刘洪义[1]2004年在《坡面土壤侵蚀过程中微形态特征变化研究》文中指出近半个世纪以来,伴随着人口的快速增长和社会经济的迅速发展而出现的土壤资源环境问题已成为世界关注的全球人口、资源、环境、发展问题之一。传统的土壤侵蚀研究都是从宏观上进行的,缺乏微观理论和数据的支持,利用土壤微形态结合图形信息处理技术从微观方面研究认识山区复杂地形条件下的微形态特征指标变化规律,为进一步研究山区土壤侵蚀类型和强度指标体系的建立和山区土壤侵蚀的防治研究具有重要的意义。本文以GIS和分形学为工具,采用宏观、微观相结合的方法,宏观采用数字高程模型模拟分析,微观采用微形态观察为主结合理化性状分析。以徂徕山区二朗峪山坡为例,对坡面土壤侵蚀类型、强度及微形态特征(重点对孔隙的分形分维特征)的变化规律进行了研究。研究发现:(1)坡面不同部位的土壤侵蚀类型和侵蚀强度具有明显的不同。自上到下侵蚀主要表现为片蚀、重力侵蚀、细沟侵蚀、切沟侵蚀、冲沟侵蚀、沉积。该区域土壤侵蚀方式具有明显的垂直分带性。不同坡向引起侵蚀强度明显差异,同时,不同坡度范围引起主要土壤侵蚀类型的差异。(2)从微形态特征的研究结果可以看出,从坡面中上部向下,按照土壤侵蚀发生的过程类型,土壤微形态特征如基质、土壤形成物、土壤微结构、孔隙、粗骨颗粒等存在一定变化规律。(3)土中孔隙分布是一个分形结构,分维数和形状参数可以作为描述孔隙结构特征的定量参数,土中孔隙分布的分维与侵蚀演变密切相关。(4)通过实验发现在该区与传统的质地以0.01mm进行分类不同,颗粒变化的是以0.25mm为分界线的,这就说明研究区土壤>0.25mm的颗粒不容易被水蚀,反之,<0.25mm的颗粒容易遭到流失。
王林华[2]2017年在《黄土坡耕地地表粗糙度对入渗、产流及养分流失的影响研究》文中认为黄土高原是我国坡耕地的主要分布区之一。由于降雨集中、坡度大、土壤抗侵蚀性弱及人们耕作管理活动等因素,该区也是水土流失主要的策源地。坡耕地严重水土流失,导致土壤及养分流失,降低土壤肥力和土地生产力,流失养分造成水体富营养化。坡耕地经耕作管理后形成的高低起伏、凹凸不平的微地形,称之为地表粗糙度,其特征与坡面土壤侵蚀密切相关。研究坡耕地地表粗糙度对入渗、产汇流过程及养分流失的特征,有助于探明地表粗糙度对土壤侵蚀机理的影响以及为坡耕地水土流失治理提供科技支撑。因此,本研究在系统总结国内外相关研究资料基础上,以点种、锄耕、等高耕作和犁耕等4种耕作措施形成的地表粗糙度为研究对象,并以平整直线坡为对照组,采用室内外人工模拟降雨试验的方法,观测了不同耕作方式下粗糙坡面微地形特征,以及对入渗、产流产沙与养分流失及泥沙颗粒机械组成特征等。获取了以下主要结论。(1)通过叁维激光扫描仪获取耕作后粗糙坡面高程模型(DEM),利用Arc GIS分别提取了微地形坡度与坡向因子。分析表明相对于平整坡面,粗糙坡面微地形坡度分在范围为0°-80°之间。其中,点种坡面微地形坡度主要集中在10°-15°、20°-40°范围内,其临界坡度分别为20°;同样地,锄耕坡面微地形坡度主要集中在10°-15°、20°-40°范围内,其临界坡度分别为20°;犁耕坡面微地形坡度主要集中在5°-30°,其临界坡度为15°。等高耕作坡面微地形坡度主要集中在5°-30°,其临界坡度为30°。随着坡面坡度的增加,小于临界坡度的栅格数随坡面坡度的增大而减少,而大于临界坡度的栅格数增加。另外,点种、锄耕、等高耕作和犁耕坡面微地形坡向栅格数主要以南、西南或东南为主,即与试验径流小区出流口方向一致。同时随坡面坡度增加,粗糙坡面微地形南、西南或东南坡向的栅格数逐渐增加,而其他坡向的栅格数逐渐减小。(2)通过室内人工模拟降雨试验,利用土壤水分实时监测技术获取微地形特征点(凸处、凹处、平整处)、微坡面(cm~2)与平整坡面(m~2)的土壤含水量变化过程。研究结果表明粗糙坡面上凸处、洼处、平整处等在降雨过程中洼处稳定土壤含水量高于凸处与平整处。可见,低洼处具有蓄积、促进降水入渗的能力。另外不同深度的土壤水分变化趋势表明降雨过程中粗糙坡面土壤水分活动层为0-15cm,而平整坡面为0-10cm,进一步说明粗糙度促进坡面降水入渗深度。同时粗糙坡面上微坡面(cm~2)与平整坡面(m~2)的土壤水分变化过程相类似,这表明了微坡面与平整坡面产流方式一致。与平整坡面不同的是,粗糙坡面上微坡面产生的薄层径流汇集在低洼处,从而延迟了坡面初始产流时间。(3)通过室内人工模拟降雨试验,粗糙坡面与平整坡面产流点位沿径流方向的分布范围分别为12-181 cm、42-180cm之间。同时两处理坡面产流点位沿径流方向上的变异系数分别为34.4%-52.1%、15.5%-31.1%。研究表明粗糙坡面产流点位较平整坡面在坡面空间分布更为分散。通过径流小区人工模拟降雨试验,可以看出相比于平整坡面,地表粗糙度具有推迟坡面初始产流时间的效应。但是推迟产流效应随着坡度、雨强的增大而逐渐减弱。预测初始产流时间与实测初始产流时间比值为2.2%-36.2%,表明地表粗糙度影响坡面初始产流时间的主导过程为通过增加入渗的间接作用,从而确定了地表粗糙度延迟坡面初始产流主导作用。(4)通过叁维激光扫描仪获取降雨后各粗糙坡面高程模型(DEM),利用Arc GIS提取坡面汇流流向、汇流密度等特征。结果表明在平整坡面汇流方向均为连续沿坡面向下流动,汇流密度值为13.08-17.06 m/m~2之间。且随着降雨强度、坡度的增大而增大。粗糙坡面汇流流向多变,增加了汇流的蜿蜒度,汇流密度较小,其值为6.85-11.44 m/m~2之间。相比于平整坡面,粗糙坡面汇流密度降低了31.7-51.5%。另外,由坡面径流系数变化过程可知,粗糙坡面的径流系数均少于平整坡面。将坡面汇流流向、汇流密度结合坡面径流系数变化过程可知地表粗糙度通过蓄积水分,促进降水入渗和增加坡面汇流流向多样,降低汇流密度,从而造成坡面径流连通性降低,径流系数减少。但是随着降雨强度、坡度增加,地表粗糙度聚集坡面径流,有利于坡面径流连通的作用,导致粗糙坡面与平整坡面的径流系数差异逐渐减少。因此,该结果为解释地表粗糙度对坡面径流连通的影响提供依据。(5)通过室内人工模拟降雨试验,对比研究3种粗糙坡面处理分别为凸地、凹地和平整坡面上产流产沙、泥沙颗粒机械组成及其随径流和泥沙流失的可溶态和吸附态养分流失过程。结果表明总体而言,粗糙坡面可溶态养分流失量为凸地>洼地>平整坡;吸附态养分流失量为凸地>平整坡>洼地。径流中养分流失主要以吸附态为主,可溶态养分流失总量与坡面总产流量呈幂函数关系,吸附态氮流失总量与总产沙量呈幂函数关系,吸附态磷流失总量与总产沙量呈线性正相关关系。同时泥沙颗粒中粘粒含量为洼地>凸地>平整坡,相对于试验原土,具有明显的富集特征。粉粒、沙粒含量大小为凸地>平整坡>洼地。产沙过程中粘粒部分逐渐减少,粉粒和沙粒部分含量逐渐增加,随着降雨历时进行,泥沙颗粒组成趋近于原土壤,进一步阐明了粗糙度对坡面泥沙颗粒的侵蚀、搬运与沉积过程的影响。另外,吸附态氮、磷与泥沙颗粒中粘粒富集率(Er)、中值粒径(d50)、比表面积(SSA)成相关性,因此,粗糙坡面中吸附态养分流失差异主要受泥沙颗粒分布特征影响。
贾腾斌[3]2014年在《坡耕地地表糙度量化特征及其对坡面汇流路径的影响研究》文中研究表明地表糙度作为反应地表微地貌形态的阻力性特征值，通过微地形特征影响坡面漫流、洼地蓄积、土壤入渗及其变化、汇流路径等土壤水蚀过程。长期以来，由于研究技术手段的限制，地表糙度的研究多集中在土壤侵蚀模型的侵蚀产沙机制中的定性研究，对于其定量化特征的研究较少。而对于产汇流的研究，以往的研究也主要集中在小流域产汇流机理、产汇流模型构建等方面，对于小尺度坡面汇流的研究也较稀少。为了填补在此研究领域的空白，本研究以黄土坡耕地普遍采用的等高耕作、人工掏挖和人工锄耕叁种耕作措施下形成的微地形为研究对象，建立反映不同地表形态的M-DEM，结合高程条带法对不同微地表形态的空间特征进行量化研究。基于GIS栅格化的坡耕地微地形建立坡面径流路径分析模拟模型，使用水文分析工具提取坡面径流路径、汇流密度、径流频度等汇流网络特征，定性、定量的分析坡耕地坡面汇流路径特征。在此基础上，探讨在不同耕作措施下形成的地表糙度对于坡面汇流网络演变和坡面径流路径特征的影响，研究结果将为人们正确认识耕作造成的微地形特征提供科学依据，同时也为坡面侵蚀过程中微地貌的侵蚀响应机制的研究提供理论基础。本研究得出以下结论：（1）降雨过程对坡耕地微地形起伏度变化影响巨大。通过比较降雨前叁种耕作措施形成的微地形起伏度，数据呈现AD>AH>CT的规律；降雨后的数据呈现CT>AD>AH的规律。降雨、坡面坡度和耕作措施对地形起伏度的影响规律不一致，坡面坡度对地表微地形空间分布特征无影响。耕作措施作为影响坡耕地地形起伏度的决定性因子，增大了地表起伏状况，降低了地表侵蚀的效应。降雨、坡面坡度作为坡耕地地形起伏度的影响因子，通过坡面产汇流间接引起微地形高程变化。不同耕作措施下的地表粗糙度呈现雨后微地形起伏度变化规律，地表切割深度及高程变异系数值与微地形起伏度变化规律相同。（2）在降雨历时、雨强、耕作措施相同的条件下，耕作措施形成的地表糙度与坡面坡度值成正比，同时表现出叁种耕作措施形成的地表糙度值与累积降雨量成正比的规律。洼地蓄积量的变化趋势与地表糙度相似。地表糙度与洼地蓄积量有较好的线性关系，R2分别为0.9921和0.9614。人工锄耕和人工掏挖耕作措施随着降雨的进行，地表洼地蓄积量增大，二者呈指数增长关系，R2分别为0.899和0.909。比较人工掏挖和人工掏挖措施下坡面坑洼空间分布特征，随着坡度的增大，坑洼深度逐渐减小，耕作后坡面形成大大小小的坑洼，人工锄耕空间分布随机性较高。坑洼投影面积和表面积的最大值均增大，总值呈减小趋势,小坡度对填洼量的影响相对较小。（3）在降雨历时、雨强、坡面坡度相同的条件下，不同耕作措施形成的坡耕地表的坡面汇流密度与径流频度变化规律不一致。由于耕作措施形成的微地形空间分布特征，使得总体坡面汇流密度和径流频度大小依次为AD
张鲁[4]2008年在《纵向岭谷区坡度因子对坡面土壤侵蚀影响的研究》文中研究指明土壤侵蚀作为全球环境问题之一，已成为全球性的公害，严重威胁着人类的生存与发展，成为各国普遍关注的热点问题之一。土壤侵蚀是引起土地退化和河流泥沙淤积的根源，其产生与各种自然因素和人类活动存在一定关系。云南是一个高原山区省份，地势高耸，山高谷深，山地面积约占94％。本研究所选的研究区域主要是漾濞县。漾濞县位于云南省中西部，该地区资源富集、生态脆弱、贫困普遍，发展与保护矛盾极为突出等问题，具有典型性和代表性；由于其独特的地理环境和突出的生态系统多样性，在该地区进行坡面土壤侵蚀研究，对协调生态环境保护与经济发展的平衡具有重要的理论和实践意义。本论文从野外径流小区观测、降雨资料分析，土壤性质测定等几方面入手，对坡面土壤侵蚀进行分析。初步探讨了坡面土壤侵蚀的一般机理和规律，分析了坡度对坡面土壤侵蚀的影响，得到以下主要结果：(1)研究区坡面侵蚀量随坡度增加有明显递增的趋势。2006年，以25°的侵蚀量为对照，从25°、30°到35°侵蚀量递增的百分比分别为：162．65％、194．67％。2007年，从25°、30°到35°侵蚀量递增的百分比分别为：157．16％、200．52％。从35°到40°，侵蚀量递增的趋势减弱。2006年，35°和40°的百分比分别为：194．67％、203．01％，增副较小。2007年，35°和40°的百分比分别为：200．52％和200．87％，增副也较小。在整个坡面上，侵蚀量随坡度的增加是有一定的极限的。(2)降雨量对坡面侵蚀的影响主要反映在前期降雨上，而充分的前期降雨为降雨所引起的坡面侵蚀提供了条件。降雨强度较大的月份，如2006年7月和9月，2007年的7月和8月，坡面侵蚀都比较剧烈。降雨强度与坡面侵蚀之间的关系十分密切。(3)坡度与侵蚀模数表现为幂函数关系，侵蚀模数作为因变量，其变化受自变量，即坡度变化影响。通过对侵蚀模数的换算，以回归分析的手段，建立了坡度与侵蚀模数的回归方程：M_(2006)=53．84S~(0.5297)、M_(2007)=74．758S~(0.5336)和M_均=64．301S~(0.5312)。(4)以坡度为25°的标准径流小区为基础，用坡度因子与坡度建立关系做回归分析得到坡度因子的回归方程，即数学模型：S=1．0905(θ/25)~(1.5224)。(5)为了进一步分析说明坡度因子方程式的合理性与适用性，在“3S”技术的支持下，采用土壤侵蚀分类分级标准和美国通用土壤流失方程对研究区土壤侵蚀量进行估算。利用方法一进行估算：侵蚀总量为4013625t，平均侵蚀模数为4502．76 t／km~2·a；利用方法二估算出结果为：侵蚀总量为4561842．09t，平均侵蚀模数为5438．92t／km~2·a。根据当地的实际情况，利用方法二，以坡度因子为侧重点，估算结果更为可靠。本研究成果对于漾濞县的土壤侵蚀防治，水土资源管理和土壤侵蚀定量评价具有重要意义。
张洋[5]2018年在《东柳沟流域风力—水力侵蚀动力过程试验研究》文中研究指明土壤侵蚀是威胁人类生存和发展的的主要环境问题。相比单一的侵蚀方式,风水复合侵蚀是最常见的一种复合侵蚀方式,其造成的水土流失更为严重,其中:黄河上游的多沙粗沙区是典型的风蚀水蚀复合侵蚀。本论文以黄河上游多沙粗沙区东柳沟流域为研究对象,采用野外监测、模拟试验和和“3S”技术相结合的方法,从风蚀提供侵蚀物质,水蚀提供入河动力的研究思路入手,基于流域地形地貌、土地利用及土壤侵蚀特征,研究了流域土壤侵蚀及其下垫面响应关系;建立野外风蚀-水蚀动态监测系统,系统分析了风力-水力复合侵蚀动力特征与风沙输移沉积过程。以风沙沉积坡面为研究对象,结合放水冲刷试验,阐明了风沙沉积坡面水沙输移规律,揭示了覆沙黄土坡面水蚀动力过程,建立了覆沙黄土坡面微地貌与侵蚀产沙的响应关系。本论文得到的主要结论如下:(1)明确了东柳沟流域土壤侵蚀产沙与土地利用、地形地貌因子的关系。流域的主要土地利用类型为沙地、草地和耕地,其中沙地、草地、耕地各占24%、47%、19%;流域土壤侵蚀类型以风力侵蚀为主,侵蚀强度在中度及其以上。研究表明1980～2013年流域的耕地、城镇居民用地和低覆盖度草地面积增长明显,而林地、高覆盖度草地、中覆盖度草地和沙地有下降趋势,土地利用变化主要发生在中上游区域;1990～2013年流域的土壤侵蚀综合指数和侵蚀模数逐渐递减,中度以上侵蚀面积减小12.50km2且全部转化为微度和轻度。通过计算不同土地利用条件下土壤侵蚀综合指数的变化,耕地适宜转化为覆盖度较高的草地和林地;林地适宜转化为高覆盖度草地;低覆盖度草地适宜于转化为林地和较高覆盖度草地,部分区域也适合转化为耕地;沙地为最劣地类,根据政策和条件可转移为耕地、林地和草地。通过分析流域土塘侵蚀空间分布特征,风水复合侵蚀主要发生在0～3°缓坡、东北坡向、起伏度和粗糙度较小的区域。(2)阐明了东柳沟流域风蚀动力过程及其地形响应关系。流域的主风向为西风,年内3～5月平均风速为6.5 m/s达到年季最大值,计算流域上、中、下游的风蚀模数分别为4002t/(km2·a)、5256t/(km2·a)、31-5t/(km2·a);流域风蚀强度与月平均风速呈指数增长趋势,且相关性显着(R2>0.56,P<0.05);计算得到流域上游(低山丘陵沟壑风蚀区)、中游(半固定、流动沙丘区)、下游(洪冲积平原区)土壤风蚀可蚀性颗粒含量大小分别为62.19%、94.96%%、44.500%,估算其年累积风蚀量分别为11.84、229.87和50.71万t。采用野外监测,流域中游流动沙丘移动方向为东南且移动速率达0.9 m/a。建立风蚀量与地形因子关系,风蚀量与地表粗糙度、起伏度线性拟合程度最高(R2>0.75,P<0.01);通过逐步回归构建了基于起伏度(RA)和坡向变率(SOS)的风蚀量预报经验模型。(3)揭示了覆沙后黄土坡面侵蚀产沙过程机制,阐明了风蚀-水蚀复合加剧土壤侵蚀产沙的特征。覆沙能够延长黄土坡面的初始出流时间,不同放水流量条件下,相对黄土坡面,覆沙能够使出流时间延长2～3倍且随覆沙厚度的增加而增大;覆沙坡面的径流总量是黄土坡面的1.05～1.8倍,产沙总量是黄土坡面的1.6～7.5倍;在整个出流阶段,随放水流量增大,覆沙坡面的初始产沙强度显着增加,而同一放水流量下,初始产沙强度随覆沙厚度的增加不明显。覆沙黄土坡面的产沙强度随放水历时增长呈对数增大趋势,累积径流量与累积产沙量呈幂函数相关。建立了出流量、侵蚀量与放水流量-覆沙厚度交互作用模型:R=0.935Q+0.058IQh、S=0.715Q+0.257IQhGR为坡面出流量,L;S为侵蚀总量,kg;Q为放水流量,L;IQh为出流量和覆沙厚度的交互作用,明确了放水流量是影响侵蚀量的主要动力,而覆沙厚度对坡面侵蚀量的影响与放水流量有关,因此放水流量-覆沙厚度交互作用明显,加剧了土壤侵蚀产沙。(4)放水冲刷试验条件下,解析了坡面覆沙后输沙率与水动力参数及其侵蚀动力因子的关系,建立了基于不同覆沙厚度下坡面输沙率的侵蚀预测模型。覆沙坡面的雷诺数Re、阻力系数f、曼宁糙率n均大于裸坡,且波动性较大;水流功率与Re、b=(Re2+Fr2)1/2呈线性数显着相关,而与佛洛德数Fr、流速V、水深曼宁糙率a=n/h呈对数函数显着相关。分析覆沙黄土坡面对侵蚀动力的响应关系得到:覆沙黄土坡面输沙率与径流剪切力、水流功率之间呈显着的幂函数关系;覆沙厚度为5 mm、15 mm、25 mm的输沙率与单位水流功率、断面单位能量之间分别呈显着的幂函数、对数函数关系,而覆沙厚度为35 mm的覆沙黄土坡面输沙率与单位水流功率、断面单位能量之间分别呈显着的幂函数、线性相关关系。通过对坡面输沙率与5个侵蚀动力因子进行分析,建立了基于断面单位能量(E)和单位径流功率(T)的覆沙坡面输沙率的计算方程Dr=1.061+0.739E-3.941T(R2=0.901,P<0.01)。(5)阐明了覆沙黄土坡面地形微地貌因子与坡面水蚀产沙的响应关系。通过比较坡度、地表起伏度,对坡面侵蚀产沙的影响发现地表起伏度对坡面地形变化影响较大;通过对各地形因子与径流产沙量进行一元线性回归拟合,得到地形因子对侵蚀因子响应的优先程度依次为产沙量和径流量。对不同冲刷流量下的出流量、产沙量与单一地形因子进行分析,在10 L/min下地形因子对出流量的响应作用最强,而15 L/min下地形因子对出流量的响应作用最弱。坡长、地表起伏度、地表粗糙度叁个地形因子对侵蚀量的响应随流量的增加而减小,而坡度呈先增大后减小。运用多元回归,基于放水流量、覆沙厚度以及8个地形因子分别建立了径流量和侵蚀量的预估算公式,为进一步研究风力-水力复合侵蚀动力过程提供科学依据。
高燕[6]2014年在《黑土区不同侵蚀方式对土壤团聚体和泥沙颗粒流失的影响研究》文中进行了进一步梳理东北黑土区是我国土壤侵蚀严重区域之一，土壤团聚体和颗粒的流失造成土壤退化，严重威胁黑土区农业的生产与发展。为此，本文以吉林省榆树市典型耕层黑土区的农耕地为研究对象，采用室内人工模拟降雨和汇水试验及室内分析，设计不同降雨、汇水强度及降雨和汇水组合叁种试验条件，对比坡面面蚀和沟蚀的侵蚀特征差异，分析不同粒径团聚体在两种侵蚀方式过程中的流失与迁移，研究侵蚀方式对泥沙颗粒流失的影响。主要结论如下：（1）对比了面蚀和沟蚀特征的差异。坡面径流量和侵蚀产沙量随降雨或汇水强度增大而增加，沟蚀的径流量和侵蚀泥沙量均大于面蚀，分别是其1.1倍和2.8倍。两种侵蚀方式下，坡面径流量和侵蚀量随降雨强度增加的幅度明显大于随汇流强度增加的幅度。在面蚀方式下，增加50mm/h降雨强度，坡面径流和侵蚀的增加率分别为48.1%-61.0%和82.5%-91.3%；增加50mm/h汇流强度，坡面径流和侵蚀的增加率分别为19.4%-37.1%和9.5%-71.6%。在沟蚀为主方式下，增加50mm/h降雨强度，坡面径流和侵蚀的增加率分别为55.2%-59.6%和68.3%-88.9%；增加50mm/h汇流强度，坡面径流和侵蚀的增加率分别为33.3%-45.5%和19.5%-80.0%。（2）研究了面蚀和沟蚀对土壤团聚体流失和迁移的影响。与试验土壤中大团聚体所占比例相比，侵蚀泥沙中大团聚体的比例降低了3%-52%，而微团聚体增加了1%-62%。流失团聚体以＜0.25mm粒径为主，占到团聚体总流失量的46.5%。侵蚀发生促使＞1mm粒级团聚体破碎，从而增加0.25-0.5mm粒径团聚体的流失比例。流失团聚体中＞1mm粒级的比例较试验土壤降低38%，而0.25-0.5mm粒级团聚体的比例是试验土壤的2.3倍。＞1mm和0.25-0.5mm粒级团聚体流失随降雨或汇水强度增加表现较为复杂。试验土壤团聚体MWD和GMD大于流失土壤团聚体的值，面蚀方式下流失团聚体的MWD和GMD普遍小于沟蚀方式；面蚀方式下流失团聚体的MWD和GMD随降雨或汇水强度增加而减小；沟蚀方式下流失团聚体的MWD和GMD随降雨强度增加而增大。MWD和GMD能较好地反映流失团聚体的特征。（3）分析了面蚀和沟蚀对坡面微团聚体流失的影响。与试验土壤相比，流失微团聚体中0.087-0.25mm粒级比例降低了60%左右，而＜0.002mm粒级微团聚体比例增大了2-15倍。＜0.002mm粒级微团聚体随降雨和汇水强度增加而减小，0.087-0.25mm粒级则表现的较为复杂。面蚀方式下流失微团聚体的MWSSA和D随降雨或汇水强度的增加而减小；沟蚀方式下流失微团聚体的MWSSA和D随降雨强度增加而增加，但在有汇水条件下，MWSSA和D随降雨强度的增加而减小。MWSSA和D能较好的反映流失微团聚体的特征。（4）阐明了面蚀和沟蚀对泥沙颗粒流失的影响。泥沙颗粒流失表现为粉粒＞粘粒＞砂粒，其流失比例依次为56%、37%和7%。侵蚀泥沙中砂粒的比例较试验土壤降低12%-62%，而粘粒比例则较其增加了9%左右。侵蚀方式、降雨和汇水强度对粘粒的影响不明显。沟蚀为主方式下侵蚀泥沙的D50普遍大于面蚀，表明沟蚀为主方式的泥沙颗粒粗于面蚀方式，D50较MWD能较好的反映泥沙颗粒的流失。侵蚀泥沙中，砂粒和粉粒的团聚率AR＞1，粘粒的AR＜1，表明侵蚀泥沙中砂粒和粉粒作为原始颗粒被迁走，粘粒则作为粘粒团被搬运。
邹爱平[7]2008年在《红壤退化区侵蚀景观格局及其演变》文中研究指明以小流域为基本单元进行流域综合管理正在被世界上越来越多的国家所重视。我国是世界上较早开展小流域水土流失综合治理的国家之一,近20年来,由于社会经济的高速发展,开发建设项目大面积扰动土地,形成新的水土流失,出现一方治理,多方破坏的现象,使水土流失状况呈现复杂化、多样化特征。本文基于地形图、SPOT5遥感数据等,综合利用ArcGIS9.0、ArcView3.3、ERDAS IMAGINE8.7、ENVI4.2等软件,采用景观格局分析、传统方法与新技术相结合、理论分析与野外定位观测相结合等方法,对全国30条典型小流域之南方红壤丘陵区的一个典型代表—长汀县朱溪河小流域展开研究,目的是为小流域水土保持行政管理、水土保持规划以及预测预报模型研究提供可借鉴方法。本研究的主要成果包括:1)建立了大比例尺、高精度的朱溪河小流域地理空间数据集,探讨了综合利用不同软件各自优点进行小流域空间数据建立的实用技术与方法。2)详细分析了2000年以来朱溪河小流域土壤侵蚀数量结构与空间位置的演化,得出微度和轻度侵蚀大幅度增加,而中度以上侵蚀明显减少;土壤侵蚀分布总重心向西南偏移;所有高程带、坡度等级和坡向类别上的SEII和SEIC均下降等结论。3)分析了朱溪河小流域侵蚀景观时空格局的变化,得出整体景观向均质化方向发展;不同坡度等级内各景观类型结构变化存在较大差异,其景观空间关系和景观异质性也发生了显着变化;人类活动的干预是小流域侵蚀景观格局动态变化的主要驱动因素。4)监测了2007年游屋圳小流域的水土保持状况,耕地面积约2.05 km~2,土壤侵蚀面积约5.32 km~2,累计综合治理面积约5.28 km~2,植被覆盖度达55%。
张利超[8]2009年在《降雨过程中红壤地表微地貌演变特征及侵蚀响应》文中研究表明地表微地貌是坡面侵蚀过程的一个重要影响因素,深刻影响着侵蚀过程中的径流、入渗、结皮、汇流和泥沙输移等。研究地表微地貌演变特征及其与侵蚀关系,对于我国南方红壤区的水土流失防治、环境保护等问题具有极其重要的意义。本文以第四纪红粘土母质红壤和泥质页岩母质红壤等鄂南叁种典型的红壤为例,选取典型的野外原位试验小区,控制土表相同初始条件,分别在两种雨强下进行连续叁场降雨,同时采用mm级高精度激光扫描和计算机数字图像处理相结合的方法,研究了在连续降雨过程中,地表微地貌的演变特征及侵蚀响应规律。主要结论如下:(1)随着降雨的进行,雨滴打击和径流搬运的联合作用导致地表糙度降低。地表糙度在第一场降雨过程中下降幅度最大,对于所有处理均达到显着差异。HS、HQ1糙度下降幅度大于HQ2,原因是HQ2红壤的团聚体水稳性比HS、HQ1要高。1mm/min雨强下,叁种红壤糙度在经历第一场降雨的快速下降之后,在第二、叁场雨过程中变化不大。而在2mm/min雨强下,第二、叁场降雨过程中,叁种红壤糙度都有不同程度的增加,其中HS由于结皮不易被破坏,因此增加幅度最小。结皮倾向于降低糙度,细沟倾向于增加糙度,地表糙度的变化取决于两者之间的平衡。连续降雨作用下不同坡位糙度的变化趋势不尽相同。坡上部糙度下降幅度最大,坡中部糙度有一定程度的下降,坡下部糙度下降幅度最小。其原因是由于坡面水蚀的叁大子过程—侵蚀、搬运和沉积作用,在坡面不同部位上的表现不同。(2)洼地蓄积量与地表糙度之间存在着十分紧密的联系,两者之间具有很好的相关性,所有处理的R~2均达到了0.9以上。洼地蓄积量在连续降雨过程中的变化趋势与地表糙度相似,总体呈下降趋势,第一场降雨前后土表洼地蓄积量之间的差异均达到显着。叁种土壤在第二、叁场降雨过程中的变化趋势有所不同,这与它们的团聚体稳定性大小和结皮稳定程度有关。1mm/min雨强下洼地蓄积量对地表糙度的敏感性比2mm/min雨强大。(3)对于汇流网络的整体特征,采用汇流密度、径流频度和分形维数进行描述。汇流密度和径流频度从不同角度表征了汇流网络的径流排水有效性。在降雨过程中,汇流密度和径流频度整体呈增加趋势,尤其是在第一场降雨过程中最为明显。在第二、叁场雨过程中的变化趋势因土壤性质和雨强的不同而出现差异。通过分析可知,地表糙度与汇流密度、径流频度呈现出较好的相关性。大体趋势上,汇流密度和径流频度随着糙度的增加而降低。分形维数表征了汇流网络的组织度。在坡面侵蚀研究中,分形维数D_S可以较好的区别降雨前后整体网络特征的变化。在1mm/min雨强下,D_S呈现先增加后降低趋势,实验结束时接近于2,说明汇流网络此时具有较高的组织度。(4)对于汇流网络中1到5级径流路径,分别计算蜿蜒度、梯度和方向性。这叁个参数从不同角度描述了径流路径的形态和变化特征。通过对叁个参数在连续降雨过程中变化的分析,分别阐明了叁种红壤在1mm/min和2mm/min雨强下径流路径特征的不同变化趋势。平均蜿蜒度和方向性总体呈下降趋势,在2mm/min雨强下第二、叁场雨过程中有所回升,平均梯度随着降雨量的累积而增加,趋向接近于试验小区的坡度。他们的变化大部分出现在第一场降雨过程中。连续的降雨作用,导致实验结束时叁种土壤径流路径特征差异性增加。相对于HS和HQ1,HQ2各级径流路径特征随着降雨的进行而均匀的变化。地表糙度和径流路径蜿蜒度、梯度和方向性之间均具有较好的相关性。雨强不同,径流路径特征随糙度变化的幅度也不同,2mm/min雨强下的变化幅度小于1mm/min雨强。(5)在1mm/min雨强下,微地貌参数对产流时间的影响均达到显着相关;但在2mm/min雨强下,只有洼地蓄积量和糙度对产流时间有一定影响,其他参数未达到显着相关。地表糙度与产流率和径流系数有着一定的相关性。大体趋势为,随着土表前期糙度的增加,产流率和径流系数降低。地表糙度对坡面径流的作用在小雨强下更为明显,在大雨强下作用有所掩盖。(6)在降雨实验结束时,叁种土壤初始相似的网络结构得到不同的侵蚀值,形成差异较大的网络特征。在降雨侵蚀过程中,雨滴分散,土块和团聚体破碎以及由此引起的微地貌改变被认为是网络结构和径流路径特征改变的重要机制。叁种土壤由于团聚体稳定性和土表结构性质不同,导致不同程度的侵蚀响应,进而产生不同程度的汇流网络演变,以及最后差异较大的汇流网络和径流路径特征。同时,网络结构的改变对土壤侵蚀率的连续下降有一定的贡献。实验结束时汇流网络分数维接近于2是网络自组织的结果,这支持了汇流网络发展最优化的概念。
韩鲁艳[9]2009年在《种子随土壤侵蚀流失的人工模拟降雨试验研究》文中指出在土壤侵蚀严重的黄土丘陵沟壑区,植被恢复重建是控制土壤侵蚀的关键,而种子是植被恢复的基础,也是植被恢复最敏感的阶段之一。土壤侵蚀与产沙的过程,不仅分散、剥蚀和搬运泥沙,同时还可将散落到地表的种子和土壤中原来保存的种子移走,造成土壤表面和土壤内部种子的流失。为此,利用人工降雨模拟试验,分析了不同雨强与坡度组合条件下产流产沙过程中的种子流失与迁移特征,研究了雨强、坡度及种子形态对种子流失和迁移的影响,得出以下主要结论:1)种子随降雨产流产沙的流失过程大致可分为叁个阶段:降雨前期种子流失相对较低阶段、降雨中期种子持续流失阶段和降雨后期种子流失不再增加阶段。当径流与产沙增加到一程度时,坡面开始有种子流失;随着降雨的进行,种子流失量随着径流与产沙量的增大而持续增加;而降雨后期,易流失的种子已基本流失,未流失的种子受其自身抗蚀策略的影响而不再流失,种子累积流失率趋于稳定。2)在同一坡度下,降雨强度对种子流失的影响表现为降雨强度越大,种子开始流失的时间越早,种子的流失率越高。在50mm/h的雨强条件下,坡度为10°、15°、20°和25°的坡面上基本没有种子流失现象发生,而同一坡度下雨强为150mm/h时的种子流失率明显大于雨强100mm/h条件下的流失率。降雨强度对种子迁移的影响表现为降雨强度越大,坡面上尚未流失的种子发生位移的种子物种数越多,迁移距离越大。双因素方差分析表明雨强为影响种子流失和迁移的主要因素,但降雨强度对不同物种流失的影响程度不同。3)在同一雨强下,坡度对种子流失与位移的影响不显着,但不同物种表现出不同的流失与迁移特征。在雨强为100mm/h和150mm/h时,阿尔泰狗娃花、达乌里胡枝子、杠柳、白羊草4个物种在4个坡度下的流失率都很大;鬼针草、野胡萝卜、异叶败酱均在10°和15°较大;而平枝栒子和刺槐在10°下的流失率最低;香青兰、山杏、黄刺玫在任何坡度下都不流失。种子的迁移距离,由于受种子自身形态特征、流失率及其它干扰因素的影响,不同物种的种子迁移随坡度的变化规律也不明显。4)不同物种种子的形态特征也显着影响着自身在坡面降雨侵蚀过程中的流失与迁移,但不同物种的种子,影响其流失的形态特征各不相同。有的主要是受种子重量的影响,如山杏、黄刺玫、平枝栒子；有些是种子形状起主导作用，如鬼针草，狼牙刺、侧柏;有些则受种子附属物的影响,如灌木铁线莲、异叶败酱、达乌里胡枝子;还有些种子的流失同时受比表面积和附属物的影响,如白羊草和阿尔泰狗娃花。种子重量是影响种子流失的主要因素,其次是种子的形状和附属物等。5)供试物种如平枝栒子、小麦、柠条、茶条槭、鬼针草、大针茅、灌木铁线莲、刺槐、败酱、茜草和侧柏的种子,在降雨强度为100mm/h条件下具有一定的抵抗降雨侵蚀的能力,流失率为0～25.83%;而黄刺玫、山杏、山荆子、酸枣、枣、大豆、玉米和香青兰的种子即使在降雨强度为150mm/h时的侵蚀条件下,也不会发生流失。
唐辉, 李占斌, 李鹏, 王添[10]2016年在《黄土坡面产流产沙过程及微地形变化特征》文中研究指明坡面土壤侵蚀过程不仅可以通过坡面的产流产沙过程反映,还可以通过降雨过程中坡面微地形变化特征来反映。对9°、12°、15°、20°、25°坡度下面积较小坡面模拟降雨,获取降雨过程中径流泥沙数据及降雨前后坡面微地形变化数据。结果显示:(1)初始产流时间随着坡度的增加先增加后减小,且初始产流时间较长;(2)15°、20°时的产流率不稳定,18min后产沙率规则性波动起伏;(3)随着坡度的增大,降雨过程后坡面比表面积值随着坡度的增大而增大,坡面的高程变异系数都有所增大。
参考文献：
[1]. 坡面土壤侵蚀过程中微形态特征变化研究[D]. 刘洪义. 山东农业大学. 2004
[2]. 黄土坡耕地地表粗糙度对入渗、产流及养分流失的影响研究[D]. 王林华. 西北农林科技大学. 2017
[3]. 坡耕地地表糙度量化特征及其对坡面汇流路径的影响研究[D]. 贾腾斌. 西北农林科技大学. 2014
[4]. 纵向岭谷区坡度因子对坡面土壤侵蚀影响的研究[D]. 张鲁. 昆明理工大学. 2008
[5]. 东柳沟流域风力—水力侵蚀动力过程试验研究[D]. 张洋. 西安理工大学. 2018
[6]. 黑土区不同侵蚀方式对土壤团聚体和泥沙颗粒流失的影响研究[D]. 高燕. 西北农林科技大学. 2014
[7]. 红壤退化区侵蚀景观格局及其演变[D]. 邹爱平. 福建师范大学. 2008
[8]. 降雨过程中红壤地表微地貌演变特征及侵蚀响应[D]. 张利超. 华中农业大学. 2009
[9]. 种子随土壤侵蚀流失的人工模拟降雨试验研究[D]. 韩鲁艳. 中国科学院研究生院（教育部水土保持与生态环境研究中心）. 2009
[10]. 黄土坡面产流产沙过程及微地形变化特征[J]. 唐辉, 李占斌, 李鹏, 王添. 中国沙漠. 2016
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