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黄土区裸露坡地径流养分流失模型的建立与验证 被引量:2
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作者 邵凡凡 吴军虎 李玉晨 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期900-910,共11页
在自然降雨条件下,黄土区坡耕地土壤表层中的养分会随地表径流流失,从而加剧了土壤质量和生产力的下降并造成严重的农业面源污染,使得准确预测黄土区养分随地表径流的流失过程尤为重要。现有的养分流失模型着重于估算长时段的养分流失总... 在自然降雨条件下,黄土区坡耕地土壤表层中的养分会随地表径流流失,从而加剧了土壤质量和生产力的下降并造成严重的农业面源污染,使得准确预测黄土区养分随地表径流的流失过程尤为重要。现有的养分流失模型着重于估算长时段的养分流失总量,且未考虑开始产流前入渗水对交换层养分的稀释作用。根据不同降雨时段的养分迁移特性,将整个降雨过程划分为三个阶段:(1)从降雨开始(t0)至交换层土壤完全饱和(t_(sa)),(2)从交换层土壤完全饱和(t_(sa))至开始产流(t_(p)),(3)从开始产流(t_(p))至降雨结束。在运动波模型近似解析解的基础上建立了综合雨滴击溅、扩散和入渗作用的养分流失近似解析模型;并进行了降雨试验,以率定模型参数和验证模型的可靠性。结果表明:径流及养分的模拟值可与实测值精确匹配(R2>0.8,纳什效率系数NSE>0.347)。养分流失模型中的雨滴诱导水分转移速率e_(r)取值在0.006~0.023 cm·min^(-1)之间,交换层深度d_(e)取值在0.68~1.32 cm之间;雨滴诱导水分转移速率e_(r)可显著影响硝态氮和铵态氮的峰值流失速率,e_(r)的增大使得养分流失过程中流失速率减小阶段的衰减速率更快;而交换层深度de可显著影响硝态氮和铵态氮损失率的总体变化范围,即随交换层深度的增大,养分的峰值流失速率和流失总量也随之增大。因此,应采取植被覆盖或深层施肥等措施,减弱雨滴动能、降低交换层养分含量以达到减少养分流失的目的。 展开更多
关键词 养分流失模型 交换层深度 雨滴击溅 径流冲刷 扩散 入渗
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雨滴侵蚀特征分析 被引量:32
2
作者 郭耀文 《中国水土保持》 1997年第4期15-17,共3页
引起水土流失发生的侵蚀营力是多方面的,其中雨滴的侵蚀作用不可忽视.雨滴击溅可分为干土溅散、泥浆溅散、层状侵蚀三个阶段.溅蚀具有明显的分带性,坡面上部的土壤溅蚀量大于坡面下部的土壤溅蚀量,雨滴击溅中约有75%的土粒向坡下迁移.... 引起水土流失发生的侵蚀营力是多方面的,其中雨滴的侵蚀作用不可忽视.雨滴击溅可分为干土溅散、泥浆溅散、层状侵蚀三个阶段.溅蚀具有明显的分带性,坡面上部的土壤溅蚀量大于坡面下部的土壤溅蚀量,雨滴击溅中约有75%的土粒向坡下迁移.雨滴中数直径D_(50)、降雨强度、雨滴终点速度与雨滴动能成正比关系,雨滴动能是地表径流动能的256倍,EI_(30)乘积是较好的表示雨滴侵蚀力指数的方法. 展开更多
关键词 雨滴侵蚀 击溅侵蚀 降雨动能
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黄土坡面薄层水流侵蚀试验研究 被引量:40
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作者 吴普特 周佩华 《土壤侵蚀与水土保持学报》 CSCD 北大核心 1996年第1期40-45,共6页
采取人工模拟降雨试验方法,对黄土坡面薄层水流侵蚀进行了系统研究。结果表明,薄层水流仍属层流范畴,定义为搅动层流(agitatedlamiarflow),以区别于明渠水流中的层流;其流动型态为超临界流。薄层水流侵蚀搬运... 采取人工模拟降雨试验方法,对黄土坡面薄层水流侵蚀进行了系统研究。结果表明,薄层水流仍属层流范畴,定义为搅动层流(agitatedlamiarflow),以区别于明渠水流中的层流;其流动型态为超临界流。薄层水流侵蚀搬运方式以推移运动来完成,所产生的泥沙是接触质。雨滴击溅侵蚀是薄层水流侵蚀物质的主要来源,可占总侵蚀量的70%以上,最高可达95%。此外雨滴击溅还可降低薄层水流的水力摩阻系数,减少水流的摩擦阻力,从而增加薄层水流的冲刷力,据实验结果,该平均值可达66.14%。 展开更多
关键词 薄层水流 黄土坡面 搅动层流 雨滴击溅 水力摩阻系数 水蚀
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雨滴击溅在薄层水流侵蚀中的作用 被引量:26
4
作者 吴普特 周佩华 《水土保持通报》 CSCD 北大核心 1992年第4期19-26,47,共9页
试验采用人工模拟降雨方法,对薄层水流侵蚀的两个阶段——雨滴击溅及径流侵蚀进行了模拟试验研究。得出:在消除雨滴打击作用后,坡面侵蚀的主要营力为薄层水流的拖拽力(τ=rhsinα),且径流侵蚀量S_R与τ有下列关系式: S_R=921.497τ^(1.7... 试验采用人工模拟降雨方法,对薄层水流侵蚀的两个阶段——雨滴击溅及径流侵蚀进行了模拟试验研究。得出:在消除雨滴打击作用后,坡面侵蚀的主要营力为薄层水流的拖拽力(τ=rhsinα),且径流侵蚀量S_R与τ有下列关系式: S_R=921.497τ^(1.713) r=0.876 α=0.017 以上式为基础,即可从有雨滴打击作用下所产生的侵蚀量中推算出径流侵蚀量S_R与雨滴侵蚀量S_(Rd)。结果表明:S_(Rd)一般占总侵蚀量的70%以上,最高可达95%,说明薄层水流侵蚀所产生的泥沙绝大部分是由雨滴击溅所致。因此,笔者认为坡度较小地段的薄层水流侵蚀,应以消除或降低雨滴击溅作用为其主要防治措施。 展开更多
关键词 雨滴击溅 径流 侵蚀 薄层水流
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坡度对降雨溅蚀影响的研究 被引量:27
5
作者 刘和平 符素华 +4 位作者 王秀颖 徐丽 方岚 刘宝元 路炳军 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第3期479-486,共8页
利用可以分别收集不同方向溅蚀土样的土槽装置,选取9个坡度(5°-45°),采用北京的普通褐土,借助人工模拟降雨手段研究了降雨溅蚀的发生过程及溅蚀量与坡度的关系。结果表明,随着坡度的不同,各方向的溅蚀过程呈现三种形式:(... 利用可以分别收集不同方向溅蚀土样的土槽装置,选取9个坡度(5°-45°),采用北京的普通褐土,借助人工模拟降雨手段研究了降雨溅蚀的发生过程及溅蚀量与坡度的关系。结果表明,随着坡度的不同,各方向的溅蚀过程呈现三种形式:(1)产流前溅蚀率较小,产流后迅速达到峰值,之后逐渐减小并逐渐达到稳定,峰值与稳定溅蚀率相差2倍以上;(2)产流前溅蚀率最大,产流后迅速减小并趋于稳定;(3)整个降雨过程中没有明显起伏。各个坡度下,次降雨溅蚀量均为上坡最小,下坡最大。上坡和侧坡溅蚀量与坡度成负相关,可分别用直线和指数函数拟合。下坡溅蚀量、溅蚀总分散量和溅蚀净搬运量均随着坡度的增大而先增大后减小,且为线性关系,临界坡度为35°。本研究将有助于深入理解降雨溅蚀侵蚀机理,并可为布设水土保持措施提供理论依据。 展开更多
关键词 坡度 雨滴溅蚀 溅蚀过程 溅蚀总分散 溅蚀净搬运
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Hillslope soil erosion and runoff model for natural rainfall events 被引量:3
6
作者 Zhanyu Zhang Guohua Zhang +1 位作者 Changqing Zuo Xiaoyu Pi 《Acta Mechanica Sinica》 SCIE EI CAS CSCD 2008年第3期277-283,共7页
By using the momentum theorem and waterbalance principle, basic equations of slope runoff were derived, soil erosion by raindrop splash and runoff were discussed and a model was established for decribing hillslope soi... By using the momentum theorem and waterbalance principle, basic equations of slope runoff were derived, soil erosion by raindrop splash and runoff were discussed and a model was established for decribing hillslope soil erosion processes. The numerical solution of the model was obtained by adopting the Preissmann format and considering the common solution-determining conditions, from which not only the runoff and soil erosion but also their processes can be described. The model was validated by ten groups of observation data of Soil Conservation Ecological Science and Technology Demonstration Park of Jiangxi Province. Comparisons show that the maximum relative error between simulation and experimental data is about 10.98% for total runoff and 15 % for total erosion, 5.2% for runoffprocess and 6.1% for erosion process, indicating that the model is conceptually realistic and reliable and offers a feasible approach for further studies on the soil erosion process. 展开更多
关键词 Overland flow raindrop splash RUNOFF Erosion process Numerical simulation
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降雨特性和土壤结构对溅蚀的影响 被引量:41
7
作者 高学田 包忠谟 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2001年第3期24-26,47,共4页
选用黄土高原地区的安塞黄绵土、绥德黄绵土、杨陵粘黄土、杨陵农地耕层土进行人工降雨溅蚀试验 ,研究了降雨特性和土壤结构对雨滴溅蚀的影响。结果表明 :土壤溅蚀量与降雨强度相关关系的最佳函数为指数函数 ;将降雨动能与雨滴中数直径... 选用黄土高原地区的安塞黄绵土、绥德黄绵土、杨陵粘黄土、杨陵农地耕层土进行人工降雨溅蚀试验 ,研究了降雨特性和土壤结构对雨滴溅蚀的影响。结果表明 :土壤溅蚀量与降雨强度相关关系的最佳函数为指数函数 ;将降雨动能与雨滴中数直径的乘积 ( Ed50 )定义为降雨溅蚀力 ,降雨溅蚀力与溅蚀量呈线性相关关系。降雨溅蚀力是降雨潜在溅蚀能力的反映 ,对溅蚀降雨侵蚀力因子的研究有一定参考价值 ;溅蚀总量随降雨历时的增加而增加 ,而溅蚀率则随降雨历时的增加而减小 ,其变化过程可用幂函数描述 ;原状土的溅蚀量仅为其扰动土溅蚀量的2 2 %~ 3 0 % ,随降雨强度增大 ,雨滴打击力对土壤结构的破坏作用增强 ,使原状土与扰动土溅蚀量间的差异缩小。 展开更多
关键词 溅蚀 降雨强度 土壤结构 雨滴溅蚀力
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地表坡度对雨滴溅蚀的影响 被引量:45
8
作者 吴普特 周佩华 《水土保持通报》 CSCD 北大核心 1991年第3期8-13,28,共7页
采用人工模拟降雨的试验方法,分别研究了地表坡度对向上坡,侧坡及下坡溅蚀量的影响。结果表明:向上坡、侧坡溅蚀量与地表坡度的关系大致为抛物线型,临界坡度在10°~15°与20°~25°之间,但当i=2.037mm/min时,向侧坡... 采用人工模拟降雨的试验方法,分别研究了地表坡度对向上坡,侧坡及下坡溅蚀量的影响。结果表明:向上坡、侧坡溅蚀量与地表坡度的关系大致为抛物线型,临界坡度在10°~15°与20°~25°之间,但当i=2.037mm/min时,向侧坡溅蚀量与地表坡度为幂函数关系,临界坡度消失。向下坡溅蚀量与地表坡度成线性递增关系,其递增速率随雨强的增加而增大。最后给出了雨滴溅蚀总量与EI及地表坡度S的复因子关系式。ST=5.985(EI)^(0.544)S^(0.471)式中:ST=——单位面积上的溅蚀总量(g);E——雨滴动能(J/m^2);I——降雨强度(mm/min);S——地表坡度(°) 展开更多
关键词 雨滴溅蚀 地表坡度 临界坡度
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雨滴击溅对薄层水流水力摩阻系数的影响 被引量:19
9
作者 吴普特 周佩华 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 1994年第2期39-42,共4页
采用模拟降雨的试验方法,在分析计算有无雨滴击溅作用坡面薄层水流水力摩阻系数的基础上,进一步分析了雨滴击溅作用对薄层水流水力摩阻系数的影响。结果表明,雨滴击溅作用可减少薄层水流的水力摩阻系数,从而减少水流摩擦阻力,使水... 采用模拟降雨的试验方法,在分析计算有无雨滴击溅作用坡面薄层水流水力摩阻系数的基础上,进一步分析了雨滴击溅作用对薄层水流水力摩阻系数的影响。结果表明,雨滴击溅作用可减少薄层水流的水力摩阻系数,从而减少水流摩擦阻力,使水流侵蚀力相对增大;有雨滴击溅作用时其水力摩阻系数平均为无雨滴击溅时的66.14%。这说明雨滴的击溅除了本身的分散和破坏土壤结构等侵蚀作用外,还可降低水流的水力摩阻系数,从而增加径流的冲刷力。 展开更多
关键词 薄层水流 水力摩阻系数 雨滴
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延安丘陵区黄土雨滴溅蚀过程模拟
10
作者 赵霞玉 邱明明 +2 位作者 周占江 赵艳秋 郭富杭 《中国地质调查》 CAS 2023年第2期111-117,共7页
为揭示延安丘陵区黄土雨滴溅蚀特征及其演变过程,选取晚更新世原状黄土为研究对象,利用自制的雨径、雨强可控的单雨滴模拟试验装置,对边坡浅表层采集的原状黄土进行雨滴击溅侵蚀试验,研究降雨强度和降雨历时对原状黄土侵蚀特征的影响规... 为揭示延安丘陵区黄土雨滴溅蚀特征及其演变过程,选取晚更新世原状黄土为研究对象,利用自制的雨径、雨强可控的单雨滴模拟试验装置,对边坡浅表层采集的原状黄土进行雨滴击溅侵蚀试验,研究降雨强度和降雨历时对原状黄土侵蚀特征的影响规律。结果表明:①雨滴连续击打作用下,原状黄土表面逐渐形成一近似圆形的溅蚀坑,溅蚀坑由浅变深、由小变大,侵蚀深度随降雨历时的发展过程可描述为快速增长阶段(0~10 min)、缓慢增长阶段(10~40 min)和稳定发展阶段(40~60 min)。②侵蚀深度、侵蚀破坏直径及侵蚀扩散直径随降雨历时发展过程符合幂函数型增长,0~10 min为侵蚀变形主要增长阶段,降雨强度越大,土壤侵蚀作用越显著,0~10 min阶段的侵蚀深度占总侵蚀深度比例可达81%以上;降雨历时约10 min后,溅蚀面上横向侵蚀范围基本趋于稳定状态,侵蚀深度、侵蚀破坏直径及侵蚀扩散直径均随降雨强度呈正相关,且侵蚀扩散直径D约为侵蚀破坏直径D 0的2.71~3.55倍。③强降雨是诱发黄土边坡发生侵蚀灾害和水土流失的重要影响因素,建议采用坡面植绿、加筋和防排水等防护措施,增强坡面抗侵蚀能力,降低黄土边坡浅层水蚀灾害发生。研究成果可为黄土地区降雨侵蚀灾害防治提供参考。 展开更多
关键词 黄土边坡 降雨强度 原状黄土 雨滴溅蚀 溅蚀过程
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不同初始含水率黄土雨滴溅蚀试验 被引量:1
11
作者 邱明明 周占江 +2 位作者 郭富杭 赵霞玉 赵艳秋 《人民黄河》 CAS 北大核心 2023年第10期106-110,117,共6页
降雨特性、土质类型及其改良措施是影响土壤侵蚀的重要因素,为了给黄土高原地区土壤侵蚀防治及相关研究提供参考,以延安地区某边坡上更新统原状黄土为研究对象,制备原状、干燥、增湿3种圆柱体试样(初始含水率分别为14.5%、4.5%、33.6%)... 降雨特性、土质类型及其改良措施是影响土壤侵蚀的重要因素,为了给黄土高原地区土壤侵蚀防治及相关研究提供参考,以延安地区某边坡上更新统原状黄土为研究对象,制备原状、干燥、增湿3种圆柱体试样(初始含水率分别为14.5%、4.5%、33.6%),试验方案为2个雨滴直径(3.0、5.0 mm)、3个雨滴频率(10、50、100滴/min)、雨滴落差1000 mm、降雨历时60 min,利用自行设计的单雨滴溅蚀试验平台进行不同初始含水率黄土的雨滴溅蚀试验,结果表明:1)随着降雨历时延长,雨水从雨滴降落点不断向四周渗透扩散,在雨滴连续击溅作用下试样表面形成由小到大、由浅变深近似圆形的溅蚀坑;溅蚀坑深度随降雨历时延长而增大、随降雨强度提高而增大,不同初始含水率黄土试样溅蚀坑深度随降雨历时的变化趋势基本一致,大致可分为快速增长、持续强化、稳定渐变3个阶段。2)相同初始含水率条件下,试样溅蚀破坏直径和溅蚀扩散直径随降雨强度提高而明显增大;相同降雨强度条件下,干燥试样雨水入渗量和入渗范围较大,增湿试样溅蚀坑内的薄层积水使雨滴溅蚀破坏减弱;小雨情况下初始含水率较高的土体易被溅蚀,而强降雨情况下初始含水率较低的干土易被溅蚀。3)溅蚀扩散直径为溅蚀破坏直径的2.1~3.3倍,溅蚀破坏直径、溅蚀扩散直径和溅蚀量(体积)受土体初始含水率影响显著。 展开更多
关键词 黄土 初始含水率 雨滴溅蚀 土壤侵蚀 试验
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黑土区农田藻藓两类结皮发育对土壤团聚体稳定性和击溅侵蚀的影响 被引量:1
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作者 曹尤淞 张晨晖 +1 位作者 肖波 孙福海 《应用生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期892-902,共11页
为探明农田生物结皮发育对黑土团聚体稳定性和击溅侵蚀的影响及其水土保持功能,于作物生长季采集农田藻、藓生物结皮样品,比较了生物结皮与无结皮土壤的团聚体稳定性差异,测定了生物结皮对雨滴动能的削减作用及其单雨滴和模拟降雨溅蚀量... 为探明农田生物结皮发育对黑土团聚体稳定性和击溅侵蚀的影响及其水土保持功能,于作物生长季采集农田藻、藓生物结皮样品,比较了生物结皮与无结皮土壤的团聚体稳定性差异,测定了生物结皮对雨滴动能的削减作用及其单雨滴和模拟降雨溅蚀量,并分析了土壤团聚体稳定性和溅蚀特征与生物结皮基本性质的相关性。结果表明:藻、藓结皮中<0.25 mm团聚体的比例比无结皮分别减少了10.5%和21.8%,但5~10 mm团聚体的比例分别为无结皮的4.0和8.8倍;生物结皮的大团聚体含量、平均重量直径和几何平均直径比无结皮分别提高了31.5%、76.2%和33.5%。与无结皮相比,生物结皮使雨滴动能平均削减了0.48 J;藻、藓结皮的击穿雨滴动能分别为无结皮的2.9和26.2倍,高生物量藻结皮削减的雨滴动能为中、低生物量藻结皮的1.3和6.6倍。在单雨滴击溅和模拟降雨条件下,生物结皮使溅蚀量分别减少了47.5%和79.4%;生物结皮溅蚀颗粒中>0.25 mm大团聚体占比为37.9%,比无结皮减少了40.3%,并随结皮生物量的增加而减少。土壤团聚体稳定性、溅蚀量和生物结皮基本性质三者具有显著相关性,其中,团聚体平均重量直径与单雨滴和模拟降雨溅蚀量呈极显著负相关,表明生物结皮提高团聚体稳定性是其减少溅蚀的原因之一;生物结皮的生物量、厚度、含水率和有机质含量等也对团聚体稳定性和溅蚀特征有显著影响。综上,黑土区农田生物结皮能显著提高土壤团聚体稳定性并减少击溅侵蚀,对农田土壤侵蚀防治和黑土地保护与可持续利用具有重要意义。 展开更多
关键词 保护性耕作 单雨滴击溅 模拟降雨 水土流失 土壤侵蚀 黑土区
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雨滴溅蚀模型研究 被引量:3
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作者 李文杰 李丹勋 王兴奎 《应用基础与工程科学学报》 EI CSCD 2011年第5期689-699,共11页
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... 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. 展开更多
关键词 雨滴溅蚀模型 坡度影响因子 坡面流水深屏蔽系数 植被覆盖屏蔽系数
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