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天然降雨条件下裸露砒砂岩区人工植被的减流减沙效应 被引量：12
1
作者 杨振奇 郭建英 +2 位作者 秦富仓 田秀民 刘艳萍 《水土保持研究》 CSCD 北大核心 2022年第1期100-104,112,共6页
裸露砒砂岩区是黄土高原上侵蚀最为剧烈的地区之一,研究裸露砒砂岩区天然降雨下人工植被的减流减沙效应,对于提升砒砂岩区水土流失治理成效与质量有重要意义。以裸露砒砂岩区鲍家沟小流域的典型人工植被为研究对象,运用系统聚类和线性... 裸露砒砂岩区是黄土高原上侵蚀最为剧烈的地区之一,研究裸露砒砂岩区天然降雨下人工植被的减流减沙效应,对于提升砒砂岩区水土流失治理成效与质量有重要意义。以裸露砒砂岩区鲍家沟小流域的典型人工植被为研究对象,运用系统聚类和线性回归相结合的方法,划分裸露砒砂岩区降雨类型,研究不同降雨类型下坡面产流产沙的特征,分析不同人工植被的减流减沙效应。结果表明:(1)裸露砒砂岩的自然降雨可以分为长历时暴雨、长历时的中到大雨、短历时暴雨以及短历时的小到中雨4种类型。(2)天然降雨的降雨量(P)、最大30 min雨强(I_(30))和最大10 min雨强(I_(10))与各植被类型坡面的产流量、产沙量间呈y=ax_(1)+bx_(2)+cx_(3)+d的多元线性关系。(3)各植被类型的减流能力依次为沙棘林>油松林>山杏林>柠条林>草地;减沙能力依次为沙棘林>山杏林>油松林>柠条林>草地。营造人工植被可以有效防治裸露砒砂岩区坡面的水土流失问题,现有的人工植被类型中以沙棘林的抗蚀能力最强。 展开更多
关键词 裸露砒砂岩区 降雨特征 人工植被 减流减沙效应
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裸露砒砂岩区不同植被类型土壤团聚体稳定性与抗蚀性能 被引量：9
2
作者 杨振奇 郭建英 +3 位作者 秦富仓 刘铁军 刘艳萍 邢恩德 《水土保持通报》 CSCD 北大核心 2021年第3期8-14,共7页
[目的]研究裸露砒砂岩区鲍家沟小流域不同植被类型土壤团聚体特征与可蚀性,为植被建设和减轻入黄泥沙提供科学指导。[方法]运用Le Bissonnais法和崩解法研究裸露砒砂岩区不同植被类型土壤团聚体稳定性特征与可蚀性。[结果]①慢速湿润处... [目的]研究裸露砒砂岩区鲍家沟小流域不同植被类型土壤团聚体特征与可蚀性,为植被建设和减轻入黄泥沙提供科学指导。[方法]运用Le Bissonnais法和崩解法研究裸露砒砂岩区不同植被类型土壤团聚体稳定性特征与可蚀性。[结果]①慢速湿润处理条件下,土壤结构中以2 mm以上的团聚为主,预湿扰动处理条件下,2 mm以上的团聚体占14.79%~40.17%,快速湿润处理条件下2 mm以上团聚体含量占4.69%~15.11%。②土壤团聚体的破坏率呈现:裸地>草地>油松林>山杏林>柠条林>沙棘林的趋势。③裸露砒砂岩区土壤的可蚀性K值在0.045~0.092之间,各植被类型土壤的崩解速率在0.48~1.38 g/min之间。[结论]沙棘等人工植被能够显著增强土壤团聚体结构的稳定性,降低土壤的可蚀性,提升土壤的抗蚀性能,从而有效削减侵蚀产沙过程。 展开更多
关键词 裸露砒砂岩区 Le Bissonnais法 土壤团聚体 土壤抗蚀性能
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坡度影响下的砒砂岩区裸露坡面水分入渗特征及模拟 被引量：6
3
作者 吴佩瑶 秦富仓 +2 位作者 董晓宇 李艳 孙成 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2022年第2期64-69,共6页
为探究不同坡度(5°,10°,20°,30°)条件下,不同质地砒砂岩土壤(灰白色、混合色、紫红色)的水分入渗特征及最优入渗模型。通过室内模拟土柱法对土壤的水分入渗特征和拟合结果进行对比分析。结果表明:(1)研究区不同坡... 为探究不同坡度(5°,10°,20°,30°)条件下,不同质地砒砂岩土壤(灰白色、混合色、紫红色)的水分入渗特征及最优入渗模型。通过室内模拟土柱法对土壤的水分入渗特征和拟合结果进行对比分析。结果表明:(1)研究区不同坡面土壤容重在1.513~1.737 g/cm^(3),30°坡面下的灰白色砒砂岩土壤入渗能力较强,5°坡面下的紫红色砒砂岩土壤入渗能力较弱。(2)在砒砂岩土壤一维垂直入渗过程中,初始入渗率为2.000~8.600 cm/min,入渗时间3.500~5.000 min后达到稳定入渗率(0.160~1.800 cm/min)。入渗率、湿润锋运移速率与时间呈幂函数递减关系。坡度的大小、砒砂岩的质地均影响砒砂岩土壤入渗能力,坡度越小、颜色越深,入渗率、累计入渗率越低,湿润锋运移越慢;且初始入渗速率、稳定入渗速率、初始湿润锋运移速率、稳定湿润锋运移速率的值均随着坡面坡度的减小、砒砂岩土壤颜色的加深呈现减小趋势。(3)Kostiakov模型、Philip模型对于砒砂岩区土壤水分入渗结果拟合较好,决定系数均在0.900以上。Kostiakov模型决定系数的平均值0.948拟合效果最优;Philip模型决定系数的平均值0.937拟合效果其次;Horton模型决定系数的平均值0.688拟合效果较差。通过平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)、偏差百分比(PBIAS)、纳什效率系数(NSE)验证Kostiakov模型和Philip模型模拟值与实测值的差异性小、两者吻合程度高。 展开更多
关键词 裸露砒砂岩区 坡度 土壤质地 土壤水分入渗 入渗模型
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裸露砒砂岩区降雨条件下坡面微地形变化规律 被引量：7
4
作者 杨振奇 郭建英 +2 位作者 秦富仓 田秀民 刘艳萍 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2021年第3期111-118,共8页
裸露砒砂岩区是黄河粗泥沙集中来源区之一,研究裸露砒砂岩区降雨条件下坡面微地形变化规律,对于科学指导植被建设、减轻入黄泥沙有重要意义。以裸露砒砂岩区鲍家沟小流域为研究对象,运用系统聚类和线性回归相结合的方法,划分裸露砒砂岩... 裸露砒砂岩区是黄河粗泥沙集中来源区之一,研究裸露砒砂岩区降雨条件下坡面微地形变化规律,对于科学指导植被建设、减轻入黄泥沙有重要意义。以裸露砒砂岩区鲍家沟小流域为研究对象,运用系统聚类和线性回归相结合的方法,划分裸露砒砂岩区降雨类型,研究降雨类型对裸露坡面产流产沙的影响,分析降雨条件下坡面微地形变化规律。结果表明:(1)裸露砒砂岩的自然降雨可以分为4种类型,第1类降雨为长历时暴雨,第2类降雨为长历时的中到大雨,第3类降雨为短历时暴雨,第4类降雨为短历时的小到中雨。(2)第2类降雨的P与土壤流失量间呈良好的抛物线函数关系,I_(30)与径流深间存在多项式函数关系;第3类降雨的P与径流深和土壤流失量间存在多项式函数关系;第4类降雨的I_(30)与水流含沙量间有一定的函数关系。(3)在1个雨季内,裸露基岩坡面微地形坡度的平均值由22.76°增长至23.09°,坡面细沟的细沟密度由0增加至33.73 m/m^(2),随着坡面微地形持续向利于侵蚀发生的方向发展,坡面产流产沙量随之增加。 展开更多
关键词 裸露砒砂岩区 降雨特征 土壤侵蚀 坡面微地形
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裸露砒砂岩区沟坡泻溜侵蚀特征与地形因子的关系
5
作者 赵文卓 秦富仓 +4 位作者 董晓宇 李龙 杨振奇 胡雪冰 姚立强 《水土保持研究》 CSCD 北大核心 2024年第5期155-163,共9页
[目的]研究沟坡泻溜侵蚀和地形因子的关系,可为裸露砒砂岩区沟坡泻溜侵蚀机理和侵蚀灾害监测提供理论参考。[方法]选取泻溜侵蚀严重的砒砂岩区为研究区域,基于野外原位监测结合三维激光扫描技术分析了沟坡泻溜侵蚀特征及地形因子的变化... [目的]研究沟坡泻溜侵蚀和地形因子的关系,可为裸露砒砂岩区沟坡泻溜侵蚀机理和侵蚀灾害监测提供理论参考。[方法]选取泻溜侵蚀严重的砒砂岩区为研究区域,基于野外原位监测结合三维激光扫描技术分析了沟坡泻溜侵蚀特征及地形因子的变化特征。[结果](1)泻溜侵蚀量与温度和风速表现为极显著相关,相关系数分别为0.867,0.917。(2)地形因子数值总体呈增大趋势,坡上地表粗糙度和地表起伏度波动变化较为明显,坡中及坡下波动变化较缓,沟壑密度无明显规律特征。(3)泻溜侵蚀量与地表粗糙度和地表起伏度相关性显著且呈多项式回归关系,与沟壑密度相关性不显著。各地形因子间存在一定的相关性,地表粗糙度和地表起伏度呈显著正相关关系,相关系数为0.89。[结论]裸露砒砂岩区沟坡泻溜侵蚀量可以通过地表粗糙度和地表起伏度的数值波动来表征。 展开更多
关键词 裸露砒砂岩区 沟坡 泻溜侵蚀 地形因子
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裸露砒砂岩区坡面侵蚀过程中地表粗糙度与水力侵蚀特征参数的关系 被引量：3
6
作者 董晓宇 秦富仓 +3 位作者 李龙 孙成 李艳 索凤珍 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2022年第2期33-41,共9页
坡面地形起伏状况是影响土壤侵蚀状况的重要因素,深入了解地表粗糙度和产流产沙以及水动力参数之间的关系是研究坡面土壤侵蚀过程的基础。采用野外原位模拟冲刷试验,使用三维激光扫描仪结合ArcGIS提取地形因子参数,研究了裸露砒砂岩区... 坡面地形起伏状况是影响土壤侵蚀状况的重要因素,深入了解地表粗糙度和产流产沙以及水动力参数之间的关系是研究坡面土壤侵蚀过程的基础。采用野外原位模拟冲刷试验,使用三维激光扫描仪结合ArcGIS提取地形因子参数,研究了裸露砒砂岩区坡面侵蚀过程中地表粗糙度与侵蚀特征参数的关系。结果表明:(1)冲刷强度的增大使得阻力特征参数逐渐降低,且随着冲刷时间的增加,弗劳德数也呈现降低趋势,其他水力学参数呈增大趋势。冲刷强度<200 L/h时,坡面径流处于层流状态,随着冲刷强度增大,流态呈现出缓流向急流转化的趋势。(2)地表粗糙度随着冲刷流量的增大变化规律不明显。当冲刷强度较小时(<100 L/h),地表粗糙度与产流产沙特征参数的关系较为密切。(3)流速与地表粗糙度呈显著的幂函数关系(R2>0.561),是反映地表粗糙度变化的最优参数。(4)通过Mantel相关分析发现,随着冲刷强度的增大,地表粗糙度的变化规律由产流产沙特征向水动力参数特征转变。研究结果旨在揭示地表粗糙度与土壤侵蚀过程特征参数的关系,为裸露砒砂岩区坡面土壤侵蚀模型的构建提供理论依据。 展开更多
关键词 水动力学特征 地表粗糙度 裸露砒砂岩区 模拟冲刷
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裸露砒砂岩区小流域植被景观空间格局与地形关系 被引量：4
7
作者 杨振奇 郭建英 +3 位作者 秦富仓 刘静 张铁钢 张欣 《西北林学院学报》 CSCD 北大核心 2021年第5期133-139,共7页
以裸露砒砂岩区鲍家沟小流域为对象,运用景观生态学理论和典型相关分析相结合的方法,研究了裸露砒砂岩区小流域土壤侵蚀空间自相关特征及影响因素。结果表明:1)以鲍家沟小流域为代表的裸露砒砂岩区典型流域,流域内的优势景观为裸露基岩... 以裸露砒砂岩区鲍家沟小流域为对象,运用景观生态学理论和典型相关分析相结合的方法,研究了裸露砒砂岩区小流域土壤侵蚀空间自相关特征及影响因素。结果表明:1)以鲍家沟小流域为代表的裸露砒砂岩区典型流域,流域内的优势景观为裸露基岩景观,其次为连片的人工植被景观。2)各斑块类型的破碎程度呈草地>山杏林>柠条林>油松林>沙棘林>裸露基岩的排列顺序。3)典型相关分析表明,流域植被景观格局具有零散和形状复杂的斑块特征,坡度和地表切割深度是导致植被景观破碎并决定景观空间分布格局的主导因素。研究裸露砒砂岩区小流域植被景观空间格局与地形关系,对于科学指导区域植被建设,减轻入黄泥沙有重要意义。 展开更多
关键词 裸露砒砂岩区 植被景观格局 地形因子 典型相关分析
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裸露砒砂岩区人工林地侵蚀特征及其侵蚀量模拟研究 被引量：2
8
作者 秦富仓 董晓宇 杨振奇 《水土保持通报》 CSCD 北大核心 2022年第4期9-17,41,共10页
[目的]研究裸露砒砂区天然降雨条件下不同类型人工林地的侵蚀特征,为裸露砒砂区植被建设和减轻泥沙入黄提供科学指导。[方法]以裸露砒砂岩区广泛栽植的油松人工林、山杏人工林、沙棘人工林和柠条人工林以及草地和裸地为研究对象,采用径... [目的]研究裸露砒砂区天然降雨条件下不同类型人工林地的侵蚀特征,为裸露砒砂区植被建设和减轻泥沙入黄提供科学指导。[方法]以裸露砒砂岩区广泛栽植的油松人工林、山杏人工林、沙棘人工林和柠条人工林以及草地和裸地为研究对象,采用径流小区监测的手段,对各类型样地的年内天然降雨以及土壤侵蚀量进行监测。[结果](1)依据研究的年内降雨数据,裸露砒砂岩区长历时的暴雨和中到大雨的情况下,瞬时雨量呈现双峰趋势,累积降雨量呈梯式增长规律;短历时的暴雨和小到中雨的瞬时雨量呈单峰趋势,累积降雨量分别呈S形和线性增长趋势;(2)裸露基岩坡面侵蚀较为严重,总产流量达28.48 L,总土壤侵蚀量达31.85 t/(hm^(2)·a),有植被的坡面总产流量在9.8~18.41 L之间,总土壤侵蚀量在1.67~10.14 t/(hm^(2)·a)之间。各类型人工林地的产流量随着降雨类型的变化并无统一规律;但土壤侵蚀量均呈现:裸地>草地>柠条林>山杏林>油松林>沙棘林的规律。油松林和沙棘林地的产流量和土壤侵蚀量均呈极显著相关关系,相关系数分别0.929,0.893;各类型样地的平均雨强和I均与土壤侵蚀量呈显著相关关系,相关系数高于0.595。(3)各类型人工林地降雨量分别与径流量、土壤侵蚀量呈多元线性(R~2>0.771)的关系。降雨产流模型的Nse值高于0.62,除柠条人工林外降雨产沙模型的Nse值高于0.57,表明模型精度相对较高。[结论]在裸露砒砂岩区侵蚀性降雨条件下,人工林地降雨、产流与产沙均存在一定的函数关系且人工林地的侵蚀量小于裸露坡面的侵蚀量。 展开更多
关键词 裸露砒砂岩区 人工林 侵蚀产沙 侵蚀调控
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裸露砒砂岩区小流域土壤侵蚀空间自相关特征及影响因素 被引量：3
9
作者 杨振奇 郭建英 +2 位作者 秦富仓 刘铁军 张铁钢 《水土保持通报》 CSCD 北大核心 2021年第2期58-65,共8页
[目的]研究裸露砒砂岩区小流域土壤侵蚀空间自相关特征及影响因素,为科学指导植被建设,减轻入黄泥沙提供理论指导。[方法]以裸露砒砂岩区鲍家沟小流域为研究对象,运用地统计学和灰色关联理论相结合的方法,研究裸露砒砂岩区小流域土壤侵... [目的]研究裸露砒砂岩区小流域土壤侵蚀空间自相关特征及影响因素,为科学指导植被建设,减轻入黄泥沙提供理论指导。[方法]以裸露砒砂岩区鲍家沟小流域为研究对象,运用地统计学和灰色关联理论相结合的方法,研究裸露砒砂岩区小流域土壤侵蚀空间自相关特征及影响因素。[结果]①研究流域土壤侵蚀模数具有显著的空间自相关性(Z值为136.87),侵蚀强度高值聚集区主要位于基岩大幅出露的区域,低值聚集区主要分布在坡面。②以鲍家沟小流域为代表的裸露砒砂岩区典型流域,流域内的优势景观为裸露基岩景观,其次为大面积的沙棘林景观。③高值聚集区与斑块面积分形维数的关联系数最高(为0.774),低值聚集区与坡度关联程度最高。[结论]地形是导致植被景观破碎化并决定水力侵蚀强度的主要因素,而在地形平缓的地带,植被景观的联通程度则是限制水力侵蚀发生发展的主要因素。 展开更多
关键词 裸露砒砂岩区 土壤侵蚀 空间自相关 灰色关联分析
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