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黄土缓坡片蚀过程及其水力参数适宜性试验研究 被引量：14
1
作者 和继军 王硕 +2 位作者 蔡强国 孙莉英 黎雪晴 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期97-108,共12页
为确定黄土缓坡片蚀过程中侵蚀限制条件的变化及水力参数的适宜性,采用模拟降雨试验,在60 mm/h雨强、3种坡度(7.5°、10°、15°)和2种坡长(5 m和10 m)条件下,验证含沙量作为表征参量判定片蚀过程侵蚀限制条件的可行性,提... 为确定黄土缓坡片蚀过程中侵蚀限制条件的变化及水力参数的适宜性,采用模拟降雨试验,在60 mm/h雨强、3种坡度(7.5°、10°、15°)和2种坡长(5 m和10 m)条件下,验证含沙量作为表征参量判定片蚀过程侵蚀限制条件的可行性,提出检验水力参数与产沙量作用关系适宜性的评价方法。结果表明:(1)依据含沙量随径流的变化规律,片蚀过程依次经历输沙能力限制阶段、剥蚀能力限制阶段Ⅰ和剥蚀能力限制阶段Ⅱ共3个侵蚀阶段,其中剥蚀能力限制阶段Ⅰ的侵蚀量占绝对优势。(2)从水力参数的适宜性来看,径流功率和雷诺数均能很好地表征与产沙量的关系,径流剪切力和弗劳德数则不能有效反映与产沙量的关系。(3)在不同侵蚀限制阶段,径流功率和雷诺数与产沙量的作用关系是不同的。输沙能力限制阶段和剥蚀能力限制阶段Ⅱ时,径流功率和雷诺数与产沙量分别呈指数关系和线性正相关关系;剥蚀能力限制阶段Ⅰ时,该2种水力参数均与产沙量呈线性负相关关系,但作用关系不唯一,且存在雷诺数临界值,即在输沙能力限制阶段和剥蚀能力限制阶段Ⅱ,径流功率和雷诺数与产沙量的作用关系不受坡长效应影响;在剥蚀能力限制阶段Ⅰ,需要同时考虑坡长和雷诺数临界值的共同影响。该研究结果可为深入理解片蚀过程的复杂性提供参考依据。 展开更多
关键词 片状侵蚀 侵蚀限制条件 径流功率 产沙量 雷诺数
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室内模拟降雨情形下黄土坡面沉降程度的试验研究 被引量：13
2
作者 权鑫 史红伟 +4 位作者 蔡强国 和继军 郑明国 孙莉英 方海燕 《陕西师范大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期98-106,共9页
针对降雨过程中如果土体发生沉降将会严重影响三维激光扫描仪的土壤侵蚀监测精度,从而影响试验结果的问题,采用室内人工模拟降雨试验,在试验土体内插入细钢钎,通过对降雨前后钢钎出露于坡面的高度数据进行统计分析,来判断试验过程中是... 针对降雨过程中如果土体发生沉降将会严重影响三维激光扫描仪的土壤侵蚀监测精度,从而影响试验结果的问题,采用室内人工模拟降雨试验,在试验土体内插入细钢钎,通过对降雨前后钢钎出露于坡面的高度数据进行统计分析,来判断试验过程中是否发生了土体沉降。试验土壤为分别取自安塞和绥德的黄绵土,试验土层厚度30 cm,试验条件包括2种雨强、2个坡长和5个坡度等处理。结果表明:大部分试验条件下两个取样点的黄土降雨前后钢钎出露于坡面的长度无显著性差异(P<0.05),没有充分证据表明降雨前后坡面土体发生了沉降,由坡面沉降引起的测量精度可以忽略。因此,在本试验研究中可以使用三维激光扫描技术对坡面侵蚀沉积进行监测,并可为类似室内土壤侵蚀试验研究提供借鉴。 展开更多
关键词 人工模拟降雨 土体沉降 统计检验 三维激光扫描 黄土坡面
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陕北黄土丘陵沟壑区坡面侵蚀-沉积过程试验研究 被引量：2
3
作者 刘冉 余新晓 +4 位作者 蔡强国 孙莉英 方海燕 贾国栋 和继军 《水土保持通报》 CSCD 北大核心 2022年第2期31-37,共7页
[目的]分析各影响因素作用下黄土坡面的侵蚀—沉积过程,为陕北黄土丘陵沟壑区水土保持措施的合理布设以及水土流失防治规划提供科学依据。[方法]采用室内人工模拟降雨试验方法对不同坡度、坡长和60 mm/h降雨强度条件下的黄土坡面侵蚀—... [目的]分析各影响因素作用下黄土坡面的侵蚀—沉积过程,为陕北黄土丘陵沟壑区水土保持措施的合理布设以及水土流失防治规划提供科学依据。[方法]采用室内人工模拟降雨试验方法对不同坡度、坡长和60 mm/h降雨强度条件下的黄土坡面侵蚀—沉积过程特征开展研究。[结果]①净侵蚀过程主要发生时间为在达到侵蚀速率峰值前后,在降雨开始35 min左右内,侵蚀速率在整个降雨过程出现正负值交替变化,侵蚀过程与沉积过程并存。②坡度为5°,10°,15°时,单位面积侵蚀量随坡长的增加而减少,5—10 m坡段中存在明显的沉积过程和临界侵蚀坡长。试验条件下黄土坡面发生沉积的临界坡长在4—5 m以及5—10 m范围内。③在5°,15°坡度下,整个降雨过程中0—5 m坡段的累计单位面积侵蚀量均大于0—10 m坡段坡面,侵蚀过程中一直伴有沉积现象;10°坡面分别在降雨后15 min左右开始伴有沉积现象出现。[结论]坡度和坡长是影响黄土坡面侵蚀—沉积过程的重要因素,坡面径流含沙量和单位面积侵蚀量可以作为表征黄土坡面侵蚀—沉积特征的重要因子。在治理坡面水土流失时应采用拦截中上坡位径流的水土保持措施。 展开更多
关键词 人工模拟降雨 坡面侵蚀 沉积过程 陕北 黄土丘陵沟壑区
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黄土坡面侵蚀过程与侵蚀-沉积空间分布特征 被引量：8
4
作者 徐振剑 权鑫 +3 位作者 史红伟 和继军 蔡强国 孙莉英 《陕西师范大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期98-105,共8页
采用室内人工模拟降雨试验及三维激光扫描技术,研究不同坡度和雨强作用下坡面土壤侵蚀-沉积的空间分布与变化规律,并结合传统的水沙观测分析黄土坡面侵蚀过程。结果表明:雨强是影响黄土坡面初始产流的主要因素,坡度可以通过改变土壤入... 采用室内人工模拟降雨试验及三维激光扫描技术,研究不同坡度和雨强作用下坡面土壤侵蚀-沉积的空间分布与变化规律,并结合传统的水沙观测分析黄土坡面侵蚀过程。结果表明:雨强是影响黄土坡面初始产流的主要因素,坡度可以通过改变土壤入渗率、径流动能以及承雨量对产流产生影响。总径流量随雨强的增加而显著增加,随坡度的增加呈先增加后减少趋势。在1.0 mm/min雨强时,总侵蚀量随坡度增加而增加;在1.5 mm/min雨强时,随坡度的增加呈先增大后减少的趋势,与径流量趋势一致。各坡度下,坡面产流率表现为降雨初期增速较快、后期增速较缓的变化趋势;侵蚀率随着产流率的增加表现为先增大后减小的变化趋势,且坡度增加会显著缩短侵蚀率达到峰值的时间,其中1.5 mm/min雨强时表现尤为明显,大雨强和大坡度更容易使径流对泥沙的剥离-搬运-沉积过程达到平衡状态。不同雨强和坡度下黄土侵蚀-沉积的空间分布存在一定差异,总体上表现为大部分坡度下坡面侵蚀从坡顶到坡脚逐渐减弱,且侵蚀-沉积的强弱分区较为明显,其中陡坡度时土壤侵蚀更明显,特别是在坡面的中上部。 展开更多
关键词 人工模拟降雨 坡面侵蚀 三维激光扫描 空间分布
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坡长对坡面侵蚀、搬运、沉积过程影响的研究进展 被引量：18
5
作者 刘冉 余新晓 +4 位作者 蔡强国 孙莉英 方海燕 贾国栋 和继军 《中国水土保持科学》 CSCD 北大核心 2020年第6期140-146,共7页
坡长是影响坡面径流侵蚀产沙过程的重要地貌因素之一,其决定着坡面水流能量的沿程变化。近年来坡长与土壤侵蚀的关系研究受到了广泛关注,通过梳理文献,将坡长对径流侵蚀产沙的影响、临界坡长的存在及其计算方法和坡面侵蚀沉积过程等方... 坡长是影响坡面径流侵蚀产沙过程的重要地貌因素之一,其决定着坡面水流能量的沿程变化。近年来坡长与土壤侵蚀的关系研究受到了广泛关注,通过梳理文献,将坡长对径流侵蚀产沙的影响、临界坡长的存在及其计算方法和坡面侵蚀沉积过程等方面的研究成果进行综述,发现侵蚀强度随坡长变化存在增长型、增长递减型和波动型3种动态形式,受降雨条件、坡度、坡长等因素的影响,临界坡长不是定值;坡面侵蚀、搬运、沉积过程交替发生,且坡面的长度影响坡面侵蚀搬运波动形式。指出今后研究中需要进一步开展坡面泥沙沉积过程、临界坡长与泥沙沉积过程的耦合机制研究,加强不同质地土壤的坡长与土壤侵蚀关系的研究。 展开更多
关键词 坡长 侵蚀产沙 临界坡长 坡面沉积
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2种典型黄土坡面侵蚀特征分析及物理意义解释 被引量：1
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作者 白玉 和继军 +3 位作者 孙莉英 田磊 蔡强国 王铭微 《中国水土保持科学》 CSCD 北大核心 2024年第3期36-45,共10页
研究土壤性质对侵蚀特征的影响可为深刻理解土壤侵蚀机理,以及优化评估模型参数提供重要理论支持。基于此,本研究采用室内模拟降雨试验,在90 mm/h降雨强度及4个坡度(5°、7.5°、10°和15°)条件下,分析黄土丘陵沟壑区... 研究土壤性质对侵蚀特征的影响可为深刻理解土壤侵蚀机理,以及优化评估模型参数提供重要理论支持。基于此,本研究采用室内模拟降雨试验,在90 mm/h降雨强度及4个坡度(5°、7.5°、10°和15°)条件下,分析黄土丘陵沟壑区2种典型黄土的侵蚀特征,并结合数学关系和物理意义对其侵蚀机制进行解释。结果表明:1)相对于土壤A,土壤B产流快,径流量高,更易发育细沟,侵蚀也更严重,土壤B的总径流量和总侵蚀量分别是土壤A的1.26~1.51倍和3.74~57倍。2)总体来看产流初始阶段侵蚀量、片蚀量和细沟侵蚀阶段侵蚀量均随坡度而增加,片蚀阶段土壤B的含沙量是土壤A的1.09~4.47倍,细沟侵蚀阶段前者是后者2.01倍。土壤B在细沟侵蚀阶段的侵蚀量可达总侵蚀量的98%以上,平均含沙量是片蚀阶段的7.09~32.39倍,相应情况下土壤A分别是96%和10.49倍。3)2种土壤的产沙量与含沙量的关系可用y=ax+b表示,经过优化处理,线性关系的R 2可达0.98及以上,斜率a可用以表征径流的侵蚀能力,截距b用来表征可搬运物质类型及丰富程度。本研究对于深入理解土壤质地在坡面侵蚀中的作用,以及为生态保护提供理论支持具有重要的理论与实践意义。 展开更多
关键词 片蚀 细沟侵蚀 模拟降雨 侵蚀机制
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植被覆盖和降雨因子变化及对东北黑土区土壤侵蚀的影响 被引量：7
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作者 王硕 方海燕 和继军 《水土保持通报》 CSCD 北大核心 2021年第2期66-75,共10页
[目的]研究东北黑土区植被覆盖和降雨侵蚀力因子对土壤侵蚀时空变化的影响程度,为该区水土流失治理和可持续发展提供科学依据。[方法]运用修正后的通用土壤流失方程(RUSLE)得到了2000—2018年东北黑土区土壤侵蚀分布特征,并探究土壤侵... [目的]研究东北黑土区植被覆盖和降雨侵蚀力因子对土壤侵蚀时空变化的影响程度,为该区水土流失治理和可持续发展提供科学依据。[方法]运用修正后的通用土壤流失方程(RUSLE)得到了2000—2018年东北黑土区土壤侵蚀分布特征,并探究土壤侵蚀模数与因子时空分布变化规律,得出侵蚀模数对于植被覆盖和降雨侵蚀力因子变化的敏感性。[结果]黑土区土壤侵蚀变化与植被覆盖与管理因子和降雨侵蚀力因子的变化相关。研究期间侵蚀模数从1175.20 t/(km 2·a)下降至822.07 t/(km 2·a),并且全区主要以微度侵蚀和轻度侵蚀为主,空间上呈现西南向东北逐渐降低的空间分布特点。[结论]东北黑土区东南部和西南部的植被覆盖与管理因子(C)敏感系数分别为0.95和1.00,是强度敏感区域,提高植被覆盖度将成为有效治理手段;西北与西南降雨侵蚀力因子(R)敏感系数分别为0.45和1.00,为中度敏感和强度敏感的区域,降低降雨的影响对治理侵蚀最为有效。 展开更多
关键词 植被覆盖 降雨变化 土壤侵蚀 时空变化 东北黑土区
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极缓坡黄土坡面片状侵蚀及其水动力学参数特征
8
作者 刘松波 孙莉英 +3 位作者 和继军 田磊 蔡强国 王铭薇 《陕西师范大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期37-46,共10页
随着黄土高原生态文明建设的持续开展,极缓坡耕地成为当地受生产活动影响最显著的区域,其土壤侵蚀规律应得到关注。基于此,采用室内模拟降雨试验,在90 mm/h雨强、两种坡度(2.5°和5°)和两种坡长(5 m和10 m)情况下,对两种土壤(... 随着黄土高原生态文明建设的持续开展,极缓坡耕地成为当地受生产活动影响最显著的区域,其土壤侵蚀规律应得到关注。基于此,采用室内模拟降雨试验,在90 mm/h雨强、两种坡度(2.5°和5°)和两种坡长(5 m和10 m)情况下,对两种土壤(安塞土和绥德土)的片状侵蚀特征及水动力学参数的变化规律进行了研究。结果表明:与安塞土相比,绥德土的产流和径流增加速度快,有较高径流率和含沙量,且易发生细沟。安塞土在径流稳定前的平均径流率和含沙量的变化范围分别为2.76~8.61 L/min和0.80~9.26 g/L,径流稳定后两者的变化范围分别为3.76~11.69 L/min和0.46~2.88 g/L;绥德土径流稳定前后平均径流率和含沙量的范围分别为3.94~12.75 L/min、2.13~10.64 g/L和4.51~15.02 L/min、1.20~4.51 g/L。两种土壤的含沙量与径流率的关系可以用线性递减函数和含沙量作为常数两种线性关系进行表征。雷诺数和径流功率与径流率呈明显稳定的线性递增函数关系;径流流速和弗劳德数随径流率增加有较明显的增加趋势,但波动性较大;径流剪切力随径流率变化表现出很大的离散性。总体上对于片蚀,雷诺数和径流功率是最能用以表征土壤侵蚀的水动力学参数,其次是径流流速和弗劳德数,再者是径流剪切力。研究结果可为优化土壤侵蚀模型参数提供理论参考。 展开更多
关键词 片蚀 极缓坡 黄土高原 水动力学参数 模拟降雨
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