冲刷时间对土壤分离速率定量影响的实验模拟 被引量：20

1

作者 张光辉 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2002年第2期1-4,共4页

土壤分离过程为侵蚀产沙提供了物质准备 ,对它发生、发展的过程进行准确模拟 ,具有重要的实践和理论意义。利用变坡实验水槽 ,在较大流量 (0 .5～ 1 .5 L / s)和坡度 (5°～ 1 5°)范围内 ,系统研究了冲刷时间对土壤分离速率的... 土壤分离过程为侵蚀产沙提供了物质准备 ,对它发生、发展的过程进行准确模拟 ,具有重要的实践和理论意义。利用变坡实验水槽 ,在较大流量 (0 .5～ 1 .5 L / s)和坡度 (5°～ 1 5°)范围内 ,系统研究了冲刷时间对土壤分离速率的定量影响。研究结果表明 :不同流量和坡度条件下 ,土壤分离速率均随着冲刷时间的延长而呈良好的幂函数形式下降 (Dr=At B) ,系数 A随着流量和坡度的增大而增大 ;土壤分离速率与坡度和流量间的关系随着冲刷时间的不同而不同 ,当冲刷时间在 1 0 s以内时 ,随着冲刷时间的增加土壤分离速率与流量和坡度间的相关性增大 ,当冲刷时间大于 1 0 s后 ,随着冲刷时间的增大其相关性反而减小 ;以土样下切 2 cm为条件 ,建立了最佳冲刷时间与流量和坡度间的幂函数关系 。 展开更多

关键词 土壤分离速率 土壤侵蚀 径流分离 冲刷时间 定量模拟

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BP神经网络在道路土壤分离速率模拟中的应用 被引量：1

2

作者 董建志 曹龙熹 张科利 《中国水土保持科学》 CSCD 2010年第4期34-38,共5页

土壤分离是土壤侵蚀的重要过程,为坡面径流的搬运过程提供了物质基础,因而对土壤分离速率的准确模拟具有重要的理论和实践意义。采用变坡水槽实验,利用在较大的坡度(8.8%～46.6%)及较大的流量范围(1～5L/s)内测得的黄土高原道路土壤分... 土壤分离是土壤侵蚀的重要过程,为坡面径流的搬运过程提供了物质基础,因而对土壤分离速率的准确模拟具有重要的理论和实践意义。采用变坡水槽实验,利用在较大的坡度(8.8%～46.6%)及较大的流量范围(1～5L/s)内测得的黄土高原道路土壤分离速率数据,分别使用BP神经网络模型及回归模型对土壤分离速率进行模拟,并对比上述2种模型的模拟效果。结果表明:BP神经网络模型可以利用实验中较容易测定的坡度、流量等数据对土壤分离速率进行较为准确的模拟(模型效率系数0.952);相对传统回归模型,BP神经网络模型对不同类型道路的土壤分离速率的模拟精度均有所提高;BP神经网络模型可以将道路类型、坡度、流量与土壤分离速率的关系统一为一个模型,可为道路土壤分离的模拟提供新的方法。 展开更多

关键词 道路土壤分离速率 BP神经网络模型 回归模型 模型效率系数 安塞

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江苏省平原沙土区河沟边坡土壤分离速率及其影响因素 被引量：1

3

作者 曲丽莉 郭红丽 +5 位作者 李盟 吴芳 梁音 朱绪超 田芷源 袁久芹 《中国水土保持科学》 CSCD 北大核心 2022年第3期27-34,共8页

江苏省平原沙土区河沟边坡水土流失现象严重,为探明河沟边坡土壤分离特征及其影响因素,利用变坡式水槽冲刷试验,在3个坡度(10°、20°和30°)和2个流量(0.5和1.5 L/s)条件下,对江苏省3类沙土区内河沟边坡土壤开展土壤分离... 江苏省平原沙土区河沟边坡水土流失现象严重,为探明河沟边坡土壤分离特征及其影响因素,利用变坡式水槽冲刷试验,在3个坡度(10°、20°和30°)和2个流量(0.5和1.5 L/s)条件下,对江苏省3类沙土区内河沟边坡土壤开展土壤分离速率研究,了解3类沙土区土壤基本理化性质的差异,明确不同沙土区的土壤分离速率,并分析土壤分离与土壤性质、坡度、流量及径流特征因子的关系。结果表明:1)江苏省平原沙土区河沟边坡土壤砂性大、养分贫瘠,黄河故道沙土区、沿海平原沙土区和通南高沙土区的砂粒质量分数分别为80.64%、57.24%和62.22%;2)黄河故道沙土区平均土壤分离速率为218.0 kg/(m^(2)·s),沿海平原沙土区为60.9 kg/(m^(2)·s),通南高沙土区为17.1 kg/(m^(2)·s),且三者之间存在显著差异;3)3类沙土区土壤分离速率随坡度和流量的增大逐渐增大;4)在土壤特性因子中,土壤分离速率与分形维数、砂粒含量呈极显著正相关关系(P<0.01),与水稳性团聚体含量、粉粒、黏粒和有机质含量呈极显著负相关关系;在径流特性因子中,土壤分离速率与雷诺数、流速、水流功率等呈极显著正相关关系。研究首次明确江苏平原3类沙土区典型河沟边坡土壤分离速率及其影响因素,可丰富江苏平原河沟边坡土壤侵蚀研究理论,为边坡土壤侵蚀防治提供科学支撑。 展开更多

关键词 土壤分离速率 土壤属性 水流流量 坡度 水动力因子 河沟边坡

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黄土丘陵区4种典型植物根系分布特征及对土壤分离速率的影响 被引量：14

4

作者 葛芳红 周正朝 +3 位作者 刘俊娥 王宁 李静 蒋平海 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2017年第6期164-169,共6页

以黄土丘陵区4种典型植物种群(狼牙刺、白羊草、铁杆蒿、达乌里胡枝子)为研究对象,采用野外采样、室内模拟试验与分析相结合的方法,对0—30cm土层的各径级根系密度参数(根长密度、根体积密度、根表面积密度)与土壤理化性质、土壤分离速... 以黄土丘陵区4种典型植物种群(狼牙刺、白羊草、铁杆蒿、达乌里胡枝子)为研究对象,采用野外采样、室内模拟试验与分析相结合的方法,对0—30cm土层的各径级根系密度参数(根长密度、根体积密度、根表面积密度)与土壤理化性质、土壤分离速率间的关系进行了研究。结果表明:(1)4种植物的根系径级主要集中在0<D≤1.0mm之间,86%~93%的根长和46%~61%的根表面积分布在此范围内,且根系径级越大,根系各密度参数越小;(2)4种植物各径级根密度参数对土壤理化性质(容重、有机质、团聚体)的影响各不相同;狼牙刺根系直径为0<D≤1.0mm的根密度参数与土壤容重、有机质含量呈极显著相关;铁杆蒿在0<D≤1.0mm径级的根密度参数与土壤容重呈极显著负相关,与土壤有机质含量呈极显著正相关,所有径级的根密度参数与土壤团聚体均呈显著正相关;白羊草在0<D≤5.0mm径级区间内的根可有效改善土壤的容重,在0<D≤2.0mm径级根密度参数与土壤有机质、团聚体呈显著正相关;达乌里胡枝子在3.0<D≤5.0mm径级的根对土壤容重影响显著,直径D>1.0mm的根对土壤团聚体有显著的影响;(3)土壤分离速率与根系各密度参数呈负相关。除达乌里胡枝子外,其他3种植物在0.0<D≤1.0mm径级上根密度参数与土壤分离速率均呈极显著负相关。 展开更多

关键词 根长密度 根体积密度 根表面积密度 土壤理化性质 土壤分离速率

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黄土区不同植被类型条件下土壤分离速率变化特征及其影响因素 被引量：2

5

作者 蒋平海 周正朝 +1 位作者 李静 葛芳红 《水土保持研究》 CSCD 北大核心 2018年第2期105-111,共7页

为比较土壤理化性质与根系特征对土壤分离速率的影响强度,采用模拟冲刷试验与室内分析相结合的方法,探究了黄土区不同植被类型在3种处理下(含根系、含冠层、含结皮)土壤分离速率变化特征及其影响因素。结果显示:(1)不同植被类型间,狼牙... 为比较土壤理化性质与根系特征对土壤分离速率的影响强度,采用模拟冲刷试验与室内分析相结合的方法,探究了黄土区不同植被类型在3种处理下(含根系、含冠层、含结皮)土壤分离速率变化特征及其影响因素。结果显示:(1)不同植被类型间,狼牙刺群落下土壤分离速率最小,显著低于达乌里胡枝子;不同处理下,含结皮土壤分离速率最大,含根系土壤次之,含冠层土壤最小。(2)土壤分离速率与容重呈显著正相关关系(p<0.05),与有机质、团聚体呈显著负相关关系(p<0.05)。只考虑土壤理化性质对土壤分离速率的影响时,影响狼牙刺、白羊草群落下土壤分离速率的主导因素是容重;影响铁杆蒿、达乌里胡枝子群落下土壤分离速率的主导因素为有机质。(3)根系特征也是影响土壤分离速率的因素,土壤分离速率与根系生物量密度、根长密度、根系表面积密度、根体积密度呈负相关关系。只考虑根系特征对土壤分离速率的影响时,影响狼牙刺、铁杆蒿、白羊草群落下土壤分离速率的主导因素是根长密度;影响达乌里胡枝子群落下土壤分离速率的主导因素是根系表面积密度。(4)本研究中,土壤分离速率回归方程D_r=0.086-0.035 X_1+1.367 X2,(R_2=0.767,N=36,p=0.000;X_1为土壤有机质,X_2为土壤容重),土壤理化性质对于分离速率的作用强于根系的作用;不考虑植被类型时,土壤有机质、土壤容重是影响土壤分离速率的主导因素。 展开更多

关键词 黄土区 植被类型 土壤分离速率 土壤理化性质 根系特征

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黄土区原状土壤分离过程的水动力学机理研究 被引量：45

6

作者 张光辉 刘宝元 何小武 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2005年第4期48-52,共5页

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(0.5～2.0 L/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... 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(0.5～2.0 L/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. 展开更多

关键词 黄土高原 原状土 土壤分离速率 水动力学模拟

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长江源典型地区高寒草地退化对土壤分离的影响 被引量：1

7

作者 孙宝洋 任斐鹏 +3 位作者 邵逸文 刘纪根 李昊 师哲 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2023年第4期170-176,共7页

长江源高寒草地存在不同程度的退化,导致局部水土流失仍呈增加的趋势。为研究高寒草地退化对土壤分离速率的影响,开展不同植被退化程度坡面径流冲刷试验。结果表明,植被完全退化坡面的高山草甸土平均分离速率(0.54 g/(cm^(2)·min)... 长江源高寒草地存在不同程度的退化,导致局部水土流失仍呈增加的趋势。为研究高寒草地退化对土壤分离速率的影响,开展不同植被退化程度坡面径流冲刷试验。结果表明,植被完全退化坡面的高山草甸土平均分离速率(0.54 g/(cm^(2)·min))显著大于重度和中度退化坡面(0.34和0.12 g/(cm^(2)·min)),并远大于轻度退化的坡面(0.03 g/(cm^(2)·min));完全退化坡面的淡寒钙土平均分离速率(4.29 g/(cm^(2)·min))分别是寒钙土、草甸沼泽土和高山草甸土的3.25、7.27和7.94倍。不同退化程度的土壤分离速率随水流剪切力、径流功率与过水断面单位能量的增加,均呈较好的线性或幂函数关系,但与水流功率的拟合效果最好。在相同水流功率条件下,长江源土壤分离速率大于西南及黄土高原地区。本研究可为长江源区土壤侵蚀机理的研究和水土保持措施优化配置提供参考。 展开更多

关键词 长江源 高寒草地 土壤侵蚀 植被退化 土壤分离速率

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基于冲刷试验的贵州耕地土壤抗冲性研究 被引量：13

8

作者 任乐 张科利 郭继成 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2013年第1期56-59,共4页

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... 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。 展开更多

关键词 贵州 土壤分离速率 翻耕地 苔藓

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台田措施下坡面流土壤侵蚀水动力学特征 被引量：8

9

作者 肖丛宇 程金花 +4 位作者 姜群鸥 朱慧鑫 马铭泽 程竞萱 张建 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2019年第4期10-15,共6页

通过野外径流小区放水试验,研究2种台田类型(土坎,石坎)、3种台田级数(1,2,3级)、1种坡度(10°)、3种放水流量(0.5,1,1.5m^3/h)下坡面流土壤侵蚀过程,分析台田措施下坡面流土壤侵蚀水动力学特征。结果表明,台田级数对坡面流流态影... 通过野外径流小区放水试验,研究2种台田类型(土坎,石坎)、3种台田级数(1,2,3级)、1种坡度(10°)、3种放水流量(0.5,1,1.5m^3/h)下坡面流土壤侵蚀过程,分析台田措施下坡面流土壤侵蚀水动力学特征。结果表明,台田级数对坡面流流态影响较大,增加台田级数可使坡面流波动性降低,台田类型对雷诺数影响相对较小。土壤分离速率总体随流量增大而增大,相同流量条件下,呈波动性增加后减少且逐渐趋于平稳的特征,两者相关关系用指数函数回归方程拟合(R2>0.840)。同类台田且田面宽度和相同条件下,土壤分离速率与台田级数呈负相关关系,阻力系数与流量呈负相关关系,坡面流土壤分离速率与阻力系数呈负相关关系。研究结果对认识坡面流土壤侵蚀的过程和规律具有重要意义,也为坡面侵蚀物理模型的建立提供参考。 展开更多

关键词 坡面流 台田措施 土壤分离速率 阻力系数 水动力学参数

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草被覆盖下坡面流土壤侵蚀水动力学特征 被引量：17

10

作者 朱慧鑫 胡晓静 +3 位作者 程金花 戴矜君 张勇刚 程竞萱 《东北农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第7期48-57,共10页

坡面侵蚀为水流和土壤互作过程,描述坡面流基本水力学特征,阐明土壤分离情况与坡面流侵蚀水动力学间关系,对了解坡面流侵蚀过程及治理坡面水土流失具有重要意义。以北京市山区野外径流小区不同植被密度、植物布设方式坡面为研究对象,以5... 坡面侵蚀为水流和土壤互作过程,描述坡面流基本水力学特征,阐明土壤分离情况与坡面流侵蚀水动力学间关系,对了解坡面流侵蚀过程及治理坡面水土流失具有重要意义。以北京市山区野外径流小区不同植被密度、植物布设方式坡面为研究对象,以5°坡为例,在不同流量(1.0、2.0和3.0 m^3·h^(-1))下作放水冲刷试验,描述各坡面水力学及侵蚀水动力学特征,分析坡面土体土壤分离速率与水动力学参数关系。结果表明,径流雷诺数随径流冲刷流量增加而增加,植被密度对坡面流流态作用明显,植株布设方式对雷诺数影响较小;弗劳德数对其过程表征作用不显著;各坡面土壤分离速率为流量增函数(R^2>0.916),总体随冲刷时间延长波动性先增后减,土壤分离速率动态变化随植株布设密度增加而增加,行排列坡面抗蚀性差;径流剪切力和水流功率可与坡面土壤分离速率线性拟合,均呈线性正相关。研究结果为探究坡面流土壤侵蚀机理及治理方法提供依据。 展开更多

关键词 坡面流 土壤分离速率 水动力学参数

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基于CT扫描技术的土柱孔隙结构及其抗侵蚀能力研究——以种植百喜草为例 被引量：2

11

作者 张亭 施明明 +2 位作者 李鑫 王新军 曹龙熹 《水土保持通报》 CSCD 北大核心 2023年第5期148-155,共8页

[目的]分析百喜草土柱孔隙结构与土壤抗侵蚀能力之间的联系,为水土保持植物措施的优化布设以及效益评估提供科学依据。[方法]依托植物土柱长期微区试验,通过CT扫描技术研究种植百喜草的土柱孔隙指标(孔隙长度密度、体积密度、表面积密... [目的]分析百喜草土柱孔隙结构与土壤抗侵蚀能力之间的联系,为水土保持植物措施的优化布设以及效益评估提供科学依据。[方法]依托植物土柱长期微区试验,通过CT扫描技术研究种植百喜草的土柱孔隙指标(孔隙长度密度、体积密度、表面积密度和孔隙数密度),开展边坡水槽冲刷试验。设置3个坡度(10°,20°和30°)和5个流量(0.8,1.6,2.4,3.2,4.0 L/s)组合量化土壤抗侵蚀能力,分析孔隙指标与抗侵蚀能力因子之间的关系。[结果]百喜草土柱孔隙发育程度随生长时间不断增强,而随土层深度减弱;4个孔隙结构指标在0—5 cm土层的数值远大于5—10 cm土层,且表层0—5 cm的平均土壤细沟可蚀性(0.026 s/m)和临界水流剪切力(7.0 Pa)分别是下层5—10 cm的0.33,1.54倍。[结论]植物根系发育的孔隙指标能够表征土壤抗侵蚀能力变化,CT扫描获取的4个孔隙结构指标与细沟可蚀性等因子显著相关,其中孔隙表面积密度与土壤抗侵蚀能力指标关系最为密切。 展开更多

关键词 百喜草 CT扫描 孔隙结构 土壤分离速率 细沟可蚀性

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