摘要：田口方法是一种低成本、高效率的试验设计和数据处理方法,目前在土壤侵蚀研究中应用甚少。该文通过对比全因子设计、正交设计和田口方法的微小区土壤侵蚀试验结果,分析利用田口方法研究土壤侵蚀的可行性。结果显示,田口方法试验量仅占全因子设计的6.3%,但其确定的发生最大坡面侵蚀速率的试验条件与实测最大值的试验条件相同,预测的坡面径流速率和侵蚀速率与实测值比较吻合,预测值和实测值的Nash-Sutcliffe效率系数都在0.84以上;两种设计分析的各因子对坡面径流速率和侵蚀速率的主效应趋势一致,估算的各因子对坡面径流速率和侵蚀速率变化的贡献率比较接近。与正交设计的分析结果相比,田口方法的分析结果更接近全因子设计的分析结果,基本与全因子设计的结果相同。说明在微小区土壤侵蚀研究中田口方法可代替全因子设计,不仅能有效减少试验量,节省试验成本,提高试验效率,而且能获得比较可靠的试验结果。

摘要：【目的】沙盖黄土坡面是黄土高原水蚀风蚀交错区多动力综合作用下形成的特殊地貌单元,存在特殊侵蚀方式。研究该类坡面产流产沙过程对坡长和覆沙厚度的响应,可为该区内水土流失预防预报提供理论依据。【方法】基于室内模拟降雨试验,以未覆沙黄土坡面为对照,定量分析坡长(1和3 m)和覆沙厚度(2、5和10 cm)对坡面产流产沙变化的影响。【结果】(1)覆沙较未覆沙黄土坡面初始产流时间延长3~30.72倍,平均产流速率降低25%~84%,平均产沙速率增大3.03~15.91倍,含沙量增加3.38~18.07倍,且都随覆沙厚度增加而加强。(2)1 m坡长10 cm覆沙对产流速率减少作用强烈,3 m坡长平均产流速率在不同覆沙厚度下变化较小;不管是否覆沙,3 m坡长平均产沙速率和含沙量明显高于1 m坡长。(3)降雨过程中,坡长和覆沙厚度的增加能够协同增强产流产沙过程的变异性,1 m坡长未覆沙坡面瞬时产流速率高于覆沙,3 m坡长较厚覆沙坡面产流产沙陡增陡降,有明显峰值,瞬时径流系数出现大于1的现象。(4)结构方程模型分析表明,坡长对产流速率影响最大(路径系数为0.65),覆沙厚度对产沙速率影响最大(路径系数为0.71),坡长通过产流以间接正效应(路径系数为0.40)影响产沙。【结论】坡长增加了坡面产流产沙率,覆沙厚度减少了产流率,增加了产沙率。坡长和覆沙厚度协同增强了产流产沙过程的变异性,使得降雨过程中产流产沙模式发生了明显变化。

摘要：采用室内人工模拟降雨试验,设计试验坡度为10°、15°、20°、25°,降雨强度为90和120 mm/h,坡长为5和7m,研究不同降雨条件下降雨过程中侵蚀泥沙分形维数的变化特征。结果表明:1)侵蚀泥沙分形维数与黏粒、粉粒体积分数呈极显著正相关,与砂粒体积分数呈极显著负相关;2)侵蚀泥沙分形维数随降雨强度增强有减小趋势,受坡度、坡长影响变化规律不明显,在5 m坡长条件下,侵蚀泥沙分形维数随着降雨历时的延长有先降低后升高趋势,7 m坡长条件下,10°、15°坡度情况下,侵蚀泥沙分形维数随降雨历时变化规律不明显,而在20°、25°坡度情况下,侵蚀泥沙分形维数有随降雨历时增大趋势;3)坡度为10°的条件下,细沟出现后侵蚀泥沙分形维数明显小于细沟出现前,在坡度为15°、20°、25°条件下,细沟出现后侵蚀泥沙分形维数明显高于细沟出现前。