三峡库区紫色土坡耕地土壤侵蚀研究：进展与方向

紫色土坡耕地是三峡库区粮食经济作物的主产载体,也是库区水土流失的主要源地和入库泥沙的主要来源。结合野外调查和相关报道,对三峡库区紫色土坡耕地土壤侵蚀研究方法、侵蚀强度、泥沙颗粒形态以及侵蚀引起的养分流失等方面进行综述。结果表明,坡耕地土壤侵蚀研究方法主要包括径流小区法、人工模拟降雨法和侵蚀针法等直接观测方法和核素示踪、模型模拟和遥感监测等间接观测方法;库区紫色土坡耕地土壤侵蚀速率达3464～9452t／km2,其中15°～25°坡度范围的土壤侵蚀最为严重,是今后坡耕地土壤流失防治的重点坡段;流失泥沙主要以〈0．02mm的团聚体和〈0．002mm的粘粒为主,其中粉粒（0．002~0．02mm）和粘粒（〈0．002mm）携带的养分流失较多;植物篱、垄作和坡改梯等措施理水效果明显,均对坡耕地侵蚀产沙具有较好的控制作用。今后应在模型方法、埂坎结构和功能、水土保持措施适宜性评价等方面拓展研究。     

移动降雨条件下结皮对坡面产沙的影响机理

通过室内小尺度坡面(4m×1m)人工降雨物理模型,设计沿坡面上下移动的移动降雨工况进行产沙产流过程比对试验,对产流产沙量时空特性及侵蚀泥沙粒径特性进行分析,探讨不同降雨移动方向条件下结皮对坡面产沙过程的影响机理。结果显示:结皮发育造成产沙显著减少;降雨向上移动时,结皮发育成熟使峰值产沙提前出现,而向下移动时产沙峰值始终随产流峰值一起出现;向上移动降雨工况在雨强3.6×10-5 m/s时达到产沙峰值和等效泥沙浓度的最大值,而向下移动工况则对应更大的降雨强度;结皮发育在降雨初期对产沙成分的影响最明显,总体上产沙成分保持特定比例结构,粉粒最易受侵蚀,粘粒次之。研究表明:结皮发育是影响移动降雨条件下坡面产沙时空特性的重要因素。     

长三角小流域AnnAGNPS模型参数敏感性及适用性评价

【目的】研究年度农业非点源污染模型(Annualized agricultural non-point source pollutant loading model,AnnAGNPS)在沛桥河小流域的参数敏感性与适用性,为长三角地区的流域综合管理工作提供数据支撑和科学依据。【方法】以长江中下游水阳江水系沛桥河小流域为研究区,采用差分灵敏度分析(differential sensitivity analysis,DSA)方法进行参数敏感性分析,通过相关系数(R²)、效率系数(E)以及相对误差(E_R)来综合评价模型的适用性。【结果】对研究区径流、总氮与总磷输出模拟最敏感的参数是径流曲线数(CN),对泥沙输出模拟敏感性程度最高的参数是CN、土壤可蚀性因子(K)、水土保持因子(P)与作物管理因子(C),且均呈正相关影响特征。验证期(2015—2018年)汛期与非汛期径流、泥沙、总氮与总磷的相关系数(R²)、效率系数(E)均大于0.80,相对误差(E_R)的绝对值均小于12%;模型对径流与泥沙汛期的模拟精度均高于非汛期,而对总氮与总磷负荷非汛期的模拟精度略高于汛期。【结论】校准后的AnnAGNPS模型应用于沛桥河小流域的模拟效果较好,可用于辅助长三角低山丘陵区农业小流域非点源污染与水土流失管理决策。     

油茶林生草栽培对地表径流及氮磷流失特征的影响

目的 研究间种草本植物对油茶林地表径流以及随径流流失的溶解态氮磷的影响,以期降低油茶林面源污染风险并改善下游水体环境,为油茶高效生态经营提供参考。方法 选取林下植被覆盖度低的5年生油茶幼林,设计3个试验处理:无间种对照、间种百喜草和间种金鸡菊,每个试验处理面积600 m²,3次重复,同时,在每个试验样地建设水平投影为16 m×7 m的标准径流监测小区,共计9个径流监测区。经过2年的生草处理后,间种百喜草和金鸡菊的油茶林下植被覆盖度从对照的31.13%分别提高到90.47%和80.40%。在此基础上,通过土壤理化性质测定、多场次的地表径流及其氮磷含量的监测,比较各处理样地的地表径流量、土壤侵蚀量、径流溶解态氮(DN)和溶解态磷(DP)流失量的变化特征,分析南方油茶幼林生草栽培对地表径流及氮磷流失的影响。结果 油茶林下间种百喜草和金鸡菊2年后,土壤有机质、全氮及全磷含量均比对照有增加趋势。2020年6—7月,在试验区共观测到5场侵蚀性降雨事件。与对照处理相比,间种百喜草和金鸡菊的处理在5场侵蚀性降雨事件中均显著降低了地表径流量和土壤侵蚀量(P<0.05)。与对照相比,间种百喜草和金鸡菊处理的地表总径流量分别减少了35.04%和33.56%,土壤累积侵蚀量分别减少了83.89%和79.85%。不同场次径流中DN和DP浓度变化趋势不一致,第1和第2场径流中DN浓度较低而DP浓度较高,第4和第5场径流中DN浓度较高而DP浓度较低。所有观测场次的径流DN和DP浓度均值超过了GB 3838—2002《地表水环境质量标准》中总氮、总磷Ⅴ类标准限值。与对照相比,间种百喜草能够显著降低径流中DN和DP浓度(P<0.05),减少量分别为4.67%和16.88%;而间种金鸡菊后径流DP浓度显著降低了16.88%(P<0.05),但DN浓度却增加了5.14%(P<0.05)。总体上,与对照处理相比,间种百喜草和金鸡菊分别降低了径流DN流失量26.66%和21.49%、径流DP流失量63.06%和50.57%。结论间种百喜草和金鸡菊的油茶林地显著降低了地表径流量和土壤侵蚀量,显著减少了径流溶解态氮磷流失量,相较而言,油茶幼林间种百喜草对林地地表径流及其可溶性氮磷流失的阻控效果比间种金鸡菊的好。     

Erosion and Sediment Production in Small Watershed in Purple Hilly Areas and Prevention Techniques

Purple Soil distributes extensively and mainly in China. Because of abundant easily weatherable parent rocks/materials and unstable soil structure, and also influenced by parent materials, usage systems, and slope gradients, erosion and sediment production of purple soils are very severe with main fashions of water erosion and gravitational erosion. Basing on observed data in small watersheds, rainfall erosivity,vegetation coverage, previous soil water content, flow and relating factors such as climate, topograph of small watershed,land usage, and soil kinds are all the influence factors of erosion and erodibility of purple soil as well as sediment production and transport in small watershed of purple hilly areas.The effective technological countermeasures of ecosystem restoration, agricultural tillage for water conservation and erosion prevention, agriculture project, and soil changing for fertility and anti-erosion were provided.     

黄土地区小流域次暴雨侵蚀产沙研究

通过坡面模拟降雨实验，分析了黄土地区坡面降雨径流产沙过程的主要影响因素，建立了坡面径流含沙量与坡面流量、前期土壤含水量、土壤干容重之间的定量关系。应用实测资料分析了黄土地区暴雨径流侵蚀产沙特点，建立了考虑流域前期土壤含水量和径流涨落段的含沙量与流量之间的水沙传递关系，建立了小流域次暴雨侵蚀产沙模型。经用实测资料计算检验，此模型对小流域次暴雨侵蚀产沙过程及产沙总量的计算结果都具有较高的精度。     

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．     

黄土区小流域坡面流模拟

坡面流的时空变化过程对坡地上土壤侵蚀机理的研究及水土保持工作都具有十分重要的意义.本文将运动波汇流理论应用于黄土区小流域的坡面流计算,着重阐述了坡面流的运动波方程基本原理和相应的数值计算方法;并用黄河水利委员会绥德水保站桥沟流域1号和2号小区天然降雨径流过程资料进行了模拟.模拟与实测径流过程吻合程度良好.     

A study on responses of soil erosion and sediment yield to closing cultivation on sloping land in a small catchment using ^137Cs technique in the Rolling Loess Plateau, China

By comparison of volumes and ^137Cs Contents of the deposited sediments before and after 1993,changes of specific sediment yields and relative sediment contributions from the gully area and from the inter gully area after closing cultivation on the later area on a small catchment of Zhaojia Gully,in the Rolling Loess Plateau,are analyzed in this paper.Closing cultivation in a large scale has not resulted in decrease but increase of specific sediment yield and the relative sediment contribution of the inter-gully area,and in increase of the sediment yield and the contribution of the gully area,for a short term.The mean specific sediment yield of 29650 t km^-2a^-1 of 1994-1996 in the catchment was 2.2 times the average value of 13413 t km^-2 a^-1 for a long term.The specific sediment yield of the inter-gully area decreased from the 14335t km^-2a^-1 in 1994 to 7034 t km^-2 a^-1 in 1995 and 3517 t km^-1a^-1 in 1996 which was much greater than the value of 21118 t km^-2 a^-1 before 1993.The relative sediment contribution from the inter-gully area decreased form 23% in 1994 to 15% in 1995 and 6% in 1996,while the contribution from the gully area increased form 77% in 1994 to 85% in 1995 and 94% in 1996.It is suggested that compacting of ploughed soils resulted in increasing of the erosion resistance but in decreasing of the precipitation infiltration,therefore,the soil erosion reduced but the runoff amount increased on the inter-gully area.Increase of delivering runoff from the inter-gully area to the gully area should result in activeness of gully erosion and mass movements,consequently,in increase of the total sediment yield from the catchment.     

Impacts of Soil.Water Conservation in Jialing River on Sedimentation of the Three Gorges Reservoir

The Jialing River is one of the main tributaries of the Yangtze River. The average annual runoff accounts for 16 % and the sediment load 26% of the total at Yichang therefore it＇s one of the main contributors of sediment to the Three Gorges Reservoir. Ever since 1989, our country has implemented ＂Yangtze River soil and water conservation＂ project, Till the end of 1996, altogether 25.8 % of erosion area in Jialing River has been improved after large scale conservation has taken effect. The analysis and comparison between records taken before and after the implementation of soil and water conservation on runoff and sediment yield indicated that the sediment load soil erosion in Jialing river basin has been taken under control to some extent. Amount of annual runoff in main conservations have generally dropped by exponential function. Obvious result has been achieved in Jialing River, efficiency of sand reduction is about 10%-25%. Therefore, sediment to Three Gorges Reservoir is decreased accordingly, and it will be beneficial to take advantage of reser- voir＇s synthetic benefit.     

土壤侵蚀的3个基本动力学过程

简要介绍了土壤侵蚀的基本特征,将土壤侵蚀过程概括为3个基本的动力学过程,即降雨导致的坡面产流过程、表面流对土壤颗粒的剥蚀过程,以及表面流的汇集和输沙过程。进一步对3个基本过程的基本内容和涉及的科学问题进行了分析和概括,并由此讨论了土壤侵蚀动力学研究的发展趋势。     

Soil Erosion on a Slope without Vegetation： a Simulating Experiment on a Bare Land in Mt. Tanakami

0　IntroductionManystudieshavebeendoneonthesedimentdischargeinMt.Tanakami .Thosestudiesconcerntheamountofsedi mentsandfewdiscussionsabouttheprocessonly .Andthesedi mentyieldmechanismindevastatedslopeinMt.Tanakamiisnotfullyunderstood.Inordertorecordthewholeprocessofsoilero sionfromthebeginningofprecipitation ,totheendofsedimentmovement,asimulatingexperimentbyusingartificialrainiscon ducted .Basedonthisexperiment,andbyfurthercomparingwiththepreviousdataofsedimentsinthisarea,somebasicdataaboutc…     

雨强和坡度对嵌套砾石工程边坡侵蚀特征的影响

为探究不同雨强和坡度对西南高山-亚高山地区急陡、高砾石含量工程边坡土壤侵蚀的影响.采用室内模拟降雨及人工配置土壤等方法,在5种雨强(25,40,45,65,85 mm/h), 5种坡度(35°,40°,45°,50°,60°)条件下进行模拟实验.研究结果表明:工程坡面产流率随着雨强的增加呈对数增加.不同雨强下坡面平均产流率变化过程随着坡度的变化差异性具有统计学意义.随着雨强的增加,同一坡面工程边坡侵蚀率明显增多.当雨强为40 mm/h时,工程坡面侵蚀率随坡度变化较小(0.015 g/s);当雨强为65 mm/h时,同一坡面的侵蚀率随着坡度的增加而减少.工程坡面溅蚀率整体呈现出迅速增长至峰值后缓慢下降的趋势.同一边坡随着雨强的增加,坡面击溅侵蚀率在产流前和产流时都有明显的增加,不同粒径土壤增速具有明显差异,同一坡面随着坡度的增加,坡面泥沙溅蚀率存在临界值(40°～45°).降雨强度与土壤侵蚀相关性有统计学意义,不同雨强下坡度与径流过程和侵蚀过程的相关性具有明显差异性.结论:工程边坡中砾石具有增加下渗率和抗侵蚀作用,工程坡面土壤侵蚀率随降雨历时逐渐下降;坡度的增加在增大坡面流速的同时会降低坡面实际承雨面积,工程坡面土壤侵蚀率随坡度的增加呈非线性关系.     

流域土壤侵蚀对椒江口悬浮泥沙时空分布的影响

利用通用土壤流失方程,对椒江流域1995年、2000年、2005年、2010年及2015年土壤侵蚀模数进行估算,椒江流域1995年、2000年、2005年、2010年及2015年均达到中等土壤侵蚀的强度,其中,1995年至2010年土壤侵蚀有逐年恶化的趋势,而2010年至2015年有所缓解.基于椒江及河口、近岸的野外实测数据,构建椒江及近岸水体悬浮泥沙浓度遥感定量反演模型,对椒江及近岸水体1995年、2000年、2005年、2010年及2015年悬浮泥沙浓度进行估算,对水体悬浮泥沙的空间分布进行分析,椒江口水体悬浮泥沙浓度表现出较强的空间分布规律及高时空动态性,其中,椒江悬浮泥沙浓度明显高于河口和台州湾;椒江中游累年悬浮泥沙浓度平均值最大,时空动态性最低,受陆相及海相输沙综合影响,易形成悬浮泥沙的最大浑浊带.流域土壤侵蚀量越大,水体悬浮泥沙浓度越高.最后,定量分析了降雨,日照时间和人类活动等因素对河口悬浮泥沙格局影响.降雨作为椒江地表径流的主要来源,对悬浮泥沙也起到一定的“稀释”作用.年内日照时长的增加,加剧了水体水量的损失,削弱水体的“稀释”作用.若以流域内居民地面积表征人类活动强度,其与水体年均悬浮泥沙浓度之间相关性较弱,但其年际变化表现出较高的相关性.     

近50年钦江水沙变化研究

【目的】分析钦江近50年来河流水沙变化特征,以及河床演变对水沙变化的响应。【方法】以钦江为研究对象,收集长时间序列的水沙和河床断面资料,基于小波分析、"3S"和Mann-Kendall非参数秩次相关检验等方法,分析水沙变化及其影响因素。【结果】20世纪60年代以来钦江水沙均呈现下降趋势,其中含沙量下降趋势尤为明显,水沙变化突变年份是1979年和1995年;夏半年的平均流量与平均输沙量分别占全年的58.62%和61.77%,年平均流量和年平均含沙量存在4~6年和15年的周期振荡特征;中游河床枯季先冲刷后淤积,下游则以冲刷为主;流量主要受降雨控制,而含沙量则主要受控于水土流失、森林保育和人口增长等多种因素。【结论】钦江水沙总体呈下降趋势,水土流失、水利工程和耗水量等人类活动是泥沙减少的重要影响因素。     

基于侵蚀过程的喀斯特坡耕地土壤重金属迁移机制

为探索喀斯特坡耕地土壤重金属元素随径流迁移机制,通过人工模拟降雨试验方法,系统研究了不同降雨强度和坡度下Cu、Zn和Ni元素随地表径流迁移转化机制。结果表明:(1)不同处理条件下坡面产流量呈上升趋势,在产流10～20 min后达到峰值并趋于稳定,同时降雨强度越大,坡度越陡,产流量越高。(2)不同处理条件下产沙量均呈先迅速增加后缓慢减少的变化趋势,产沙量与降雨强度呈正比,且在相同降雨强度下存在临界坡度。(3)供试土壤中重金属均以残渣态为主,随着产流时间的延长,径流中溶解态Ni和Cu元素变化无明显规律,上下波动幅度不大,溶解态Zn在径流中含量低于检测下限,而颗粒态Cu、Zn和Ni含量基本呈现先快速上升又逐渐下降的变化趋势,与径流产沙量变化趋势一致。     

坡面土壤分散—径流挟沙动力学模型及应用

将坡面土壤侵蚀过程中的受力状态变化分为粘聚态、分散态、挟沙扩散态三种动力结构状态,揭示出土壤分散与径流挟沙的动力学机理;建立降雨、径流、土壤水、入渗、土壤阻力等动力—能量转化方程,进而建立以土壤分散、径流挟沙物理模型为核心的坡面土壤侵蚀动力学模型及参数体系,研发出土壤侵蚀动力学模型基本参数的有效辨识途径与方法.利用陕西...     

典型强降雨下不同植被类型水土保持特征分析

设置地表径流观测场,观测强降雨下不同植被恢复5年后产流、产沙特征.试验结果表明,苦竹＋牛鞭草植被类型在此次强降雨为106.3mm情况下,产流、产沙量占其全年的15.24%和17.072%,调节降雨和抑制土壤侵蚀的能力最强;农耕地产流、产沙量占其全年的22.05%和31.65%,其中产沙量达其他3种植被类型的4.6-13.3倍,水土保持能力最弱;桦木＋牛鞭草、杂交竹＋牛鞭草植被类型因桦木生长和杂交竹间歇性采伐的原因,水土保持能力居于中等水平;对比农耕地来说,3种植被类型恢复后土壤侵蚀得到了有效控制,但强降雨下地表径流控制程度还较弱,需继续加强对土壤—植被系统的培育.     

Soil Erosion Spatial Distribution Character of Sloping Field in the Sichuan Hilly Basin： Taking a Cultivated Slope in Neijiang as Example

0IntroductionNeijiang City locates in the south of The SichuanHilly Basin.The Sichuan Hilly Basin is underlainby horizontally bedded Mesozoic mudstones,siltstonesand sandstones.Purple soils developed on these rapidlyweathering rocks are widely distributed across the basin.According to second state soil erosion surveys based onremote sensing,the soil erosion rates in local area aretypicallyinthe range of3000-5000t·km-2·a-1[1,2].Inthe Sichuan Hilly Basin,one sloping field may is com-pose…     

土壤容重对红壤坡地降雨侵蚀和入渗的影响

通过室内坡面模拟降雨试验,在长200cm、宽30cm、坡度15°的径流小区上,雨强控制在80～85mm/h范围内,研究亚热带红壤土坡面5种不同容重(1.05、1.1、1.15、1.2、1.25g/cm3)产流形式和侵蚀产沙、产流强度的关系.结果表明:地表径流和壤中流是亚热带红壤的主要产流形式,在总降雨量中的比例随容重的不同而不同.5种容重的地表径流比例都达97%以上,壤中流仅占产流的一小部分.但是壤中流在一定程度上对降低土壤侵蚀增加降雨入渗起到一定作用;壤中流初始产流时间、产流强度先随容重变大而减慢、减小,后随容重增大而加快、增大;容重1.15g/cm3时,总产沙量与总溅蚀量是最小的.