草被覆盖对坡面流流速影响的人工模拟试验研究 被引量：44

1

作者 李勉 姚文艺 +4 位作者 陈江南 丁文峰 杨剑锋 李莉 杨春霞 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第12期43-47,共5页

草被覆盖是影响坡面流流速变化过程及特征的重要因素之一.研究草被覆盖下坡面流流速时空分布特征,对揭示草被减蚀作用机理有重要作用.该文通过室内放水冲刷试验研究了黄土丘陵区坡沟系统坡面不同草被覆盖对坡面流流速变化过程及特征的影... 草被覆盖是影响坡面流流速变化过程及特征的重要因素之一.研究草被覆盖下坡面流流速时空分布特征,对揭示草被减蚀作用机理有重要作用.该文通过室内放水冲刷试验研究了黄土丘陵区坡沟系统坡面不同草被覆盖对坡面流流速变化过程及特征的影响.试验中共涉及坡沟系统坡面5种草被覆盖度、3种空间配置和2种放水冲刷流量.研究结果表明:放水流量为3.2 L/min时,坡面草被覆盖对坡面流流速的延缓作用较大;流量为5.2 L/min时作用相对减弱;坡面及沟坡平均流速随坡面草被覆盖度的增加呈指数下降趋势.坡面流流速在坡面的发展有一个坡长范围,试验中,在距坡顶3～4 m处,坡面流流速达到最大;坡面、沟坡各断面流速基本上都随着放水冲刷时间的延长而呈下降趋势. 展开更多

关键词 坡沟系统 草被覆盖 坡面流 流速 冲刷试验

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坡沟系统侵蚀产沙及其耦合关系研究 被引量：26

2

作者 肖培青 郑粉莉 姚文艺 《泥沙研究》 CSCD 北大核心 2007年第2期30-35,共6页

利用变坡度坡沟系统模型和人工模拟降雨试验,定量研究了不同降雨强度下的坡沟系统产流产沙过程,揭示了坡面沟道侵蚀产沙耦合特征。结果表明:坡沟系统累积径流量和累积产沙量与降雨时间呈显著的幂函数关系,随着降雨时间的增大而增大。梁... 利用变坡度坡沟系统模型和人工模拟降雨试验,定量研究了不同降雨强度下的坡沟系统产流产沙过程,揭示了坡面沟道侵蚀产沙耦合特征。结果表明:坡沟系统累积径流量和累积产沙量与降雨时间呈显著的幂函数关系,随着降雨时间的增大而增大。梁峁坡面来水径流量与沟坡净侵蚀量之间呈幂函数关系,梁峁坡面来水含沙量与沟坡净侵蚀量之间呈反线性相关。从水力学角度对坡沟系统单位水流功率与单宽输沙率的关系进行了分析,得出试验条件下的临界单位水流功率值为0.0043m/s,输沙率随单位水流功率的增大而增大。 展开更多

关键词 坡沟系统 侵蚀产沙 耦合关系 净侵蚀量

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坡沟系统侵蚀产沙特征模拟试验研究 被引量：24

3

作者 丁文峰 李勉 +1 位作者 张平仓 姚文艺 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期10-14,共5页

坡沟系统介于坡面尺度和流域尺度之间,揭示其侵蚀产沙特征对于认识流域侵蚀产沙及建立流域土壤侵蚀预报模型有重要意义。采用放水冲刷法,通过2.125、3.205、5.250、7.185L/min4个不同的放水流量,在4m长坡面(坡度为20°)和3m长沟坡(... 坡沟系统介于坡面尺度和流域尺度之间,揭示其侵蚀产沙特征对于认识流域侵蚀产沙及建立流域土壤侵蚀预报模型有重要意义。采用放水冲刷法,通过2.125、3.205、5.250、7.185L/min4个不同的放水流量,在4m长坡面(坡度为20°)和3m长沟坡(坡度为50°)组成的坡沟系统上,对坡沟系统的侵蚀产沙特征进行了模拟试验研究。结果表明:对试验条件下的每一个放水流量来说,坡沟系统内的侵蚀产沙垂直分布都呈双峰曲线,侵蚀量的变化均呈现出沿坡沟系统从上到下先减小后增大再减小的趋势。沟坡部分的侵蚀量占全坡侵蚀量的百分比由放水流量2.125L/min时的38.13%,增加到放水流量7.185L/min时的56.01%。对于黄土高原水土流失治理,单纯治坡或治沟均不能明显减少土壤流失量,采取坡、沟兼治才是有效减少土壤流失的有效措施。 展开更多

关键词 坡沟系统 侵蚀产沙 放水流量 侵蚀量

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坡面草被覆盖对坡沟侵蚀产沙过程的影响 被引量：21

4

作者 李勉 姚文艺 +4 位作者 陈江南 丁文峰 杨剑锋 李莉 杨春霞 《地理学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第5期725-732,共8页

通过室内放水冲刷试验方法,研究了坡沟系统坡面不同草被覆盖度及空间配置下,坡沟系统侵蚀产沙变化过程及特征。结果表明,放水流量较小时,覆盖度越高,侵蚀产沙量越小;坡面草被不同空间配置下的产沙量大小依次是:坡上部>坡中部>坡... 通过室内放水冲刷试验方法,研究了坡沟系统坡面不同草被覆盖度及空间配置下,坡沟系统侵蚀产沙变化过程及特征。结果表明,放水流量较小时,覆盖度越高,侵蚀产沙量越小;坡面草被不同空间配置下的产沙量大小依次是:坡上部>坡中部>坡下部。大流量时,不同草被覆盖度间的产沙量差异增大,不同草被空间配置下的产沙量变化规律不十分显著。沟坡产沙比随坡面草被覆盖度的增加呈指数增加,大流量比小流量下的增加幅度要大。坡面草被布设在坡下部时,其对沟坡侵蚀的危害最大。坡沟系统侵蚀产沙变化过程是增加—稳定—下降,其变化的阶段性不如单一坡面明显。 展开更多

关键词 坡沟系统 草被覆盖 侵蚀产沙过程 放水冲刷 黄土丘陵区 产沙过程 坡沟侵蚀 覆盖度 草被 坡面 侵蚀产沙量 空间配置 坡沟系统 试验方法

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不同坡面植被空间布局对坡沟系统产流产沙影响的实验 被引量：22

5

作者 丁文峰 李勉 《地理研究》 CSCD 北大核心 2010年第10期1870-1878,共9页

植被在有效控制水土流失、改善生态环境中具有重要作用。为探讨坡面不同植被覆盖度、不同植被空间布局对坡沟系统侵蚀产沙的影响,以4 m长坡面(坡度为20°)和3 m长沟坡(坡度为50°)组成的坡沟系统为研究对象,采用不同放水流量(3.... 植被在有效控制水土流失、改善生态环境中具有重要作用。为探讨坡面不同植被覆盖度、不同植被空间布局对坡沟系统侵蚀产沙的影响,以4 m长坡面(坡度为20°)和3 m长沟坡(坡度为50°)组成的坡沟系统为研究对象,采用不同放水流量(3.2 L/min、5.2 L/min)的放水冲刷实验,研究了不同放水流量、不同植被覆盖度、不同植被布设部位对坡-沟系统及沟坡侵蚀产沙的影响。结果表明,在实验条件下,不同植被布设部位在相同放水流量、相同植被覆盖度条件下对坡沟系统侵蚀产沙有明显影响,而对产流量无明显影响;沟坡部分侵蚀产沙量不随坡面植被覆盖度的增大而减小,相反呈增大趋势。说明在实验条件下,对坡沟系统而言,仅在坡面部分布设植被,尽管能在一定程度上减少坡沟系统侵蚀产沙,但并不能有效减小沟坡部分的侵蚀产沙,甚至引起沟坡部分侵蚀产沙的增大。因此,水土流失治理过程中采取有效措施进行坡沟兼治将是减少水土流失的有效手段。 展开更多

关键词 植被空间分布格局 坡沟系统 产流产沙

原文传递

坡面植被格局对坡沟系统能量调控及水沙响应关系的影响 被引量：18

6

作者 苏远逸 李鹏 +6 位作者 李占斌 任宗萍 肖列 李聪 汤珊珊 王添 张祎 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2017年第5期32-39,共8页

通过室内放水冲刷试验,研究在坡沟系统土壤侵蚀过程中,不同坡面植被格局对能量的调控作用及其对水沙响应关系的影响,并建立不同坡面植被格局下基于能量参数的侵蚀产沙方程,深入了解能量与侵蚀产沙之间的响应关系。结果表明:(1)相比于裸... 通过室内放水冲刷试验,研究在坡沟系统土壤侵蚀过程中,不同坡面植被格局对能量的调控作用及其对水沙响应关系的影响,并建立不同坡面植被格局下基于能量参数的侵蚀产沙方程,深入了解能量与侵蚀产沙之间的响应关系。结果表明:(1)相比于裸坡,在坡面有植被覆盖的情况下,径流功率大幅度降低,植被能够有效地削减径流功率,起到保护土壤的作用;在不同时刻下,不同坡面植被格局的单位水流功率在坡面较小,进入沟道后单位水流功率急剧上升,呈"N"形曲线分布,经过SPSS软件分析,坡面植被格局对单位水流功率的影响不显著(P>0.05);坡面植被格局对径流能耗的变化基本没有影响,不同时刻,不同坡面植被格局下坡面上每个断面的径流能耗在1 500~2 000J保持不变,在进入沟道后径流能耗急剧上升,达到4 800J左右;(2)在坡沟系统的坡面上种植植被可以有效地起到蓄水减沙的作用,当草带位置距坡顶2m时(格局F)的蓄水效益最好,达到19.07%,当草带位置距坡顶6m时(格局B)的减沙效益高达69.02%;(3)不同坡面植被格局下坡沟系统的累积产流量与累积产沙量之间满足M=aQb的幂函数形式,而且相关系数a和b可以作为蓄水减沙效益的指示指标;(4)在不同坡面植被格局下,坡面平均输沙率与径流功率满足D=cω+d线性函数关系。 展开更多

关键词 坡面植被格局 放水冲刷 坡沟系统 能量调控 水沙关系

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坡沟侵蚀产沙关系的模拟试验研究 被引量：15

7

作者 丁文峰 李勉 +1 位作者 姚文艺 张平仓 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第1期32-39,共8页

黄土高原坡面从分水岭到坡脚,径流侵蚀产沙方式和产沙强度等特征表现出明显的垂直分带性。为了揭示造成这种垂直分带性特点的形成机理,本文设计了4m长坡面(坡度为20°)和3m长沟坡(坡度为50°)组成的坡沟系统试验土槽,采用四个... 黄土高原坡面从分水岭到坡脚,径流侵蚀产沙方式和产沙强度等特征表现出明显的垂直分带性。为了揭示造成这种垂直分带性特点的形成机理,本文设计了4m长坡面(坡度为20°)和3m长沟坡(坡度为50°)组成的坡沟系统试验土槽,采用四个不同流量(2.1Lmin-1、3.2Lmin-1、5.2Lmin-1、7.2Lmin-1)的放水冲刷试验,研究了坡面不同来水量、来水含沙量及来水动能对沟坡侵蚀产沙的影响,并建立了坡沟系统侵蚀产沙过程的数学模型。结果表明:坡面放水径流强度、坡面来水含沙量以及坡面来水单位水流功率均影响着沟坡部分侵蚀产沙量的大小。坡面放水径流强度与沟坡侵蚀产沙量之间呈幂函数关系;坡面来水含沙量和坡面来水单位水流功率与沟坡部分的侵蚀产沙量之间呈线性关系。根据单位水流功率的概念,计算得出试验条件下沟坡侵蚀产沙的临界单位水流功率值为0.632。最后,根据改进的Yalin公式及沟坡侵蚀产沙的影响因素,分别建立了坡面和沟坡侵蚀产沙的数学模型,经计算后与实测值进行对比发现结果基本令人满意。 展开更多

关键词 坡沟系统 侵蚀产沙 机理 模型

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坡面草带分布对坡沟水土流失的防控作用及其优化配置 被引量：16

8

作者 张霞 李鹏 +2 位作者 李占斌 于国强 李聪 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期122-128,共7页

深化植被措施对坡沟系统水蚀过程的调控机理及其优化配置,成为土壤侵蚀研究关注的焦点问题。该研究以坡沟系统为研究对象,利用室内模拟降雨试验,结合三维激光扫描和微地貌分析技术,辨析了不同植被空间配置方式的水土保持功效,动力调控途... 深化植被措施对坡沟系统水蚀过程的调控机理及其优化配置,成为土壤侵蚀研究关注的焦点问题。该研究以坡沟系统为研究对象,利用室内模拟降雨试验,结合三维激光扫描和微地貌分析技术,辨析了不同植被空间配置方式的水土保持功效,动力调控途径,提出了低覆盖度下调控侵蚀的植被优化配置。结果表明:从减水减沙的角度,不同位置的草带布设更具有直接拦沙的水土保持功效。水蚀动力的角度,草带对其坡面上方来水来沙和下方径流产沙的水蚀动力过程和侵蚀产沙过程分别发挥出缓流拦沙和滞流消能的水土保持功效,且这2种功效调控侵蚀的作用范围和作用强度与草带布设位置密切相关。草带位于坡面中下部,兼具较好的缓流拦沙和滞流消能的双重水土保持功效。依靠缓流拦沙的功效可以有效减缓坡面范围内的侵蚀强度;依靠滞流消能的功效能够有效减缓坡面下部和沟道范围内的侵蚀程度。植被在坡沟系统中的位置参数指标与侵蚀产沙量之间满足二次幂函数关系,该指标在0.571～1.200之间,为植被调控侵蚀最优布设区域。在此区域内布设植被,能够有效发挥出植被的双重水土保持功效。该研究有助于加深坡沟系统植被配置对土壤侵蚀产沙过程以及对水动力过程的作用机理的理解。 展开更多

关键词 土壤 侵蚀 降雨 坡沟系统 水土保持功效 优化配置

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黄土高原坡沟系统植被格局对土壤侵蚀影响研究进展 被引量：10

9

作者 朱冰冰 霍云霈 周正朝 《中国水土保持科学》 CSCD 北大核心 2021年第4期149-156,共8页

黄土高原坡沟系统是流域泥沙的主要来源地,又是控制水土流失、恢复与重建生态环境的基本单元。深入揭示坡沟系统侵蚀规律,可为黄土高原水土保持措施优化配置提供科学依据。以Web of Science数据库核心合集和中国知网(CNKI)数据库为数据... 黄土高原坡沟系统是流域泥沙的主要来源地,又是控制水土流失、恢复与重建生态环境的基本单元。深入揭示坡沟系统侵蚀规律,可为黄土高原水土保持措施优化配置提供科学依据。以Web of Science数据库核心合集和中国知网(CNKI)数据库为数据源,以“坡沟系统”或“坡沟关系”为关键词,对检索到的60余篇经典文献进行分析。发现:坡面不同植被分布格局影响了坡沟系统水力学参数,改变了沟坡的来水来沙量和坡沟系统侵蚀形态以及产流产沙,但坡面植被格局改变坡沟系统土壤侵蚀过程的机制还不甚明了;因此,重视植被格局与水土流失过程的相互影响和制约作用,寻求适宜的植被格局参数,建立耦合植被覆盖和坡沟系统土壤侵蚀过程的定量预测模型,将是深化坡沟系统土壤侵蚀研究的重要方向。 展开更多

关键词 坡沟系统 植被格局 土壤侵蚀 黄土高原

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黄河流域砒砂岩区地貌-植被-侵蚀耦合研究进展 被引量：9

10

作者 申震洲 姚文艺 +5 位作者 肖培青 饶良懿 李勉 杨吉山 焦鹏 荆诚然 《水利水运工程学报》 CSCD 北大核心 2020年第4期64-71,共8页

砒砂岩地区是黄河中游粗泥沙来源的核心区,是黄河流域生态保护的重点。揭示黄河中游砒砂岩地区地貌植被侵蚀耦合规律,对于砒砂岩区生态综合治理具有重要的理论指导价值。本文评述了砒砂岩区侵蚀地貌特征、植被生境空间分异规律、侵蚀空... 砒砂岩地区是黄河中游粗泥沙来源的核心区,是黄河流域生态保护的重点。揭示黄河中游砒砂岩地区地貌植被侵蚀耦合规律,对于砒砂岩区生态综合治理具有重要的理论指导价值。本文评述了砒砂岩区侵蚀地貌特征、植被生境空间分异规律、侵蚀空间分异规律,以及砒砂岩区地貌-植被-侵蚀空间耦合关系研究进展,并展望了其研究发展趋势。同时,提出了今后应加强研究的方向:应着重从机理层面对砒砂岩区的地形地貌空间结构分异特征、植被生境和群落分异特征及侵蚀时空分异特征进行深入研究,特别是将三者作为一个耦合系统的因素进行研究,解决制约砒砂岩区水土流失综合治理理论水平提升与实践的瓶颈问题;研究不同地貌单元的土壤侵蚀年内时空分异性特征及其成因,揭示坡沟系统水蚀年内时空分异性特征与自然植被时空分异性特征的耦合机理;揭示砒砂岩区地貌-植被-水蚀空间耦合机理。本综述可为黄河流域砒砂岩区生态保护、侵蚀规律研究及高质量发展提供一定参考。 展开更多

关键词 砒砂岩 坡沟系统 植被-水蚀耦合 侵蚀时空分异

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降雨-植被格局耦合作用对坡沟系统水沙特征影响 被引量：9

11

作者 程圣东 李鹏 +4 位作者 李聪 任宗萍 王添 唐辉 赵宾华 《应用基础与工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第2期230-241,共12页

不同植被格局的产流产沙特征是研究坡沟系统植被调控机理的重要基础.本研究以坡-沟系统物理模型为载体,通过间歇性模拟降雨试验对坡面5种覆草格局的产流产沙特征进行了分析.结果表明,植被格局对坡沟系统的产流产沙量均有显著性影响(p<... 不同植被格局的产流产沙特征是研究坡沟系统植被调控机理的重要基础.本研究以坡-沟系统物理模型为载体,通过间歇性模拟降雨试验对坡面5种覆草格局的产流产沙特征进行了分析.结果表明,植被格局对坡沟系统的产流产沙量均有显著性影响(p<0.05).坡下部的蓄水减沙效益总体优于坡上部,但在坡沟系统条件下,并非将草带种植得越靠近坡面最下端,其蓄水减沙效益最佳,不同植被格局的蓄水减沙效益依次为:坡面中下部>坡下部>坡面中上部>坡面上部,即将草带种植在距离坡面4m时其水土保持效果最佳,此处可减水7.35%,减沙62.93%.在不同格局条件下,第2、3次降雨径流量均值分别比第1次降雨增加5.39%~37.16%、1.83%~21.83%,产沙量均值分别比第1次减少42.05%~82.45%、72.34%~92.26%,即随着降雨场次的增加,径流量略有增加且趋于稳定的时间逐渐缩短,产沙量急剧下降.在不同植被格局条件下,随着模拟降雨历时的延长,径流量在0~10min内以约0.54L/min的速度快速增加至8~10L/min,之后处于水平稳定状态.产沙量的变异系数Cv在50%以上,产沙过程波动剧烈.草带削减径流量为5%左右,蓄流作用稍弱,相对来说对泥沙的拦截作用较好,能使产沙量下降33%左右. 展开更多

关键词 坡沟系统 植被格局 间歇降雨 侵蚀产沙

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黄土高原坡沟系统重力侵蚀数值模拟研究 被引量：9

12

作者 于国强 李占斌 +3 位作者 张霞 李鹏 邹兵华 赵洪彬 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第5期809-816,共8页

采用有限差分软件FLAC3D对黄土高原坡沟系统重力侵蚀机理进行探索,对坡沟系统应力场和位移场进行数值模拟,分析了不同侵蚀基准面抬升高度对坡沟稳定性及重力侵蚀的影响。结果表明,随侵蚀基准面逐渐抬升,坡沟系统逐渐稳定,最大位移、安... 采用有限差分软件FLAC3D对黄土高原坡沟系统重力侵蚀机理进行探索,对坡沟系统应力场和位移场进行数值模拟,分析了不同侵蚀基准面抬升高度对坡沟稳定性及重力侵蚀的影响。结果表明,随侵蚀基准面逐渐抬升,坡沟系统逐渐稳定,最大位移、安全系数及滑塌概率的变化符合指数函数分布规律。拟合方程精度较高,可应用于坡沟重力侵蚀的定性分析与定量计算。凹形边坡整体几何形态能够有效降低应力集中,减缓重力侵蚀的发生程度;坡沟系统上部位移是以"沉降"模式为主,梁峁顶和梁峁坡是重力侵蚀最为强烈的部位。随侵蚀基准面逐渐抬升,各方向位移均有不同程度降低。 展开更多

关键词 坡沟系统 重力侵蚀 侵蚀基准面

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植被对黄土高原坡沟系统重力侵蚀调控机理研究 被引量：8

13

作者 于国强 张霞 +1 位作者 张茂省 裴亮 《自然资源学报》 CSSCI CSCD 北大核心 2012年第6期922-932,共11页

采用有限差分软件FLAC3D对黄土高原坡沟系统及植被覆盖下重力侵蚀机理进行探索,对有无植被的坡沟系统应力场、位移场和塑性区分布进行数值模拟,阐明了植被根系措施减缓重力侵蚀作用机制。结果表明,坡沟系统上部位移以"沉降"... 采用有限差分软件FLAC3D对黄土高原坡沟系统及植被覆盖下重力侵蚀机理进行探索,对有无植被的坡沟系统应力场、位移场和塑性区分布进行数值模拟,阐明了植被根系措施减缓重力侵蚀作用机制。结果表明,坡沟系统上部位移以"沉降"模式为主,下部位移以"剪切"模式为主,沟头溯源区是坡沟系统重力侵蚀最为强烈的部位;剪切塑性区域主要分布于坡面和沟坡大部分区域,张拉塑性区域主要分布于梁峁顶和梁峁坡上部;有植被覆盖时,根系加固作用改善了坡面浅层土体应力,有效降低了坡面土体的应力集中;减小了坡沟系统坡面浅层土体位移,使水平位移减少15%,铅垂位移减少2.5%;并减少了塑性屈服区体积,使剪切塑性区减少11.48%,张拉塑性区减少83.99%;减轻了重力侵蚀的破坏程度,但并未改变坡沟系统以剪切破坏为主的屈服模式。该研究为更好理解植被根系调控重力侵蚀研究提供了新的技术方法。 展开更多

关键词 坡沟系统 重力侵蚀 调控机理 植被根系

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不同草带覆盖位置条件下坡沟系统侵蚀产沙差异性 被引量：8

14

作者 宇涛 张霞 +2 位作者 李占斌 李鹏 李聪 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2018年第6期22-27,122,共7页

以坡沟系统单元为研究对象,利用室内降雨试验,结合三维激光扫描和微地貌分析技术,研究不同草带覆盖位置下坡沟系统侵蚀产沙差异性。结果表明:一些布设在合适位置的草带能够在p<0.05水平上显著影响坡沟系统的径流量和产沙量。植被布... 以坡沟系统单元为研究对象,利用室内降雨试验,结合三维激光扫描和微地貌分析技术,研究不同草带覆盖位置下坡沟系统侵蚀产沙差异性。结果表明:一些布设在合适位置的草带能够在p<0.05水平上显著影响坡沟系统的径流量和产沙量。植被布设于坡面中下部比布设于坡面上部具有更好的水沙调控作用,植被布设于坡面长度60%时,径流量和产沙量分别减少7.35%和62.93%,直接拦沙功效优于蓄水减沙功效,水土保持功效达到最优。植被布设于坡面下部时,其侵蚀输沙过程的剧烈程度得到了缓解,植被调控侵蚀发育的作用体现。植被布设于坡面中下部时,下垫面仅有52%的区域发生侵蚀,其侵蚀输沙过程的剧烈程度明显减少,植被调控侵蚀作用有效限制了侵蚀发育。植被布设于坡面中部和中上部时,加剧了侵蚀的发育程度。研究结果有助于更好地理解植被优化配置。 展开更多

关键词 草带覆盖位置 坡沟系统 侵蚀产沙差异 水土保持功效

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黄土高原坡沟系统侵蚀产沙过程的REE示踪研究 被引量：7

15

作者 魏霞 李占斌 +2 位作者 尤洋 亢伟 李斌斌 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2008年第4期11-15,共5页

利用室内概化的坡沟系统模型,结合REE示踪技术,采用放水冲刷试验,对黄土高原坡沟系统侵蚀产沙过程进行了深入研究。结果表明,坡沟系统的坡面侵蚀速率大于沟坡的侵蚀速率,即坡面侵蚀较沟坡侵蚀剧烈;在本研究设计的流量范围内存在一个临... 利用室内概化的坡沟系统模型,结合REE示踪技术,采用放水冲刷试验,对黄土高原坡沟系统侵蚀产沙过程进行了深入研究。结果表明,坡沟系统的坡面侵蚀速率大于沟坡的侵蚀速率,即坡面侵蚀较沟坡侵蚀剧烈;在本研究设计的流量范围内存在一个临界流量Q=12 L/min,当冲刷流量小于该值时,起始侵蚀率随流量的增大而增大,当冲刷流量大于该值时,起始侵蚀率随冲刷流量的增大而减小;相同流量下,随着冲刷历时的延长,其侵蚀率呈波动变化趋势,陆续达到最大,然后又逐渐减小,而且随着流量的增大,La元素示踪带和Eu元素示踪带侵蚀率达到最大的时间越来越短。 展开更多

关键词 黄土高原 坡沟系统 侵蚀产沙过程 侵蚀率 稀土元素(REE)示踪技术

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黄土高原梯田和淤地坝坡沟治理措施对产流产沙的协同效应 被引量：2

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作者 白璐璐 时鹏 +4 位作者 李占斌 李鹏 王雯 赵准 董敬兵 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第13期96-104,共9页

黄土高原地区的梯田和淤地坝措施发挥了重要的水土保持功能,然而现有的研究主要关注单个措施的减水减沙效应,对坡沟治理措施综合配置协同调控水沙过程的作用一直认识不清。因此,该研究为解析梯田和淤地坝措施对水沙过程的协同调控效应,... 黄土高原地区的梯田和淤地坝措施发挥了重要的水土保持功能,然而现有的研究主要关注单个措施的减水减沙效应,对坡沟治理措施综合配置协同调控水沙过程的作用一直认识不清。因此,该研究为解析梯田和淤地坝措施对水沙过程的协同调控效应,构建了10个坡沟系统物理模型,设置了对照组(CO),单一措施组(梯田措施(T0),4种因淤地坝淤积导致坡沟区域的坡长缩短(L1、L2、L3和L4))和组合措施组(梯田与4种因淤地坝淤积导致坡沟区域的坡长缩短的综合配置(T1、T2、T3和T4)),进行降雨强度为90 mm/h的室内模拟降雨试验,量化不同试验方案下坡沟系统的产流产沙过程。结果表明:1)梯田措施和淤地坝淤积导致坡沟区域坡长缩短均有效调控了坡沟系统的产流产沙过程,梯田能分别减少46.30%~83.59%的径流总量和25.82%~82.41%的泥沙总量,淤地坝导致坡沟区域坡长缩短能分别减少7.87%~33.42%的径流总量和10.20%~30.57%的泥沙总量。2)不同试验方案下坡沟系统的产沙率和产流率之间满足线性关系,而累计产沙量和累计产流量满足幂函数关系。3)综合措施配置发挥了“1+1>2”的水土保持效益,其中协同效应随着坡沟区域坡长的减小而增加,对产流和产沙的协同效应均以坡长缩短4 m为最大,以缩短1 m为最小。研究结果可为黄土高原地区坡沟治理和科学配置防治措施提供理论参考和科技支撑。 展开更多

关键词 径流 泥沙 坡面 坡沟系统 梯田 淤地坝 协同效应

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生态建设对黄土高原丘陵沟壑区流域坡沟系统植被覆盖和侵蚀的影响

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作者 熊萍 乔海亮 +3 位作者 王斌 彭建博 王波 徐国策 《西北水电》 2024年第1期1-7,共7页

生态建设显著改变了黄土高原的下垫面状况和水动力格局,深刻影响了坡沟系统的侵蚀和泥沙来源。以黄土高原丘陵沟壑区高西沟流域为研究对象,基于Landsat TM和Landsat OLI影像,利用遥感解译和地理信息系统方法,分析了高西沟流域沟间地、... 生态建设显著改变了黄土高原的下垫面状况和水动力格局,深刻影响了坡沟系统的侵蚀和泥沙来源。以黄土高原丘陵沟壑区高西沟流域为研究对象,基于Landsat TM和Landsat OLI影像,利用遥感解译和地理信息系统方法,分析了高西沟流域沟间地、沟谷地的NDVI和土地利用时空变化特征,并在此基础上研究了流域沟间地和沟谷地土壤侵蚀量的变化。结果表明:2000—2018年沟间地和沟谷地NDVI均有所增加,低等级NDVI(<0.2)面积减少,较低等级NDVI(0.2~0.4)和中等级NDVI(0.4~0.6)面积增加;沟间地和沟谷地林草地面积均有所增加,流域土地利用结构变化主要为耕地向林草地转化;沟间地平均植被覆盖度由57%增加至71%,沟谷地平均植被覆盖度由60%增加至71%;流域土壤侵蚀面积由3.81 km^(2)下降到1.77 km^(2),减少了38%,年土壤侵蚀量由3.64×10^(4)t下降至1.39×10^(4)t,降低了62%;沟间地年土壤侵蚀量减少了68%,沟谷地年土壤侵蚀量减少了47%。 展开更多

关键词 坡沟系统 NDVI 土地利用 土壤侵蚀

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黄土丘陵沟壑区坡沟系统产流产沙对源-汇-路径格局的响应

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作者 严增 焦菊英 +11 位作者 唐柄哲 曹斌挺 李航 梁越 祁泓锟 廖俊 徐倩 严晰芹 李萌萌 姜晓晗 张子琦 李建军 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期118-127,共10页

坡沟系统是流域水土流失与治理的基本单元,掌握其产流产沙规律是有效解决水土流失区生态环境恢复重建的核心问题之一。该研究利用无人机遥感与地理信息系统技术对流域的土地利用进行识别,再确定5个不同坡沟系统(2个无人为干扰的退耕植... 坡沟系统是流域水土流失与治理的基本单元,掌握其产流产沙规律是有效解决水土流失区生态环境恢复重建的核心问题之一。该研究利用无人机遥感与地理信息系统技术对流域的土地利用进行识别,再确定5个不同坡沟系统(2个无人为干扰的退耕植被恢复+自然植被坡沟系统SG1和SG2、2个人为扰动的退耕植被恢复+自然植被坡沟系统SG3和SG4、1个果园+坡耕地的坡沟系统SG5)内泥沙源、汇及其输移路径分布特征,并在量化指标的基础上,结合2016—2022年坊塌小流域5个坡沟系统的降雨和产流产沙的监测数据,研究了不同坡沟系统的产流产沙特征及其对源-汇-路径格局的响应。结果表明:次降雨条件下,SG1和SG2的产沙模数显著低于其他坡沟系统(P<0.05),且SG3径流深和产沙模数均较大;SG2的年平均径流深显著低于SG5(P<0.05)。坡沟系统径流深分别与总坡沟系统、沟间地、沟谷地的泥沙源和汇最大斑块面积比显著正相关(P<0.05),且与沟间地泥沙源、汇指数的相关系数均要大于沟谷地,径流深与总坡沟系统路径的分岔比、沟间地与沟谷地的路径比降均呈现出显著负相关(P<0.05);产沙模数与各源汇指数之间均无显著的相关性,但与路径数量密度、长度密度、沟间地的路径分岔比呈显著正相关(P<0.05);径流深和产沙模数均与路径复杂度呈显著负相关(P<0.05)。可见,降低源/汇比例大小,适当增加泥沙输移路径的复杂度和输移距离,可有效减少坡沟系统的水土流失。研究可为坡沟系统土壤侵蚀防控以及流域生态保护和修复提供科学支撑。 展开更多

关键词 泥沙 景观 径流 坡沟系统 产流产沙 源汇 输移路径

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植被和梯田措施对坡沟系统细沟侵蚀调控作用 被引量：5

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作者 董敬兵 时鹏 +6 位作者 李占斌 李鹏 白璐璐 赵准 宋致华 赵倩卓 慕全鹏 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第20期96-104,共9页

坡沟系统作为黄土丘陵沟壑区基本的地貌单元,也是黄土高原侵蚀泥沙的主要来源区。植被和梯田作为坡面水土流失治理的主要措施,对于土壤侵蚀控制和生态恢复发挥着重要的作用,定量评估林草、梯田对坡面细沟侵蚀的调控作用以及多措施协同... 坡沟系统作为黄土丘陵沟壑区基本的地貌单元,也是黄土高原侵蚀泥沙的主要来源区。植被和梯田作为坡面水土流失治理的主要措施,对于土壤侵蚀控制和生态恢复发挥着重要的作用,定量评估林草、梯田对坡面细沟侵蚀的调控作用以及多措施协同配置问题对于黄土高原水土流失治理和生态保护具有重要意义。为了揭示植被和梯田的格局和配置对坡沟系统细沟侵蚀的协同调控作用,该研究采用人工模拟降雨,结合三维激光扫描技术,分析了坡面4种措施:上坡位植被(措施A)、下坡位植被(措施B)、梯田(措施C)、梯田+植被(措施D)对细沟侵蚀发生和演变过程的影响。结果表明:1)相同植被覆盖度下,下坡位的植被布设细沟最大长度较上坡位的植被布设细沟最大长度减小量更大;2)第1次降雨中,侵蚀率最大值达到3500 g/min以上,第2次降雨过程中侵蚀率最大值仅为1100 g/min以上,在各产流时间内第2次降雨侵蚀率均为第1次降雨侵蚀率的1/3~1/2;3)对于各措施下细沟沟长发育率由大到小表现为措施A(6.55 cm/min)、措施C(5.71 cm/min)、措施B(3.60 cm/min)、措施D(2.69 cm/min);4)梯田与植被同时布设(措施D)对于细沟侵蚀的调控作用优于单一措施(措施B和C),梯田和植被对细沟侵蚀指数细沟侵蚀量、细沟面积、细沟密度产生了协同作用(分别为7.71%、13.76%、7.52%)。研究可为黄土高原坡沟治理措施配置和细沟侵蚀调控提供一定的科学参考依据。 展开更多

关键词 侵蚀 植被 细沟 坡沟系统 梯田 措施配置 协同作用

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基于三维激光扫描的坡沟系统侵蚀产沙过程研究 被引量：1

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作者 李朋飞 张晓晨 +3 位作者 党旭 胡晋飞 姚顽强 郝铭揆 《水土保持研究》 CSCD 北大核心 2023年第2期13-21,共9页

为了探究野外自然坡沟系统土壤侵蚀过程,研究于黄土丘陵沟壑区典型流域辛店沟内自然坡面开展5场放水冲刷试验,利用地面三维激光扫描技术(Terrestrial laser scanning, TLS)获取高精度地形信息,并采用DEM of difference(DoD)地形变化监... 为了探究野外自然坡沟系统土壤侵蚀过程,研究于黄土丘陵沟壑区典型流域辛店沟内自然坡面开展5场放水冲刷试验,利用地面三维激光扫描技术(Terrestrial laser scanning, TLS)获取高精度地形信息,并采用DEM of difference(DoD)地形变化监测方法计算产沙量,利用实测产沙量评估TLS的监测精度,并探讨了坡沟系统侵蚀/沉积的变化特征。结果表明:(1)累积场次中,DoD不确定性(即level of detection, LoD)平均值(范围)为16.5 mm(16.2~16.8 mm)。单场次中,LoD值平均值为16.4 mm(16.2~16.6 mm);(2)累积场次中,梁峁坡、沟谷坡、坡沟系统TLS扫描所得产沙量相对误差的平均值(范围)为52.63%(26.06%~106.98%),56.68%(30.26%~75.49%)和56.28%(33.37%~73.28%),与实测数据显著相关(R2>0.9,p<0.05)。单场次TLS扫描相对误差波动范围更大且平均值高于累积场次,其值分别为83.70%(4.08%~190.40%),91.41%(0.95%~225.09%)和87.58%(4.09%~215.55%),与实测值非显著相关(R2<0.57,p>0.05),表明TLS更适合于坡沟系统累积场次侵蚀产沙监测,而单场次监测精度较差;(3)随冲刷次数的增加,梁峁坡、沟谷坡和坡沟系统侵蚀产沙均呈增长趋势,但沟谷坡和坡沟系统沉积量快速增长后趋于平稳。(4)梁峁坡侵蚀区域主要位于梁峁坡上中部,沉积主要分布于梁峁坡中下方,沟谷坡大部分区域侵蚀剧烈,沉积主要分布于沟底,梁峁坡和沟谷坡侵蚀区占地形变化区域的比例均高于79%。结果可为黄土高原土壤侵蚀监测与机理研究提供参考。 展开更多

关键词 侵蚀产沙 三维激光扫描 时空分布 坡沟系统 黄土高原

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