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崩岗崩积体坡面初始产流时间影响因素及其临界阈值 被引量:4
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作者 刘希林 卓瑞娜 《生态环境学报》 CSCD 北大核心 2023年第1期36-46,共11页
崩岗崩积体坡面原位模拟降雨试验研究还不多见。明确不同雨强、坡度和土体初始含水率对崩积体坡面初始产流时间的影响及其临界阈值,可加深对崩岗产汇流的认识,为合理配置水土资源和完善崩岗治理提供指导。以广东德庆县8个崩积体为试验地... 崩岗崩积体坡面原位模拟降雨试验研究还不多见。明确不同雨强、坡度和土体初始含水率对崩积体坡面初始产流时间的影响及其临界阈值,可加深对崩岗产汇流的认识,为合理配置水土资源和完善崩岗治理提供指导。以广东德庆县8个崩积体为试验地点,基于前期对崩积体土体理化性质的测定,采用便携式野外模拟降雨装置、无线自计气象仪和土壤剖面水分测定仪,在面积1 m×2 m的崩积体坡面径流场内,通过9种雨强(0.8—3.8 mm·min^(-1))、8种坡度(9°—38°)、12次10 cm深度土体初始含水率(0.2%—20.5%)的不同组合,进行了12场野外模拟降雨及崩积体坡面产流试验。结果表明,初始产流时间随降雨强度的持续增大而逐渐缩短,没有表现出明显的阈值现象。当坡度<26°—30°时,初始产流时间随坡度的增大而缩短;当坡度>26°—30°时,初始产流时间随坡度的增大而略有加长,初步判断26°—30°的坡度是影响初始产流时间的临界坡度。当10 cm深度土体初始含水率<7.8%—8.3%时,初始产流时间随10 cm深度土体初始含水率的变化没有明显的规律性;当10 cm深度土体初始含水率>7.8%—8.3%时,初始产流时间随10 cm深度土体初始含水率的升高而缩短,因而7.8%—8.3%的10 cm深度土体初始含水率可能是影响初始产流时间的临界阈值。在影响崩积体坡面初始产流时间的3个主要因素中,降雨强度对初始产流时间影响最大,土体初始含水率的影响次之,坡度的影响相对最小。土壤条件也是影响崩积体坡面产汇流的关键因素之一,开展不同区域土壤质地、土壤类型、土壤状况下崩积体坡面产汇流过程的对比分析,是今后需要加强的研究方向。该文初步发现的坡度和10 cm深度土体初始含水率的临界现象,也需要开展更多的试验和实证研究。 展开更多
关键词 崩岗 崩积体坡面 初始产流时间 模拟降雨试验 影响因素 临界阈值 响应曲面分析
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不同放牧条件下坡面初始产流时间和径流流速变化特征 被引量:7
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作者 陈泽勋 吴英杰 +3 位作者 王文君 李玮 赵水霞 刘铁军 《水土保持研究》 CSCD 北大核心 2023年第3期62-68,共7页
[目的]研究不同降雨强度下植被覆盖度和坡度对我国北方典型草地坡面产流的影响,以期进一步丰富我国有关北方典型干旱半干旱草原的水土保持研究理论,为合理配置草原资源提供理论及实际参考依据。[方法]研究基于野外人工模拟降雨试验的方... [目的]研究不同降雨强度下植被覆盖度和坡度对我国北方典型草地坡面产流的影响,以期进一步丰富我国有关北方典型干旱半干旱草原的水土保持研究理论,为合理配置草原资源提供理论及实际参考依据。[方法]研究基于野外人工模拟降雨试验的方法,分析了不同雨强下初始产流时间与植被盖度和坡度的相关规律,以及不同放牧条件下坡面径流流速的变化规律,建立了初始产流时间与植被盖度和坡度以及坡面流速与植被盖度和坡度的多元回归模型。[结果]雨强为1.5 mm/min时,3个坡度4°,9°,14°坡面的初始产流时间相比裸地,放牧条件下分别增加了1.23,1.39,1.30倍,围封条件下分别增加了2.02,2.03,1.38倍。整个模拟降雨的坡面径流流速变化范围0.05~0.3 m/s,围封状态下,坡面流速仅是放牧条件下的63%~68%。[结论]植被盖度和坡度对初始产流时间的影响较为显著,在其他条件相同的情况下,初始产流时间随着雨强或坡度的增大均减短,随着植被盖度的增加而明显延长。在其他条件相同的情况下,雨强或坡度越大,坡面流速越大;植被盖度越大,坡面流速越小,产流总量与之规律相同。 展开更多
关键词 植被盖度 坡度 初始产流时间 坡面径流流速 典型草原
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聚丙烯酰胺应用对黄土复合坡面降雨产流的影响 被引量:12
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作者 吕威 李淑芹 +1 位作者 雷廷武 李法虎 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期71-79,共9页
复合坡是自然界常见的主要坡型。通过室内人工降雨模拟试验,研究了复合坡面降雨产流规律以及聚丙烯酰胺(polyacrylamide,PAM)应用对其的影响。试验采用2种复合坡型(凹型坡和凸型坡)的12个坡度组合和4个PAM施用量,共48个试验处理... 复合坡是自然界常见的主要坡型。通过室内人工降雨模拟试验,研究了复合坡面降雨产流规律以及聚丙烯酰胺(polyacrylamide,PAM)应用对其的影响。试验采用2种复合坡型(凹型坡和凸型坡)的12个坡度组合和4个PAM施用量,共48个试验处理。结果显示,PAM应用显著缩短了初始降雨产流时间,初始产流时间平均比对照处理提前63.7%~71.6%。PAM应用明显改变了坡面径流随降雨历时的变化规律。PAM应用后,除了大坡度(≥10°)、小量PAM应用(0.5 g/m2)的凸型坡外,降雨径流系数在整个降雨过程中基本维持稳定。PAM应用增大了降雨径流系数和径流量,且径流系数和径流量随着 PAM 施用量的增大而增大。凸型坡的径流量平均比凹型坡的大14.7%~31.8%。当PAM施用量为0.5、1.0和2.0 g/m2时,凹型坡和凸型坡的径流量分别比对照处理增加55.7%、100.2%、147.3%和16.6%、69.3%、108.9%。在黄土坡地上大剂量(≥1.0 g/m2)应用PAM可明显增大坡面径流量,实际应用中应制定合理的PAM施用量。 展开更多
关键词 土壤 降雨 径流 坡型 复合坡 坡度组合 初始产流时间 径流系数
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生物结皮坡面不同降雨历时的产流特征 被引量:22
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作者 杨凯 赵军 +5 位作者 赵允格 张子辉 孙会 谷康民 郭雅丽 王闪闪 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第23期135-141,共7页
黄土高原退耕还林(草)工程实施后,生物结皮广泛发育,显著影响坡面产流。已有大量研究探索了生物结皮对径流的影响,但相关结论存在较大分歧。该研究以黄土高原典型生物结皮坡面为研究对象,通过人工模拟降雨试验,研究了生物结皮坡面产流... 黄土高原退耕还林(草)工程实施后,生物结皮广泛发育,显著影响坡面产流。已有大量研究探索了生物结皮对径流的影响,但相关结论存在较大分歧。该研究以黄土高原典型生物结皮坡面为研究对象,通过人工模拟降雨试验,研究了生物结皮坡面产流过程。结果表明:生物结皮坡面较翻耕后的裸土坡面显著降低了初始产流时间,裸土坡面初始产流时间是生物结皮坡面的1.59~3.04倍。生物结皮盖度与初始产流时间之间呈显著的负相关关系;降雨15 min时与60 min时生物结皮对坡面径流的影响发生逆转,90 mm/h的雨强下,当降雨历时为15 min时,生物结皮坡面较裸土坡面增加75.42%的径流;当降雨历时为60 min时,生物结皮坡面径流量较裸土坡面降低52.42%;生物结皮影响了土壤水分入渗速率,导致生物结皮坡面与裸土坡面随降雨历时变化的产流特征出现差异,裸土坡面降雨60 min时的入渗率较15 min时降低了34.30%,高盖度生物结皮坡面降低了6.38%;生物结皮对坡面入渗产流的影响与降雨历时有极大的关系,降雨历时不同,很可能得到截然相反的结论,考虑生物结皮因素的野外降雨试验,降雨历时应不少于45 min。研究结果为解释生物结皮影响坡面入渗产流方面存在的分歧提供了科学依据,进一步明确了干旱半干旱地区生物结皮的水文效应。 展开更多
关键词 径流 水动力学 生物土壤结皮 初始产流时间 径流系数
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模拟降雨下前期含水量对黄绵土坡面产流产沙过程的影响 被引量:9
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作者 淡彩虹 许欢欢 +3 位作者 王兵 张慧妮 李家明 马金龙 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2023年第1期31-36,共6页
为探究不同前期土壤含水量条件下坡面产流产沙特征及产流产沙关系,以安塞黄绵土为研究对象,通过设置6个前期土壤含水量处理(5%,10%,15%,20%,25%,30%),采用室内人工模拟降雨试验来系统研究前期土壤含水量对坡面产流产沙过程的影响。每个... 为探究不同前期土壤含水量条件下坡面产流产沙特征及产流产沙关系,以安塞黄绵土为研究对象,通过设置6个前期土壤含水量处理(5%,10%,15%,20%,25%,30%),采用室内人工模拟降雨试验来系统研究前期土壤含水量对坡面产流产沙过程的影响。每个含水量处理设置2个重复,坡面坡度为15°,设计雨强为90 mm/h,降雨历时为1 h。结果表明:(1)随着前期土壤含水量的升高,坡面初始产流时间幂函数减小,产流量线性增大。(2)坡面土壤流失量随前期土壤含水量增大呈幂函数增加,高含水量组(29.3%)土壤流失量分别是低含水量组(5.8%和10.6%)和中含水量组(15.3%,20.4%,25.1%)的86.1,8.9倍。当前期含水量接近饱和时,坡面侵蚀加剧,土壤流失量迅速增加。(3)不同前期土壤含水量条件下坡面产流量与产沙量呈幂函数关系,当产流速率超过1.4 L/min,产沙量迅速增加甚至翻倍,呈“水大沙多”的特点。前期土壤含水量通过影响入渗产流和改变径流泥沙关系双重作用来影响坡面产沙。因此,对黄绵土坡面而言,应注意防范连绵持久降雨后暴雨或特大暴雨所造成的水土流失问题,可采取耕作、植被覆盖等措施维持适当土壤含水量使土层不饱和来减少侵蚀。研究结果为黄土高原水土资源保护和管理提供科学依据。 展开更多
关键词 前期土壤含水量 产流产沙 产流产沙关系 初始产流时间 黄绵土
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黄土高原典型退耕草地植被特征对土壤入渗过程的影响 被引量:10
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作者 蒋忙舟 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2022年第4期99-104,111,共7页
植被恢复过程可显著影响土壤入渗性能。通过选取黄土高原典型草地白羊草和铁杆蒿草地,设置不同种植密度(5,10,15,20,25,30株/m^(2))和采用人工模拟降雨试验(60 mm/h,60 min),系统研究了草地植被特征对土壤入渗过程的影响。结果表明:(1)... 植被恢复过程可显著影响土壤入渗性能。通过选取黄土高原典型草地白羊草和铁杆蒿草地,设置不同种植密度(5,10,15,20,25,30株/m^(2))和采用人工模拟降雨试验(60 mm/h,60 min),系统研究了草地植被特征对土壤入渗过程的影响。结果表明:(1)种植密度增加可显著延缓产流,不同种植密度下白羊草草地和铁杆蒿草地初始产流时间分别为0.76~5.74,0.87~2.08 s,且随盖度、根系生物量和有机质的增加呈幂函数增加(R^(2)≥0.18,p<0.05)。(2)不同种植密度下白羊草草地的平均入渗速率、稳定入渗速率、入渗总量分别为0.47~0.82,0.46~0.82 mm/min和7.12~11.84 mm,铁杆蒿草地分别为0.38~0.67,0.35~0.60 mm/min和5.70~10.07 mm。当种植密度为20株/m^(2)时,土壤入渗各参数均最大;平均入渗速率、稳定入渗速率、入渗量总量、入渗系数(K)随土壤有机质的提高呈幂函数增大(R^(2)≥0.26,p<0.01),衰减系数(α)随生物结皮盖度呈降低趋势(p>0.05)。(3)白羊草草地具有较高的根系生物量、生物结皮盖度和有机质含量,其初始产流时间、平均入渗速率、稳定入渗速率、入渗量总量及入渗系数(K)均不同程度高于铁杆蒿草地,衰减系数(α)低于铁杆蒿草地,土壤入渗性能较强。总体而言,对于典型退耕草地,土壤入渗总量(A)可表征为根系生物量密度(RMD)和土壤有机质(SOC)的拟合函数(A=2.77×RMD^(0.149)SOC^(0.614),R^(2)=0.663,NSE=0.653)。研究结果可为黄土高原退耕草地生态水文过程和植被建设提供数据来源和理论依据。 展开更多
关键词 种植密度 初始产流时间 稳定入渗速率 入渗总量 Kostiakov土壤入渗模型
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多糖(Jag C162)对黄土坡面径流过程的影响
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作者 杨莉婷 刘俊娥 +2 位作者 王占礼 齐小倩 程西科 《水土保持研究》 CSCD 北大核心 2022年第4期100-107,共8页
天然高分子多肽衍生物Jag C162是一种新型高聚物,研究其对黄土坡面径流过程的影响可为土壤侵蚀的化学调控技术提供新的理论依据。通过室内人工模拟降雨试验,在不同坡度(10°,15°,20°)、降雨强度(1,1.5,2 mm/min)、Jag C16... 天然高分子多肽衍生物Jag C162是一种新型高聚物,研究其对黄土坡面径流过程的影响可为土壤侵蚀的化学调控技术提供新的理论依据。通过室内人工模拟降雨试验,在不同坡度(10°,15°,20°)、降雨强度(1,1.5,2 mm/min)、Jag C162不同撒施剂量(0,1,3,5 g/m^(2))的组合条件下,研究了Jag C162对坡面径流过程的调控效应。结果表明:(1)撒施中(3 g/m^(2))、小剂量(1 g/m^(2))Jag C162的初始产流时间相对裸坡显著滞后(p<0.05),大剂量(5 g/m^(2))的初始产流时间则显著提前(p<0.05)。(2)不同剂量Jag C162的坡面径流率随径流过程的变化大致趋势为由快速增长逐渐趋于缓慢递增状态。不同剂量Jag C162径流率的大小顺序为:裸土>1 g/m^(2)>5 g/m^(2)>3 g/m^(2)。(3)Jag C162会显著改善>0.25 mm土壤水稳性团聚体含量,显著提高各粒级土壤水稳性团聚体的含量(p<0.05),尤以1~2,2~5,>5 mm粒径的团聚体含量的提高幅度大。因此,Jag C162可显著改善土壤团聚体结构,提高土壤入渗性能,减少地表径流量,从而减弱侵蚀发生的径流动力,达到调控土壤侵蚀的目的。 展开更多
关键词 多糖Jag C162 初始产流时间 径流过程 水稳性团聚体
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