模拟降雨条件下砾石含量对塿土工程堆积体坡面产流产沙的影响

为探究砾石含量对塿土堆积体坡面产流产沙的影响,采用室内人工模拟降雨试验,以土质坡面为对照,研究5种砾石含量(10%、20%、30%、40%、50%)堆积体坡面在不同降雨强度(1.0、1.5、2.0、2.5 mm·min^-1)下的产流产沙特征。结果表明:不同试验条件下的平均径流率在2.18～13.07 L·min^-1,不同雨强条件下平均径流率均在砾石含量10%(或20%)和50%时分别达到最大值与最小值;平均流速在0.06～0.22 m·s^-1,流速变化复杂,砾石含量越小,流速变幅越大,变异系数也越大,砾石含量10%时平均流速最大。砾石的存在可有效抑制产沙,最大减沙效益可达84.2%,雨强相较于砾石含量对平均产沙率的影响更大。偏相关分析表明,平均径流率、流速、产沙率均与砾石含量呈极显著负相关;平均产沙率与平均径流率、平均流速以及二者交互项均呈极显著线性函数关系,其中,与平均径流率的相关性最强。本研究可为塿土区工程堆积体水土流失治理和侵蚀模型的建立提供参考。     

极端降雨下黄土高原草被沟坡浅层滑坡特征及其对产流产沙的影响

植被恢复作为黄土高原防治水土流失的重要措施,但极端降雨诱发的浅层滑坡在植被恢复的沟坡上频繁发生,影响流域的产流产沙过程。基于野外原位模拟降雨试验,在60 mm/h降雨强度下,研究草被沟坡浅层滑坡发生特征及其发生前后的产流产沙差异。结果表明：（1）极端降雨所诱发的草被沟坡上的浅层滑坡深度为14-36 cm,与自然强降雨所导致的浅层滑坡深度相贴合,均是低于50 cm。（2）植被根系与土壤容重、孔隙度等土壤性质显著相关（P<0.05）,致使滑坡面上、下层土壤物理性质差异显著（P<0.05）。由于土壤性质的差异,在极端降雨下滑坡面上层土壤水分更快达到饱和（饱和度>90%）,导致浅层滑坡的发生。（3）草被坡面浅层滑坡后的径流与产沙均显著增大（P<0.05）。三个小区的平均径流率在滑坡后增大了4.0-13.1倍,其平均含沙量和产沙率在滑坡后分别增大了9.9-54.9倍和70-841倍。研究结果有助于加深了解植被沟坡的侵蚀产沙机理,并为浅层滑坡防治提供科学依据。     

黄土高塬沟壑区草地沟头立壁土壤抗冲性特征

黄土高原植被恢复使沟头立璧土壤侵蚀过程发生显著变化。为明确黄土高塬沟壑区草地沟头立壁土壤抗冲性特征及其影响因素,以裸地为对照,利用室内原状土槽冲刷试验研究了草地沟头立壁0～1 m不同土层(0～10、10～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm)土壤理化性质和抗冲性特征。结果表明: 草地和裸地沟头土壤水稳性团聚体含量和粘聚力随土层加深均呈减小趋势。裸地沟头土壤有机质含量、土壤抗冲系数随土层深度的增加呈减小趋势,而草地沟头土壤有机质含量、土壤抗冲系数随土层加深先增加后减小,且均在10～20 cm土层达到最大值(24.30 g·kg^-1和58.86 L·g^-1),草地各土层土壤抗冲系数是裸地的1.7～9.3倍。沟头土壤抗冲性与土壤有机质含量、水稳性团聚体含量、黏聚力和植物根长密度呈极显著相关,其中与土壤有机质含量(r=0.98)的关系最密切。该研究可为黄土高塬沟壑区沟头溯源侵蚀机理的研究提供基础数据,并为有效防治该区域水土流失提供科学依据。     

黄土塬沟壑区典型植被沟头土壤渗透性和抗剪强度特征

沟头是沟蚀的主要活跃部位,严重影响沟头溯源侵蚀发生。为明确典型植被沟头根系分布及土壤物理和力学特征,本研究以自然植被恢复沟头和人工植被恢复沟头为对象,分析0～1 m不同土层土壤入渗、根系分布以及根-土复合体物理和力学性质特征。结果表明：不同植被沟头土壤容重和总孔隙变异较小,容重在1.10～1.37 g·cm^-3,土壤总孔隙在48.3%～58.4%;各入渗指标总体随土层增加呈减小趋势,自然植被恢复沟头不同土层入渗速率在20～30 min趋于稳定,人工植被恢复沟头在40 min趋于稳定,人工植被恢复沟头的稳定入渗速率、平均入渗速率总体大于自然植被恢复沟头;根长密度、根表面积密度、平均直径均随土层的增加呈降低趋势,除20～40 cm土层,自然植被恢复沟头的根长密度、根表面积密度、平均直径皆小于人工植被恢复沟头,两种植被沟头根系主要由0～0.5 mm根系构成,占总根长的84.2%～93.6%;在垂直深度上,随着含水率的增加,黏聚力随土层由上至下迅速线性衰减,变化范围为0.42～22.67 kPa,在相同含水率条件下,人工植被恢复沟头平均黏聚力总体大于自然植被恢复沟头。本研...