密云水库流域坡面降雨侵蚀的计算机模拟

以B市密云水库流域为例,用计算机数值模拟技术模拟坡面降雨侵蚀过程,考虑到坡面流的流速及非线性双曲型方程,采用迎风有限差分显示格式来离散坡面侵蚀方程、坡面水流连续方程、水流运动方程,并编制了计算程序,进行了计算机模拟.研究成果可以描述动态坡面降雨侵蚀及水土流失过程,且可将研究成果扩展到整个流域,从而为治理水土流失保护生态环境提供依据.     

土工格室坡面侵蚀特性

土工格室坡面由于其独特的结构特性,其侵蚀过程与传统坡面有较大差异.本文采用变坡试验水槽,研究土工格室坡面在坡面流作用下的侵蚀规律.分析土工格室坡面流的流动特点及其与普通坡面流的差异,揭示了坡面侵蚀量随坡度、流量、切应力,以及绕流雷诺数的变化规律.结果表明,坡面侵蚀量远小于无格室的坡面;坡面累计侵蚀量和绕流雷诺数之间呈良好的对数函数正相关关系;平均侵蚀率与坡度、流量、切应力之间均呈良好的幂函数正相关关系,且流量对坡面流侵蚀率的影响大于坡度,随着流量的增大土工格室坡面流侵蚀能力的增率增大.     

冲积扇油气管道坡面侵蚀灾害因子分析

坡面侵蚀是管道破坏的重要地质灾害之一,且其过程复杂,各指标因子相互作用。基于熵权法确定指标权重,距出水口距离所占权重最高,达24%。通过GIS沿管道两侧50 m建立缓冲区,利用空间加权叠加分析,得到缓冲区侵蚀强度。以灾害点侵蚀强度为统计指标,对坡面侵蚀的抗冲性、渗透性、植被、坡度、距出水口距离、水量6类指标进行统计分析。结果表明,坡面侵蚀强度与渗透性、坡度、水量呈现较好的正相关;抗冲性、植被与侵蚀强度具有一定程度的负相关关系;整体而言,侵蚀强度随距出水口距离的减小变高。     

三维植被网加筋草皮坡面土壤侵蚀试验研究

为研究植草型生态护坡的抗坡面侵蚀性能,对比设置三维植被网加筋材料前后草皮护坡的植被防护效果,探讨加筋材料提高草皮抗侵蚀性能的作用机理,在实验室内进行了草皮护坡坡面冲刷模型试验.试验结果表明:当坡面流流速大于2 m/s时,天然草皮的侵蚀模数较之裸露边坡平均减小了90%以上,草皮防护作用随流速的增大而减弱;设置三维土工网垫后,加筋草皮的侵蚀模数较之纯草皮减小了50%以上,防护优势随着流速的增大愈加显著;天然草皮能有效地控制坡面侵蚀,设置三维植被网加筋材料可以大大提高草皮的防护效果,其作用机理表现在边坡土体加筋作用、覆盖防护作用、增强草皮侧向连续性3个方面.     

降雨引起的坡面黑土侵蚀厚度的计算

为了计算降雨引起的坡面黑土层侵蚀厚度,建立了坡面变形(冲刷厚度)的数学模型.模型包括坡面水流连续方程、水流运动方程、侵蚀方程(水土流失方程)、坡面变形方程.实现了对降雨引起的坡面黑土层侵蚀厚度的数值计算,该成果可预测黑土层流失的年限,为防治水土流失、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.     

坡面过程意义下的武汉市典型坡面土层厚度研究

坡面系统对坡面成土过程和搬运过程有着重要影响,土层厚度在坡面上的空间分布规律能够一定程度上反映坡面过程.该文在区域线路调查的基础上,实地测制武汉市4座典型山地的8条典型坡面,布设36个采样点,并结合遥感影像,调查了其土层厚度的分布特征及坡面系统各要素,结果表明：1)各条坡面总体呈现土层厚度由坡底到坡顶递减的分布规律;2)母质岩性是坡面成土过程所形成土层厚度的主要影响因素;3)坡度和坡长是坡面搬运过程的主要影响因素.     

2009-2011年安家沟流域不同植被覆盖条件下土壤侵蚀变化趋势

黄土高原水土流失严重,植被与降水是决定坡面土壤侵蚀的主要因素,为探求安家沟流域不同及坡度对土壤侵蚀的影响。就2009-2011年3年间安家沟流域不同土地利用类型下的植被覆盖度、不同坡度条件下土壤侵蚀变化趋势进行研究分析。结果表明:在同一土地利用类型条件下的植被覆盖度,坡度为5°时,实验小区的径流量和土壤侵蚀量均最小;当坡度为10°时,各小区径流量和侵蚀量明显增大,其关系为:小麦红豆草油松天然草地沙棘。坡度达到15°时,各小区径流量和侵蚀量均达到峰值,其侵蚀量变化关系不变;坡度为20°时,各小区径流量和侵蚀量有所回落,基本与坡度为10°时持平;在相同坡度条件下,5种植被实验小区在其他条件不变的情况下,土壤侵蚀量的排列顺序为:小麦地红豆草天然草油松林沙棘。因此建议:对坡度15°的陡坡耕地,应退耕还林还草;对小于15°的缓坡地,应发展梯田项目,减少水土流失;对无法耕种的山坡,应采取封育措施,同时植树造林使其恢复生态功能。     

山区公路坡面冲刷引起的路基水毁机理

通过下边坡冲刷模型试验和现有的研究成果探讨坡面冲刷对路基稳定性的影响,提出路基水毁的一般机理演绎过程,结合具体工程选取合适的边坡防护形式.试验结果表明:土体物理性质对坡面的抗冲刷能力有很大的影响;一般路基边坡坡面侵蚀过程是由坡脚开始逐渐向上扩展的,最终导致整个坡体坍塌.研究结果表明了边坡坡面冲刷对路基边坡稳定性的影响作用机制,将其概括为4个阶段且具有链式特性的机理演绎过程,对提高水毁防灾水平具有现实意义.     

可冲刷坡面滚波影响因素的数值模拟研究

运用能够模拟可冲刷坡面滚波的一维水沙耦合数学模型,对床面形态起伏、冲淤厚度及含沙量沿程变化等因素对滚波形态的影响进行研究,并比较水沙耦合与非耦合模型数值模拟结果的差异.结果表明床面形态起伏越大,滚波的波幅及周期变化越剧烈,滚波周期与床面形态起伏的对应关系越明显;冲淤厚度对滚波运动特性的直接影响不明显,但河床发生冲淤变化后,床面的起伏形态发生相应变化,进而对滚波的运动特性产生较大影响.水沙耦合与非耦合数学模型相比,滚波形态模拟结果差异较大,因此对坡面起伏明显、水沙输移强度较大的山区坡面流数值模拟应采用能够更好的模拟水沙输移规律的水沙耦合模型.     

微生物诱导碳酸盐沉淀改良残积土坡面水力学特性研究

针对花岗岩残积土分布广泛,具有遇水软化、崩解的特性,易产生滑坡、泥石流等地质灾害的问题,提出了一种新的利用微生物诱导碳酸钙沉积技术进行坡面防护的方法．通过室内渗透试验和冲刷模型试验,对比分析了微生物诱导碳酸盐沉淀(MICP)加固花岗岩残积土的抗渗特性和抗冲刷特性．微生物诱导碳酸盐沉淀处理后的土样渗透性降低了90.8%,径流速率和侵蚀速率分别降低25.0%和96.1%．此外,通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)研究了加固的微观机理．结果表明：微生物诱导碳酸盐沉淀生成碳酸钙晶体对土壤颗粒进行胶结和孔隙填充,使土体表面板结,提高了土体的完整性和抗渗性,从而提升边坡的稳定性和抗冲刷性;同时,相较于传统喷射混凝土坡面防护具有绿色、可持续的优点,具有良好的应用前景．     

四川盆地丘陵区紫色土电导率与肥力评价探讨

本研究主要探索四川盆地丘陵区紫色土的电导率特征,并以相关分析法和模糊数学方法计算了研究区的土壤肥力综合指标值(IFI),分析其与土壤电导率间的相关性及定量关系,明确了紫色土电导率与土壤肥力水平的相关关系.研究结果表明,紫色土不同坡位电导率变化趋势,丘脚最大,丘顶最小;土壤肥力综合指数和土壤电导率有显著的相关性,其定量关系为：y=0.231 e5.156x（r=0.500）,因此在评价非盐碱化紫色土时,土壤电导率可以用来作为衡量土壤肥力综合水平的一个定量指标.     

安徽大别山区天然降雨对典型植被水土流失影响研究

基于霍山县水土保持试验站3个径流小区2013—2018年的连续观测数据,分析水土流失月际、年际变化特征,定量探讨不同植被类型（茶树、红芋、桑树）下各降雨（次降雨、降雨等级、降雨雨型）特征指标对坡耕地水土流失的影响．结果表明:1）4和7月为一年中水土流失高峰期;2013—2018年水土流失量变化趋势均表现为先迅速下降,后趋于稳定,到2018年出现上升．2）各降雨因子对于水土流失贡献度由大到小依次为降雨量（P）、降雨侵蚀力（R）、30 min雨强（I₃₀）、降雨历时（t）、60 min雨强（I₆₀）、平均雨强（I）．降雨量是影响产沙量的最重要因素;降雨侵蚀力对乔木和灌木产流影响最大．3）中雨和大雨年际变率最大,大暴雨场次少,但造成的水土流失情况最严重;Ⅰ型降雨是安徽大别山区主要的降雨类型,Ⅲ型降雨场次最少,但水土流失量远高于其他3种雨型,Ⅳ型降雨对水土流失影响最小．      

鄂尔多斯东胜地区土地覆盖的景观格局

利用ETM影像数据,通过遥感软件、地理信息系统软件进行多通道合成、几何校正和空间分析,并运用景观指数对鄂尔多斯东胜地区土地覆盖景观格局进行定量分析和评判.结果表明:研究区的植被景观类型可划分为18种.典型草原丘陵区的斑块数为921,平均斑块面积18km2,分维数为2.7125,景观分离度指数为4.4208;典型草原丘陵区受人为干扰和其他外力作用最小,存在优势景观类型;典型草原沙化区平均斑块面积10km2,分维数为4.1421,景观分离度指数为7.1829,最大缀块指数0.0153;荒漠草原区平均斑块面积13km2,分维数变动范围为-166.58～25.36,景观分离度指数为10.2243,最大缀块指数0.0156;城镇区分维数为1.91,景观分离度指数为0.10,最大缀块指数为0.8545.典型草原沙化区的景观多样性、景观破碎度最大,景观形状指数、景观隔离度和景观均匀度最高,景观优势度最低;荒漠草原区的景观优势度最大,景观均匀度最小;典型草原丘陵区景观破碎度和景观隔离度最小;典型草原平原区的景观多样性和景观形状指数最低.土地利用和土地覆盖变化是影响景观结构、功能及动态的主导因素之一.该结果可为生态脆弱区生物修复和生态保育提供案例借鉴.     

中国水土流失地区土壤沟蚀的研究进展

为了解决土壤侵蚀制约着社会、经济、环境的协调发展的环境问题.采用野外调查综和分析方法研究该问题,侵蚀沟径流冲刷是土壤侵蚀产沙的主要来源.论述了中国土壤沟蚀研究的主要方法,分析了土壤从细沟侵蚀-浅沟侵蚀-切沟侵蚀-冲沟侵蚀的演变机理,评述了细沟侵蚀、浅沟侵蚀、切沟侵蚀的研究进展,提出沟蚀过程中有待加强的研究领域,对科学地指导水土保持措施配置有重要的实践意义.     

紫色土坡耕地细沟侵蚀的防治

坡耕地是紫色土区域典型的土地利用方式,细沟侵蚀是紫色土坡面侵蚀的主要形式之一。试验研究发现,10°,15°,20°,25°小区细沟侵蚀量占坡面总侵蚀量的比例分别为28.61%,57.66%,80.66%和91.16%;细沟沟头出现的顺坡临界坡长平均值分别为6.19m,4.15m,2.75m,1.57m。在大量野外调查的基础上,采用植物篱、"地埂+植物篱"和"大横坡+小顺坡"3种措施均能控制细沟侵蚀的发生。尤其是"大横坡+小顺坡"模式,兼具了植物篱与"地埂+植物篱"两种措施的优点,且造价低、节省劳力,具有较好的推广前景,特别是暂时无法实施坡改梯的广大偏远山区。     

川西高寒地区不同海拔高度土壤酶活性特征研究

为增进对川西高寒地区土壤微生物的能量和养分限制状况的了解,以川西地区不同海拔高度（2969 m,3280 m,3697 m和3992 m）的土壤为研究对象,通过测定土壤的酶活性和相关理化性质,探讨了川西地区土壤酶活性和酶化学计量沿海拔的分布规律及其影响因素.结果表明：（1）土壤的β-1,4-葡萄糖苷酶（BG）、纤维二糖水解酶（CBH）、β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶（NAG）、亮氨酸氨基肽酶（LAP）和酸性磷酸酶（AP）活性随着海拔的增加,呈现出先减小后增大的分布模式.具体表现为土壤BG、CBH和AP酶活性在海拔3992 m处最大,在海拔3280 m处最小.土壤NAG和LAP酶活性在海拔2969 m处最大,在海拔3697 m处最小.（2）海拔3280 m的土壤微生物相对受氮、磷限制,而其余三个海拔的土壤微生物相对受碳、磷限制.（3）铵态氮、全氮、全碳和土壤养分的化学计量是驱动土壤酶活性及酶化学计量沿海拔变化的关键因素.从结果可知本研究区域的土壤酶活性特征与环境资源的可用性相关.     

玛多地区基于植被指数对土壤水分的反演

采用Landsat5影像数据对青海省果洛州玛多地区植被指数和地表温度进行提取,通过地面同步测定土壤水分含量,分析三者之间的相关关系。结果发现:归一化植被指数(NDVI)与土壤水分在植被盖度较低时,二者之间存在较为明显的负相关关系r=-0.655;地表温度与土壤水分呈负相关关系r=-0.932,3种关系模型中线型模型拟合效果最好R2=0.769 0;引入变量植被温度指数TVI并对其与土壤水分做相关分析,结果发现土壤水分与TVI之间的相关系数r=-0.906,二者之间存在明显的负相关关系,3种关系模型中,幂指数模型的决定系数最高R2=0.855 0,TVI与土壤水分的拟合效果较温度与土壤水分的好,因此利用植被指数对区域土壤水分的反演是可行的。     

四川省非粮柴油能源植物分析研究

为了寻找更多的柴油能源植物、发展生物柴油产业,本研究对四川省内野生油脂植物资源种类组成、分布区域和利用现状进行了调查研究,共采集到367种植物,根据国家生物柴油品质标准测定了这些植物的相关指标.种子或种仁含油率在10%以上的有156种,其中,含油率大于30%的55种植物中,富含饱和脂肪酸、油酸、亚油酸和亚麻酸的物种数量分别为11种、11种、15种和3种,有13种植物的油脂符合生物柴油品质标准要求,其中可马上着手开发利用的有11种.该研究结果将对四川生物柴油产业发展提供重要的参考.