mm/h增加到100 mm/h时,3°和7°对应的坡面侵蚀量分别增加52.3%~81.8%和29.4%~88.4%;而当坡度从3°增大到7°,50,100 mm/h降雨强度对应的坡面侵蚀量分别增加114.3%~395.5%和130.0%~320.9%;当汇流强度由15 L/min增加至75 L/min,坡面侵蚀量增加4.6~13.5倍。同时,汇流强度的增加加剧坡度对坡面侵蚀的作用,而减弱降雨强度对坡面侵蚀的影响。(2)降雨、汇流、坡度双因子和三因子交互作用对浅沟坡面侵蚀的影响以汇流强度-坡度交互作用和降雨强度-汇流强度-坡度三者的交互作用的影响最大,其次为降雨强度-汇流强度交互作用,而以降雨强度-坡度的交互作用的影响最小。(3)不同试验条件下,浅沟侵蚀量占坡面侵蚀量的比例平均在85%以上,且其比例随汇流强度和坡度的增加呈增大趋势。(4)坡面侵蚀速率与水流流速、径流剪切力和水流功率之间均表现为极显著正相关,与阻力系数之间呈显著负相关;且坡面侵蚀速率与水流功率相关关系最优。[结论]研究结果为基于侵蚀动力因子和地形因子及其交互作用的浅沟侵蚀预测模型开发、浅沟侵蚀贡献分离和浅沟侵蚀机理研究提供了科学依据。 展开更多
关键词 浅沟侵蚀 降雨强度 汇流 坡度 东北黑土区
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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：6
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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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基于TrAdaBoost-GBDT模型的排土场边坡稳定状态判别 被引量：1
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作者 江松 李涛 +3 位作者 李锦源 李研博 张存良 张立杰 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期89-98,共10页
针对露天矿排土场失稳数据获取困难,样本数据量少等问题,提出基于迁移学习算法的露天矿排土场边坡稳定状态判别模型;结合陕西省F露天矿排土场边坡的实际地质条件和降雨情况,设计降雨条件下排土场不同土石混合比边坡的相似模拟试验方案,... 针对露天矿排土场失稳数据获取困难,样本数据量少等问题,提出基于迁移学习算法的露天矿排土场边坡稳定状态判别模型;结合陕西省F露天矿排土场边坡的实际地质条件和降雨情况,设计降雨条件下排土场不同土石混合比边坡的相似模拟试验方案,并采集和处理试验中边坡模型的含水率、土压力和孔隙水压力数据;考虑到小样本数据集对梯度提升回归树(GBDT)模型分类精度的影响,运用迁移学习思想,利用迁移自适应增强算法(TrAdaBoost)对源域数据集和目标域数据集样本权重进行迭代更新,以GBDT模型作为数据样本训练的弱学习器,最终根据弱学习器的分类结果,通过加权多数表决法生成一种基于迁移学习的TrAdaBoost-GBDT排土场边坡稳定状性判别模型,以提高小样本数据标签类别的判别准确率。结果表明:相对其他算法模型,提出的排土场边坡稳定状态判别模型在稳定状态判别上有更好的表现,准确率、精准率、召回率和曲线下面积值(AUC)分别达到93.3%、87.5%、100%和93.8%,能够作为边坡稳定状态判别的分类器。该模型相对其他算法模型可以提高小样本数据集的边坡稳定状态判别的准确性,弥补机器学习对小样本数据集分类结果精度较低的不足。 展开更多
关键词 排土场边坡 稳定状态判别 迁移自适应增强梯度提升回归树(TrAdaBoost-GBDT) 迁移学习 小样本
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模拟降雨条件下坡度和降雨强度对桂南崩积体侵蚀产沙的影响 被引量：3
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作者 常志勇 杨以翠 +3 位作者 卢宝鹏 刘艳 裴承若 杨春光 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期118-125,共8页
[目的]探究坡度和降雨强度对崩岗崩积体坡面侵蚀产沙特征的影响,为桂南地区崩积体水土流失预测及其防治提供科学依据。[方法]采用室内模拟降雨试验,研究不同坡度(15°,20°,25°)和降雨强度(60,90,120 mm/h)条件下崩积体坡... [目的]探究坡度和降雨强度对崩岗崩积体坡面侵蚀产沙特征的影响,为桂南地区崩积体水土流失预测及其防治提供科学依据。[方法]采用室内模拟降雨试验,研究不同坡度(15°,20°,25°)和降雨强度(60,90,120 mm/h)条件下崩积体坡面侵蚀产沙过程。[结果]各坡度条件下,60 mm/h降雨强度时,崩积体坡面侵蚀速率变化过程较为稳定,且侵蚀速率多低于5.0 g/(m^(2)·s),并呈现出一定的下降趋势;90~120 mm/h降雨强度下,侵蚀速率呈先波动增大后波动减小的变化趋势。降雨过程中侵蚀速率最大值随降雨强度和坡度的增大而增大,侵蚀速率最大值出现的时间集中在0~25 min内,且随坡度的增大有提前的趋势。次降雨产沙量(3.64~48.07 kg/m^(2))随降雨强度和坡度的增大而增大,与降雨强度和坡度之间的非线性回归结果(幂函数)优于线性回归结果。次降雨产沙量与坡度和降雨强度的交互项相关性最为显著,二者呈极显著线性函数关系。[结论]次降雨产沙量对降雨强度的敏感系数要高于对坡度的敏感系数,降雨强度对次降雨产沙量的影响强于坡度,崩积体侵蚀防治中建议做好坡面排水措施。 展开更多
关键词 人工模拟降雨 崩积体 坡度 降雨强度 侵蚀速率
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自然降雨条件下三七种植林地产流产沙特征 被引量：3
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作者 高朗 黎建强 +1 位作者 周云 李京豪 《中国水土保持科学》 CSCD 北大核心 2024年第6期52-60,共9页
林下中药材种植作为一种新兴的药材培育模式,对林地水土流失的影响及机理尚不明确。为研究林下三七种植对林地产流产沙的影响,以云南省临沧市博尚镇小道河林场三七种植林地为研究对象,以自然林地为对照,在不同种植年限三七种植林地和自... 林下中药材种植作为一种新兴的药材培育模式,对林地水土流失的影响及机理尚不明确。为研究林下三七种植对林地产流产沙的影响,以云南省临沧市博尚镇小道河林场三七种植林地为研究对象,以自然林地为对照,在不同种植年限三七种植林地和自然林地分别布设5°、15°和20°坡度水平的径流小区,在2022年雨季自然降雨条件下产流产沙特征进行定位观测。结果表明:1)种植三七显著增加林地的产流量和产沙量,种植三七林地年产流量和产沙量比自然林地分别增加64.48%和148.56%;不同种植年限三七种植林地产沙量也有一定差异,种植2年生三七林地年产流量和产沙量比种植3年生三七林地高43.64%和34.43%;2)不同坡度条件下种植三七林地产流量、产沙量均随坡度的增加而增加,种植三七林地次产流量、产沙量与坡度之间呈指数函数关系(R^(2)>0.93);3)种植三七林地次产流量、产沙量与降雨量和降雨侵蚀力呈线性正相关关系(R^(2)>0.32),与枯落物储量、有机质质量分数、总孔隙度及入渗率之间呈显著正相关关系,而与土壤密度呈显著负相关关系。林下三七种植通过改变地面覆盖、土壤入渗和结构性从而对林地坡面水土流失产生影响。此结果可为林下中药材的可持续发展提供理论参考和数据支撑。 展开更多
关键词 林下三七 产流产沙 坡度 降雨特征 土壤理化性质
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紫鹊界梯田失稳机制 被引量：1
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作者 欧阳琦 陈欣 +2 位作者 危润初 伍诗梦 朱志远 《吉林大学学报（地球科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期581-591,共11页
为厘清降雨入渗作用对花岗岩区梯田边坡稳定性的影响,本文以湖南省紫鹊界梯田为例,在分析紫鹊界梯田地质条件的基础上,基于有限元数值模拟软件Geostudio多模块的耦合,分析了不同边坡坡度和不同土层厚度在暴雨条件下的渗流场和稳定性。... 为厘清降雨入渗作用对花岗岩区梯田边坡稳定性的影响,本文以湖南省紫鹊界梯田为例,在分析紫鹊界梯田地质条件的基础上,基于有限元数值模拟软件Geostudio多模块的耦合,分析了不同边坡坡度和不同土层厚度在暴雨条件下的渗流场和稳定性。研究结果表明:在降雨强度为90 mm/d、降雨历时为5 d的工况下,坡度为35°和40°的边坡处于失稳状态,稳定性系数与边坡坡度负相关;全风化土层越厚的边坡稳定性系数越低;在降雨历时5 d后,不同土层工况下的稳定性系数相差不大,但无降雨时,全风化土层越薄的边坡明显更加稳定。 展开更多
关键词 紫鹊界梯田 花岗岩 降雨入渗 边坡稳定性 坡度 土层厚度
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