流域泥沙过程机理分析

黄土高原地质地貌复杂，是黄河流域的主要泥沙源区，并以黄土丘陵沟壑区和黄土高塬沟壑区为代表．沟壑区的不同部位具有不同的侵蚀产沙现象，并在不同的空间尺度上表现出迥异的水沙运动规律．为此需将流域分为坡面与沟道两大系统分别研究，本文描述坡面侵蚀产沙、沟坡区重力侵蚀和沟道水沙运动的主要现象，分析各水沙过程的主要机理．揭示出可依据坡面径流建立坡面侵蚀产沙模型；根据水流的诱发作用，用沟坡土体失稳的随机力学模型模拟沟坡重力侵蚀；考虑影响水沙运动的多种要素，建立沟道系统的高含沙水沙模型．流域泥沙过程机理的研究为建立符合实际物理图景的水沙模型系统，完成流域泥沙过程模拟提供基础。     

黄土沟壑区流域重力侵蚀模拟

重力侵蚀是土壤侵蚀的主要形式之一．在黄土高原地区,重力侵蚀对土壤侵蚀总量、高含沙水流特性和水沙过程的尺度现象等都具有重要贡献但由于重力侵蚀机理复杂、发生随机性强以及缺乏直接观测资料,对重力侵蚀过程的模拟研究一直是土壤侵蚀领域的薄弱环节．笔者将一个基于土体失稳的沟坡重力侵蚀理论模型在数字流域模型框架下与坡面降雨径流和土壤侵蚀模型、沟道不平衡输沙模型耦合集成,并解决了重力侵蚀模型在流域中应用的一些具体问题,使重力侵蚀模型能够根据沟坡的几何形态、黄土的力学特性、降雨导致的土体含水量及力学性质变化、沟道水流对沟坡的淘刷等物理因素的影响,合理模拟流域中的重力侵蚀过程．将模型系统应用于岔巴沟流域和无定河流域,得到了重力侵蚀的分布及其占总侵蚀量的比例,模拟结果基本可信．     

黄土丘陵沟壑区土地演化地理过程的物流分析——以晋西三川河流域为例

本文认为在黄土丘陵沟壑区土地演化的基本地理过程是由流水侵蚀所造成的水土流失过程,并分别讨论了该区土地素与上地单元的物流特征,通过数学计算和相关分析,证明黄土沟坡土地素物流强于红土沟坡,梁地和谷地土地单元的迳流和泥沙输移达到0.921和0.923的相关程度。     

黄土高陡塬坡降雨侵蚀机制及生态防治技术

黄土高原地质环境异常脆弱。近年来一系列人类工程活动(如平山造城,治沟造地,固沟保塬等)其作用速度和强度已远超地质营力和生态承载力,导致黄土灾变不断发生。本研究遵循人地和谐发展的理念和目标,选取位于陕北延安典型生态修复区内的高陡黄土塬坡作为灾变防控示范区,采用添加黄土固化剂新材料和移植草皮新工艺相结合的方法对黄土塬坡进行改良修复。通过室内模拟试验控制塬坡初始条件和降雨过程,开展了多组不同雨强条件下(60mm/h,120mm/h,150mm/h,180mm/h)的室内人工降雨侵蚀物理模拟对比试验,揭示了降雨过程中黄土塬坡面侵蚀灾变动态演化规律,细化了坡体内部岩土体物理力学参数(孔隙水压力,含水率)与地表变形(地表倾斜仪)和降雨强度之间的响应关系。试验结果表明,从“控水”的角度出发,改良后黄土与新工艺的运用一方面能够成功降低坡面径流的侵蚀程度,另一方面,低渗材料减缓了地表水的垂直入渗转化为地下水,防止了水土流失、溃散性失稳和大范围的湿陷沉降破坏,同时,草皮移植技术的实践也满足了生态修复的目的。     

坡面土壤侵蚀力学模型

坡面土壤颗粒发生侵蚀分离是坡面流侵蚀的起始阶段,因此分析导致坡面土壤颗粒分离的临界水流剪切应力及其影响因素对了解坡面流侵蚀有重要现实和理论意义。通过对坡面流土壤颗粒发生分离进行受力分析,指出导致土壤发生分离的动力因素和阻力因素,建立坡面土壤颗粒受力力学模型。通过对模型求解得出土壤发生侵蚀的临界水流切应力并对其影响因素进行分析,对坡面流土壤侵蚀的微观力学机理作初步的探讨,以期对防治上壤侵蚀和水土保持工作有所借鉴。     

关于黄土高原丘陵沟壑区植被地貌演化与土壤侵蚀的复杂响应研究现状及趋势

对黄土高原丘陵沟壑区植被地貌演化与土壤侵蚀的复杂响应研究现状及趋势进行了系统分析。指出植被是影响生态环境质量的基本要素，且对土壤侵蚀与地貌演化具有重要的作用。针对目前黄土高原丘陵沟壑区植被分布现状，可以采用以空间代时间的研究方法对不同地貌特征、弃耕地的植被类型与群落特征进行调查。并运用人工降雨、径流场观测设施与野外观测资料与航片、地形图分析相结合，地貌演化与土壤侵蚀理论相交叉的研究方法，探讨植被自然演替规律、坡沟地貌演化与土壤侵蚀．坡沟地貌形态、水流特征对沟缘线地貌侵蚀演化的交互作用影响，揭示植被演替规律、坡沟地貌形态演化速率与土壤侵蚀的复杂影响机制。对于不断深化植被建设、地貌发育与土壤侵蚀理论的研究，为探索黄土高原植被建设、水土保持治理与决策提供科学依据．并具有重要的学术价值与实践意义。     

江河崩岸的影响因素分析

为了研究江河崩岸的发生机理,以长江中下游及其他河流典型崩岸实例为依据,分析了江河崩岸的影响因素及其对崩岸的作用,并针对崩岸类型分析了崩岸的关键性影响因素.结果表明:岸坡土体物质组成及分布和岸坡局部地形是崩岸形成的主要内在因素,水流冲刷和地下水渗流是崩岸形成的主要外部动力因素;各因素对崩岸的作用主要表现为侵蚀破坏、渗流破坏、重力破坏及突加荷载或边界条件破坏等.     

陇中黄土高原水上流失地质问题

陇中地区,黄土广泛发育,其分布面积约占其总面积的95%以上,厚度最大可达200余米,地表层被径流水侵蚀切割,地貌形态以黄土梁峁沟壑为主,黄土残源次之.统观全区,其地形破碎,沟谷纵横,沟深坡陡,这均为水土流失所致.本文仅就陇中黄土高原水土流失地质问题,概述其形成条件、主要侵蚀方式及其预防措施.     

沋河水库产沙条件的研究

沈河水库淤积非常严重,推移质多来自支流清水河的基岩山地,悬移质泥沙主要来自稠水河的黄土丘陵区。悬移质是水库泥沙淤积的主体,其产沙条件有四点:(1)岩性:黄土丘陵由于黄土质地均匀、疏松、多孔,易遭受流水冲刷,故水库泥沙粒径基本和黄土粒径相当。(2)地形:丘陵区因新构造上升运动影响,河流垂直侵蚀强烈,沟谷纵横,地面破碎,相对高差大,谷坡陡峻,大多在11—25°之间,有利于坡面径流侵蚀。(3)降雨:稠水河年降雨量917.8毫米,雨量集中于夏季,且多暴雨,冲刷能力很强。(4)重力作用:坡面块体运动有撒落、崩塌、错落和滑坡等,其中以滑坡最发育,其面积约占沟谷面积70%左右。由于重力作用破坏了原土结构,扩大裂隙,失去粘着性,易遭受流水侵蚀。因此,重力作用是沟谷产沙的主要原因之一。沈河流域治理:在沟谷里兴建拦泥和蓄水工程;滑坡治理应以地表排水工程和植物措施为主;黄土梁源区应加强保塬固沟,以防止径流冲刷。     

高速公路路堑边坡的侵蚀临界坡度

针对降雨条件等环境影响条件下路堑边坡存在的临界坡度,指出坡面流侵蚀的定义并系统分析了坡面流侵蚀的主要影响因素,利用泥沙运动力学理论,研究了坡面土壤侵蚀率与坡面流的剪切力之间的变化关系.同时,对坡面流水力学参数(流速、水深)对临界坡度影响的规律进行研究,得出了一定高度边坡坡面流的剪切力随坡度变化规律,即一定高度边坡的侵蚀临界坡度为22.2°.可为工程计算提供依据.     

黄土地貌区水力侵蚀敏感性分析：以山西省五寨县为例

在自然与人为因素的干扰下,黄土高原地区常年遭受较为严重的水力侵蚀。为了减缓水力侵蚀进程并避免对人类生命财产的损害,对其进行敏感性分析是具有重要意义的。本文从CSLE模型出发,以地貌单元作为评价单元,对降水侵蚀力因子、土壤可蚀性因子、坡长坡度因子、生物/耕作措施因子以及工程措施因子分别进行正向化处理与熵值法确权叠加后建立了一个水力侵蚀敏感性评价模型,借助面积-高程积分对该模型进行评价后,利用该模型对研究区进行水力侵蚀敏感性分析。结果表明：(1)在区域尺度下,文中提出的水力侵蚀敏感性评价模型的评价因子为0.61,相对优于作为对比验证的CSLE模型,因此可以利用该模型对研究区进行水力侵蚀敏感性评价；(2)水力侵蚀敏感性值在不同地貌单元之间表现为：大起伏山地>洪积平原>黄土塬>黄土梁峁>中起伏山地>冲积洪积平原；(3)为了避免对人类生命财产造成损害,北部冲积洪积平原与中起伏山地相交地带、南部大起伏山地的清涟河流域应重点进行治理。该文提出的方法有效解决了黄土地貌区的水力侵蚀敏感性分析问题。     

地理信息系统应用下的黄土高原地区土壤侵蚀量估算

土壤侵蚀研究的一大核心问题就是土壤侵蚀量的估算。采用美国通用水土流失方程(USLE),利用黄土高原地区DEM数据、气象数据及土地利用类型等数据,对黄土高原地区进行土壤侵蚀量的估算采用USLE模型,运用GIS和RS技术,是一种可行的方法与技术途径。在GIS和RS技术的支持下,实现了USLE中各因子及黄土高原地区土壤侵蚀量的估算,同时结合中国土壤侵蚀强度分级标准进行土壤侵蚀强度的分级。分析结果可为今后黄土高原地区的水土流失的防治措施的制定提供参考。     

对黄土高原的新认识

在分析黄土高原地貌与沉积特征的基础上,确定了黄土层下6种不同类型的基底地形,其上黄土层厚度与黄土地貌的空间差异均与基底地形的类型有关.根据黄土高原的地貌结构与成因,结合晋陕峡谷区新生代晚期地壳平均抬升速度的讨论,论证了黄土高原在成因类型上完全不同于剥蚀高原、构造高原、熔岩高原等各种高原类型,它是一种独特类型的叠加高原.正因为其类型的独特性,黄土高原在周缘特征和区域自然环境特征上,均有别于其他任何类型的高原,也使它成为水土流失量和速度最大的高原.     

小流域水土流失的数学模型及数值模拟

为了描述小流域水土流失的水量、含沙量过程线,实现水土流失动态模拟,通过对小流域整个水土流失过程数学模型的建立及计算程序的编制,实现了对小流域整个水土流失过程的数值模拟.并通过有限的野外实验研究来校正模型中的参数:通过改变模型中的参数和输入值,可以模拟、预测不同条件(包括地形坡度)下的水土流失情况,有助于揭示水土流失因子之间的相互作用机制,探讨不同耕作方式和水保措施下水土流失的规律,为水土流失防治、减轻地质灾害、合理使用耕地和保护生态环境提供科学依据.     

论苜蓿在农牧业和秀美山川中的作用

为广植苜蓿, 介绍了苜蓿的种类、地理分布、生物生态学特性和栽植历史,论证了苜蓿作为饲用牧草、轮作倒茬、绿肥压青、培肥土壤、保持水土、美化环境的植物,在农牧业生产和秀美山川中发挥的巨大作用,提出了广植苜蓿、增加植被、治理水土流失的对策和建议,使苜蓿在西部在开发、治理黄土高原水土流失和秀美山川中发挥更重要的作用。     

黄土高原沟区水土保持生态建设关键技术

文章分析了黄土高原沟区生态环境脆弱、水土流失严重的原因。以因害设防、因地制宜为原则,根据不同地形、地貌,总结了许多关键技术和基本治理模式,用来提高黄土高原生态建设的整体效益。     

黄土高原生态恢复目标设定的历史和现实依据

文章指出黄土高原的治理目标多变,使其目标形同虚设,是黄土高原治理效果不显著的原因之一.黄土高原治理的目标既受到历史条件的限制,也受自然条件和现实经济条件的限制,如何确定治理目标就必须同时考虑这些因素,也有必要借鉴国外的经验.通过分析作者认为将黄土高原生态恢复目标确定为50%左右(其中森林20%左右、草被30%左右)比较合理,也有助于人们实施.过去的以粮为纲不科学,现在的全面退耕还林也不科学.     

地图符号构成元素的结构模式

在分析地图符号视觉变量的基础上，提出地图符号构成元素的新概念．指出地图符号构成元素由位置、形状、色彩、尺寸、网纹、方向和注记组成．探讨了符号构成元素的设计模式和设计程序     

黄河中游水保前后河流含沙量变化

以黄河中游河口-龙门区间的主要支流为例，利用其近30年的水文测验资料，采用方差分析，对不同流域地貌条件下的河流水保前后含沙量的变化情况进行了分析．分析结果表明，黄土丘陵区河流含沙量受水土保持的影响显著，反映水保前后含沙量变化的特征值尸与流域水保面积有着良好的线性关系，利用这一关系可以推求出黄土丘陵区河流水保面积达到流域水土流失面积20％以上时，河流含沙量会显著减少．对于流域内同时存在沙砾丘陵区与黄土丘陵区的河流，水土保持对河流含沙量的影响不大．