基于坡面径流输沙模型的湘中红壤丘陵区土壤有机碳流失模拟研究

坡面径流是泥沙和土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)流失的主要动力.本研究以典型湘中红壤丘陵区坡耕地(翻耕和免耕)为研究对象,通过野外径流小区模拟降雨试验,对已建立的以径流率为变量的对数线性回归坡面径流输沙模型进行修正,并结合泥沙中SOC的富集特性,建立湘中红壤丘陵区的坡面SOC流失模型.研究结果表明:坡面SOC流失模型能够有效地应用于湘中红壤丘陵区次降雨过程中坡面SOC流失的模拟中,且具有较好地模拟效果,SOC流失率模拟平均误差在30%左右,决定系数在0.85以上;同时模拟结果表明,泥沙和SOC流失过程在坡面径流侵蚀影响下呈现波动状态,表现为产流开始后10min泥沙和SOC流失呈增加趋势,其后在波动中逐渐趋于平稳;通过比较翻耕和免耕条件坡面径流输沙和SOC流失模型,结果显示侵蚀性降雨条件下,翻耕方式泥沙和SOC流失率大于免耕方式.非侵蚀性降雨条件下,翻耕方式泥沙和SOC流失状况与免耕方式一致.     

饱和坡面流运动波解初探

本文应用圣维南方程组简化的形式，导出饱和水流在斜坡面上的特征解。据以讨论壤中流对 径流过程的影响，引出从上游坡端到产生地表径流面积的初始点的距离的数学表达式。并以流域 退水规律导得退水方程式。同时在特征Ｘ～ｔ平面上，图解分析了深层地下径流与壤中流的关系， 分别讨论了特征平面上的ｔｄ≤ｔ＜ｔ１和ｔ１≤ｔ＜ｔ２两个区域的情况。     

利用地表漫流系统处理新沂河污水的试验研究

通过中试试验,研究地表漫流系统中马尼拉、水香蒲、春兰、早熟禾等4种植物对新沂河污水中CODMn、氨氮、色度3个指标的去除效果．试验结果表明：4种植物中,早熟禾对污染物的去除效果最佳,CODMn、氨氮、色度去除率分别达到55％,89．2％,51．2％;在考察的3个指标中,地表漫流系统对氨氮的去除率最高,4种植物对其去除率分别达到78．8％,79％,67．6％,89．2％．     

雨滴溅蚀模型研究

利用实验数据对影响雨滴溅蚀的5个主要因子,即降雨、土壤特性、坡度、坡面流水深和植被覆被,进行了单因子分析.结果表明,坡度对雨滴溅蚀的影响先随坡降的增加而递增,当坡度超过约26°的临界值后开始减小;雨滴溅蚀随水深与雨滴直径比值h/d的增加先增大,当h/d=1时达到最大值,之后开始减小;植被覆被屏蔽系数公式中的经验参数c值可以取为0.01.通过数据分析,提出了新的坡度因子、坡面流水深屏蔽系数计算公式,从而建立了一个新的雨滴溅蚀模型.与现有模型相比,新模型全面考虑了5个主要因子的影响,经过与实验数据的对比,模拟效果良好.     

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。     

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.     

降雨和坡度对坡面流水动力学参数的影响

坡面流是土壤侵蚀和泥沙输移的动力,其水力学参数是构建侵蚀物理模型的基础.本文通过上方来水和模拟降雨试验,探讨了降雨和坡度（2.6%—25.9%）对坡面流水力学特性的影响.结果表明,坡面流速随坡度的增大而增大,而水深与坡度呈反势.总体上坡面水流呈条带状或斑点状分布,降雨具有增大陡坡表层流速效应,且平均流速与表层流速之比主要在0.4—0.7之间.一般地,坡面流有滚波产生,滚波数随坡度的增大而增加,而波高和波长在坡度为5.2%时达峰值,尔后呈减小趋势.降雨可触发更多滚波产生,但对波形影响不显著.随着坡度的增大,水流弗劳德数和阻力系数分别呈增大和减小趋势,且降雨对它们均无显著影响.在试验条件下,弗劳德数与水流阻力关系较雷诺数更为密切,这可能说明弗劳德数对坡面流阻力具有重要意义.     

不同雨强下土壤大孔隙对坡面流水动力学参数的影响

以室内试验槽为平台,利用人工模拟降雨试验,定量分析了坡度为5°时,在30mm/h,60mm/h和120mm/h降雨强度下,有大孔隙试验槽和无大孔隙试验槽坡面流的水动力学参数的异同点.结果表明,各场次降雨的两坡面流的流态均为层流,除降雨强度为30mm/h时,无大孔隙坡面的坡面流为急流外,其他场次的水流均为缓流;在同一降雨强度下,相对于无大孔隙坡面,有大孔隙坡面的坡面流流速、单宽流量、弗劳德数和雷诺数较小,径流深、径流切应力、水流运动阻力以及坡面糙率较大;随着降雨强度的增大,两坡面的径流深和单宽流量增加,坡面流流速、径流切应力和雷诺数均增大,阻力系数和曼宁糙率均呈现先增大后减小的趋势,弗劳德数则呈现先减小后增大的趋势.     

Modeling on runoff concentration caused by rainfall on hillslopes and application in Maoping slope

Based on the fact that the concentration flowlines of overland flow depend on the surface landform of hillslope, a kinematic wave model was developed for simulating runoff generation and flow concentration caused by rainfall on hillslopes. The model-simulated results agree well with the experimental observations. Applying the model to the practical case of Maoping slope, we obtained the characteristics of runoff generation and infiltration on the slope. Especially, the simulated results adequately reflected the confluent pattern of surface runoff, which offers a scientific foundation for designing the drainage engineering on the Maoping slope.     

不同农地利用方式下地表径流中氮的输出特征

选取太湖流域典型小流域,通过长期观测,研究了自然降雨过程引起不同农地利用方式下的地表径流氮流失特征.坡地上玉米—油菜轮作和蔬菜种植条件下氮的流失途径主要为土壤侵蚀,两种利用方式下的土壤侵蚀和径流氮流失都大大高于竹园和板栗园.土壤侵蚀和氮流失主要发生在6~9月降雨集中分布的梅雨和台风季节.稻田水旱轮作条件下,氮主要随农田排水流失,降雨时间和施肥等农事活动的间隔长短在很大程度上决定了氮的年流失量,3次最大的流失事件中氮的流失量可达到全年氮流失的70%以上,总体上稻田水旱轮作方式下氮的径流输出低于坡地旱地.