摘要：[目的]研究冻融作用对东北黑土区坡面土壤侵蚀的影响,可加深对黑土坡面侵蚀过程机理的认识,并为区域侵蚀治理提供重要科学依据。[方法]以东北黑土区单一侵蚀营力驱动的融雪、风力和降雨侵蚀为对照,通过设计冻融-融雪、冻融-风力、冻融-降雨双侵蚀营力叠加的模拟试验,分析冻融作用对坡面融雪、风力和降雨侵蚀的影响。试验处理包括1次冻融作用、2个融雪径流量(1,2 L/min)、1个风速(12 m/s),1个降雨强度(100 mm/h)和1个坡度(3°)。[结果](1)冻融作用显著增加坡面融雪、风力和降雨侵蚀量(p<0.05)。与无冻融作用相比,1次冻融作用使坡面融雪侵蚀在1,2 L/min融雪径流下分别增加2042.9%和777.9%,使风蚀量和降雨侵蚀量分别增加118.0%和74.9%。(2)冻融作用对坡面水蚀(融雪和降雨侵蚀)过程的影响大于对径流过程的影响,且加剧坡面侵蚀过程,使坡面侵蚀活跃期历时增长和侵蚀强度增加;冻融作用也使风力侵蚀的输沙高度增加30%,各高度风蚀输沙量均增加50%以上。(3)冻融作用降低土壤抗侵蚀能力,其使表层土壤密度、土壤抗剪强度、土壤硬度分别显著减小2.5%,22.6%,15.0%。同时,冻融作用使水蚀过程中的坡面水流流速平均增加13.6%~25.0%,水流剪切力平均增加2.3%~81.9%,而阻力系数减小1.6%~20.6%,进而加剧坡面侵蚀过程。[结论]冻融作用改变侵蚀动力与阻力关系,加剧坡面融雪、风力和降雨侵蚀过程。

摘要：[目的]为研究降雨、汇流和坡度对浅沟侵蚀的影响,实施精确的水土保持措施。[方法]通过室内模拟降雨和汇流试验,设计2个降雨强度(50,100 mm/h)和2个坡度(3°,7°),并在4种降雨强度和坡度组合下设置5个依次增加的汇流强度(15,30,45,60,75 L/min),分析降雨、汇流和坡度及其交互作用对浅沟坡面侵蚀的影响,明确浅沟侵蚀对坡面侵蚀的贡献。[结果](1)坡度和汇流强度对浅沟坡面侵蚀的影响均大于降雨强度。当降雨强度由50 mm/h增加到100 mm/h时,3°和7°对应的坡面侵蚀量分别增加52.3%~81.8%和29.4%~88.4%;而当坡度从3°增大到7°,50,100 mm/h降雨强度对应的坡面侵蚀量分别增加114.3%~395.5%和130.0%~320.9%;当汇流强度由15 L/min增加至75 L/min,坡面侵蚀量增加4.6~13.5倍。同时,汇流强度的增加加剧坡度对坡面侵蚀的作用,而减弱降雨强度对坡面侵蚀的影响。(2)降雨、汇流、坡度双因子和三因子交互作用对浅沟坡面侵蚀的影响以汇流强度-坡度交互作用和降雨强度-汇流强度-坡度三者的交互作用的影响最大,其次为降雨强度-汇流强度交互作用,而以降雨强度-坡度的交互作用的影响最小。(3)不同试验条件下,浅沟侵蚀量占坡面侵蚀量的比例平均在85%以上,且其比例随汇流强度和坡度的增加呈增大趋势。(4)坡面侵蚀速率与水流流速、径流剪切力和水流功率之间均表现为极显著正相关,与阻力系数之间呈显著负相关;且坡面侵蚀速率与水流功率相关关系最优。[结论]研究结果为基于侵蚀动力因子和地形因子及其交互作用的浅沟侵蚀预测模型开发、浅沟侵蚀贡献分离和浅沟侵蚀机理研究提供了科学依据。

摘要：[目的]为揭示黄土高原梯田土壤有机碳含量的时空规律和梯田土壤固碳时空分布特征。[方法]基于META分析的方法,研究梯田土壤有机碳含量随土层深度和梯田修建年限的变化特征,分析黄土高原各区域梯田土壤固碳的时空分布特征。[结果](1)SOC含量和固碳效益随土壤深度的增加而减少,80—100 cm土层的SOC含量为0-20 cm土层的60.74%,0—20 cm土层的固碳效益为23.1%,80—100 cm土层为5.7%。(2)梯田固碳效益随修建年限呈非线性增加,梯田0—20 cm土层固碳效益由修建第1年的-8.29%逐步增加,在第24年时达到最大值34%,此后保持稳定。(3)1979-2023年黄土高原梯田总固碳约为38.29 Mt C,平均固碳38.49 t C/(km^(2)·a)。泾河上中游流域平均固碳速率最高,为50.14 t C/(km^(2)·a),河龙区间平均固碳速率最低,为29.04 t C/(km^(2)·a)。[结论]在黄土高原兴修梯田可以提高SOC含量,并且梯田的固碳是一个相对漫长的过程,需要科学的设计及管护才能更好地发挥其固碳效益。在黄土高原开展梯田建设加之合理规划、设计、科学的管护是提高区域土壤固碳效益的有效措施。研究结果可为黄土高原地区水土保持固碳效益核算提供理论与方法支持。

摘要：[目的]确定黄土高原小流域地貌水文研究需要下的适宜DEM分辨率,探究尺度效应曲线和信息熵方法适用度,并为判定适宜分辨率提供新视角和新途径。[方法]以黄土丘陵沟壑区的延河流域为研究区,利用ArcGIS对原分辨率DEM进行重采样,获取多组不同分辨率DEM,并提取相应尺度下地形属性值,绘制两种不同的尺度效应曲线(“平均坡度-分辨率”和“局部方差均值-分辨率”曲线),并引入信息熵和互信息熵,结合实际地形,对适宜DEM分辨率进行了判别。[结果](1)在地形复杂的延河流域,基于不同判定方法所获结果有所不同,而局部方差均值、信息熵及互信息熵所获适宜分辨率结果相近。(2)采用不同地形属性判别适宜分辨率结果有所不同,剖面曲率和平面曲率所获适宜分辨率较为相近(局部方差均值结果为15~20 m,信息熵和互信息熵结果均为15 m),坡度较曲率所获适宜分辨率差异更大(局部方差均值结果为20~35 m,信息熵和互信息熵结果均为20 m)。[结论]局部方差均值和信息熵均适用于该地区的DEM分辨率判定,延河流域适宜DEM分辨率为15~20 m。

摘要：[目的]探究连续降雨条件下不同砾石含量对陕北沙壤土上方有来水工程堆积体坡面产流产沙的影响,为生产建设项目水土流失治理提供数据支撑和理论参考。[方法]通过室内模拟降雨试验,研究不同砾石含量(0,10%,20%,30%,40%)工程堆积体坡面土壤水动力学特性及产流产沙特征。[结果]①降雨强度相同,随砾石含量增加,工程堆积体坡面初始产流时间表现为递减趋势,减幅为27.22%~64.62%,35.09%~71.70%,47.37%~78.77%,51.75%~82.31%。次降雨径流率表现为“迅速增加—稳定波动”的变化趋势,平均径流率随砾石含量、降雨时间的增加显著增大;但产流峰值随砾石含量增加而降低,且出现时间逐渐提前。②试验各场次雷诺数的变化范围介于74.13~165.05,均小于500,水流属于层流;弗劳德数的变化范围集中在2.14~3.71,表现为急流。水流剪切力、水流功率和单位水流功率随降雨场次的增加而显著增加。③0%~40%砾石含量工程堆积体坡面侵蚀速率介于0.45~6.73,0.13~4.09,0.25~1.26,0.14~0.96,0.13~0.88 g/(m^(2)·min),各砾石含量堆积体减沙幅度分别为36.06%,49.05%,55.23%和56.62%,其中砾石高覆盖度(40%)的沙壤土工程堆积体坡面土壤侵蚀强度较小。[结论]砾石覆盖在沙壤土工程堆积体坡面的水土流失过程中可显著降低土壤侵蚀速率,从而实现拦蓄水土,保持较高的减沙效益。

摘要：为探讨鄂尔多斯矿区排土场边坡不同植物根系对产流产沙特征的影响,采用原位放水冲刷试验研究不同植物根系(须根系、直根系、须根系—直根系混合)排土场边坡面的细沟侵蚀水动力学特征和产流产沙特征。结果表明:1)冲刷过程中不同植物根系小区的径流流速、阻力系数、径流剪切力和径流功率呈现不同的变化趋势,须根系和直根系均使坡面径流流速、径流剪切力和径流功率降低,须根系使阻力系数增大,直根系则相反。2)须根系小区的平均产流率最小;不同植物根系均使坡面产沙率降低,各小区平均产沙率减少51.28%~69.40%。3)根系有效降低土壤剥蚀率,须根系小区的最大减蚀率达71.1%。4)各小区临界径流剪切力和临界径流功率分别为0.04~1.28 N/(m·s)和0.02~0.25 Pa,2组临界值从大到小排序均为须根系小区、直根系—须根系混合小区、直根系小区和裸地小区。研究结果可为该区排土场边坡水土流失防治提供依据。

摘要：为了研究积雨条件下黄土水分入渗规律,设置室内黄土土柱积雨入渗试验,采用HYDRUS-1D模型对积雨入渗规律进行模拟,利用均方根误差(S_(RME))、纳什效率系数(S_(NE))对模拟精度进行评价,采用单因素扰动法对土壤水分特征参数的敏感性进行分析。结果表明:土壤含水率模拟值与试验实测值变化趋势一致,两者误差很小,SRME为0.011~0.017,除土柱深度为20 cm对应的SNE值小于0.900外,其余S_(NE)值均大于0.900,模拟效果较好。土壤水分特征参数对模拟结果影响排序为θ_(s)>k_(s)>n>α>θ_(r),θ_(s)和α扰动与模拟结果负相关,k_(s)、n、θ_(r)扰动与模拟结果正相关,土壤浅层积雨入渗规律受参数扰动的影响较小,随着土柱深度增加,对参数的敏感性逐渐提高,参数变化对模拟结果的影响逐渐增大。

摘要：为了探明弹性片性能与滴头水力性能之间的关系,提高建立压力补偿滴头设计方法,采用滴头样品进行水力性能测试,研究了弹性片硬度和厚度对迷宫流道结构滴头流量系数、流态指数、起调压力、补偿区间的影响.结果表明:弹性片硬度和厚度对滴头流量影响具有统计学意义(P≤0.01),且硬度对滴头流量的影响程度大于厚度;弹性片硬度和厚度均与流量系数、起调压力、补偿区间呈正相关关系,与流态指数呈负相关关系;存在适宜的弹性片特性范围,使不同结构压力补偿滴头拥有较小的起调压力、最小的流态指数和最大补偿区间.该试验滴头在弹性片硬度为60 HA、厚度为1.2 mm时,流态指数最小,其值为0.078.建立了弹性片特征参数与滴头流量、流态指数、起调压力和补偿区间的数学关系,可为压力补偿滴头的快速开发提供一定的理论依据.

摘要：为探究气候变化对水利工程防御洪水标准及其自身安全性的潜在威胁,根据639个站点的日值降雨数据,综合Pearson-III型曲线、最小二乘法及F检验等方法,研究了1958-2017年的中国设计暴雨量的变化及其对降水变化的响应。结果表明:(1)多年平均降水量、日最大降水量及不同重现期下的设计暴雨量在空间上均沿东南向西北逐渐减少。(2)华南、华中、西北和西南地区的多年平均降水量和日最大降水量均呈显著增加趋势(p<0.05),年降水量的增加速率分别为0.82、0.46、0.24和0.21 mm/a,而日最大降水量的增加速率为0.02~0.06 mm/a。(3)在20 a一遇的重现期下,华中、西北、西南地区的设计暴雨量呈显著增加趋势(p<0.05),增加速率分别为0.19、0.05和0.15 mm/a,华南(0.03 mm/a)和华东地区(0.10mm/a)呈不显著增加趋势。华北地区呈显著减少趋势(p<0.05),减少速率为-0.08 mm/a,而东北地区不显著减少(-0.03mm/a)。随重现期的增长,设计暴雨量的变化速率具有“增的愈增,减的愈减”的基本特征。(4)设计暴雨量变化与日最大降水量变化呈显著的正相关关系。在特定重现期下,设计暴雨量会随日最大降水量的增加而增加,可能造成工程实际防洪标准下降,亟需对已建工程的防御标准进行校核修订。研究结果可以为我国工程设计标准的更新及防洪减灾工作提供理论与实践支撑。

摘要：生物结皮在旱区荒漠养分循环和碳氮固存等生态系统功能方面发挥着重要作用,尤其能通过光合作用固定CO_(2),从而提高土壤有机碳含量。目前有关区域尺度生物结皮土壤有机碳认知的缺乏在一定程度上制约了土壤碳库的精准预测。本研究选取毛乌素沙地全域(4.22万km^(2))内45个样地,测算了藓结皮和藻结皮两类典型生物结皮及其下土壤的有机碳含量(SOC)和密度(SOCD),并结合气候、土壤和植被等指标,深入探讨了区域尺度下生物结皮有机碳的空间分布特征及其主控因素。结果表明:1)与裸沙相比,生物结皮显著提升了土壤有机碳含量和密度,且藓结皮及其下土壤有机碳含量(4.93 g·kg^(-1))和密度(0.41 kg·m^(-2))均高于藻结皮(1.89 g·kg^(-1)、0.18 kg·m^(-2))。2)区域尺度上,生物结皮的有机碳含量和密度具有明显的空间分布特征,呈现出由东北-中部、西部-东南方向递减的带状分布与块状镶嵌分布。3)生物结皮及其下土壤有机碳含量和密度主要受气候、土壤和植被的综合影响,并因生物结皮类型而异,藓结皮主要受年均最高温和蒸散力的影响,而藻结皮主要受水蒸气分压的影响。