细沟形态演变对坡面水沙过程的影响

张攀; 唐洪武; 姚文艺; 孙维营

doi:10.14042/j.cnki.32.1309.2016.04.007

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细沟形态演变对坡面水沙过程的影响

张攀, 唐洪武, 姚文艺, 孙维营

文章导航 > 水科学进展 > 2016 > 27(4): 535-541

张攀, 唐洪武, 姚文艺, 孙维营. 细沟形态演变对坡面水沙过程的影响[J]. 水科学进展, 2016, 27(4): 535-541. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2016.04.007

引用本文:

张攀, 唐洪武, 姚文艺, 孙维营. 细沟形态演变对坡面水沙过程的影响[J]. 水科学进展, 2016, 27(4): 535-541. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2016.04.007

ZHANG Pan, TANG Hongwu, YAO Wenyi, SUN Weiying. Rill morphology evolution and runoff and sediment yielding processes[J]. Advances in Water Science, 2016, 27(4): 535-541. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2016.04.007

Citation:

ZHANG Pan, TANG Hongwu, YAO Wenyi, SUN Weiying. Rill morphology evolution and runoff and sediment yielding processes[J]. Advances in Water Science, 2016, 27(4): 535-541. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2016.04.007

细沟形态演变对坡面水沙过程的影响

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2016.04.007

1.
黄河水利科学研究院水利部黄土高原水土流失过程与控制重点实验室, 河南郑州 450003;
2.
河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室, 江苏南京 210098

基金项目: 国家自然科学基金资助项目（51409110）；中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金资助项目（HKY-JBYW-2014-2）

详细信息

作者简介:
张攀(1982-),女,河南洛阳人,高级工程师,博士研究生,主要从事土壤侵蚀研究。E-mail:zpyrcc@163.com

通讯作者:
姚文艺,E-mail:wyyao@yrihr.com.cn

中图分类号: S157.1

Rill morphology evolution and runoff and sediment yielding processes

1.
Key Laboratory of Soil and Water Loss Process and Control on the Loess Plateau of Ministry of Water Resources, Yellow River Institute of Hydraulic Research, Zhengzhou 450003, China;
2.
State Key Laboratory of Hydrology-Water Resources and Hydraulic Engineering, Hohai University, Nanjing 210098, China

Funds: The study is financially supported by the National Natural Science Foundation of China (No.51409110).

摘要: 为探明细沟形态演变对坡面产流产沙的互反馈作用，采用室内模拟降雨和三维地形扫描等手段对细沟形态演变中的水沙变化过程进行了研究。试验分析了黄土在不同雨强（66 mm/h、94 mm/h和127 mm/h）条件下，不同细沟发育阶段的水沙过程变化规律。结果表明，黄土细沟形态演变过程对产沙的影响较大，而对产流的影响较弱。径流量的变化过程主要取决于土体透水性、土壤的结皮作用以及产流方式，坡面产流量有先增大后减小最后趋于平稳的趋势；产沙量的变化过程与细沟发育进程有明显的对应关系，尤其是坡面地貌信息熵与产沙量和侵蚀速率的相关系数分别达到0.954和0.916，细沟的出现会加剧侵蚀，使含沙量明显增加；不同雨强下坡面产沙的变化规律基本相同，细沟沟网稳定后的产沙量与降雨强度呈正相关关系。
- 土壤侵蚀 /
- 模拟降雨 /
- 细沟形态 /
- 水沙变化特性
Abstract: In order to investigate the mutual feedback effects of rill morphology evolution on runoff and sediment, variation characteristics of runoff and sediment during the evolution of rill morphology were studied. In the current work, an indoor soil bin rainfall simulation experiment was performed using a 3-D terrain scanning method. Loessial soil was analyzed under rainfall intensities of 66 mm/h, 94 mm/h, and 127 mm/h. Results showed that the evolution of rill morphology had a profound effect on sediment yield, but the impact on runoff was not obvious. The variation in runoff depended mainly on infiltration conditions and crust effect of soil and patterns of runoff production. The runoff production on the slope had a tendency to first increase and then decrease before finally reaching stability. There was an obvious relationship between rill morphology evolution and sediment yield; the correlation coefficients of geomorphologic comentropy and soil loss with erosion rate were 0.954 and 0.916, respectively. The emergence of rills was found to aggravate the erosion, resulting in a significant increase in sediment concentration. The variation in sediment yield in rainfall of different intensities was basically the same. The more intense the rainfall, the higher sediment concentration after the rill network became stable.
- soil erosion /
- artificial rainfall /
- rill morphology /
- variation characteristics of runoff and sediment

[1]	张光辉. 从土壤侵蚀角度诠释泥沙连通性 . 水科学进展, 2021, 32(2): 295-308. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2021.02.015
[2]	肖培青, 姚文艺, 王国庆, 杨春霞, 申震洲. 植被作用下土壤抗剪强度和径流侵蚀力的耦合效应 . 水科学进展, 2016, 27(2): 224-230. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2016.02.007
[3]	王雪松, 陈曦, 马洪超, 谢永生. 赣北红土区工程堆积体坡面水动力特性 . 水科学进展, 2016, 27(3): 412-422. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2016.03.009
[4]	张攀, 姚文艺, 唐洪武, 肖培青. 模拟降雨条件下坡面细沟形态演变与量化方法 . 水科学进展, 2015, 26(1): 51-58. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.01.007
[5]	刘窑军, 王天巍, 蔡崇法, 李朝霞. 植被措施与路面汇水对三峡库区土质道路边坡侵蚀影响 . 水科学进展, 2014, 25(1): 98-105.
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[7]	王小燕, 李朝霞, 蔡崇法. 砾石覆盖紫色土坡耕地水文过程 . 水科学进展, 2012, 23(1): 38-45. doi: CNKI:32.1309.P.20111125.1635.006
[8]	张宽地, 王光谦, 吕宏兴, 王占礼, 刘俊娥. 模拟降雨条件下坡面流水动力学特性研究 . 水科学进展, 2012, 23(2): 229-235. doi: CNKI: 32.1309.P.20120224.2002.002
[9]	肖培青, 姚文艺, 申震洲, 杨春霞. 植被影响下坡面侵蚀临界水流能量试验研究 . 水科学进展, 2011, 22(2): 229-234.
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[20]	石辉, 刘普灵, 田均良. 土壤侵蚀的中子活化示踪法研究 . 水科学进展, 2000, 11(2): 126-132.

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细沟形态演变对坡面水沙过程的影响

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2016.04.007

1. 黄河水利科学研究院水利部黄土高原水土流失过程与控制重点实验室, 河南郑州 450003;

2. 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室, 江苏南京 210098

基金项目: 国家自然科学基金资助项目（51409110）；中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金资助项目（HKY-JBYW-2014-2）

作者简介:
张攀(1982-),女,河南洛阳人,高级工程师,博士研究生,主要从事土壤侵蚀研究。E-mail:zpyrcc@163.com

通讯作者: 姚文艺,E-mail:wyyao@yrihr.com.cn

收稿日期: 2015-05-27
刊出日期: 2016-07-25

中图分类号: S157.1

关键词:

摘要: 为探明细沟形态演变对坡面产流产沙的互反馈作用，采用室内模拟降雨和三维地形扫描等手段对细沟形态演变中的水沙变化过程进行了研究。试验分析了黄土在不同雨强（66 mm/h、94 mm/h和127 mm/h）条件下，不同细沟发育阶段的水沙过程变化规律。结果表明，黄土细沟形态演变过程对产沙的影响较大，而对产流的影响较弱。径流量的变化过程主要取决于土体透水性、土壤的结皮作用以及产流方式，坡面产流量有先增大后减小最后趋于平稳的趋势；产沙量的变化过程与细沟发育进程有明显的对应关系，尤其是坡面地貌信息熵与产沙量和侵蚀速率的相关系数分别达到0.954和0.916，细沟的出现会加剧侵蚀，使含沙量明显增加；不同雨强下坡面产沙的变化规律基本相同，细沟沟网稳定后的产沙量与降雨强度呈正相关关系。

English Abstract

Rill morphology evolution and runoff and sediment yielding processes

1. Key Laboratory of Soil and Water Loss Process and Control on the Loess Plateau of Ministry of Water Resources, Yellow River Institute of Hydraulic Research, Zhengzhou 450003, China;

2. State Key Laboratory of Hydrology-Water Resources and Hydraulic Engineering, Hohai University, Nanjing 210098, China

Funds: The study is financially supported by the National Natural Science Foundation of China (No.51409110).

Received Date: 2015-05-27
Publish Date: 2016-07-25

Keywords:

soil erosion /
artificial rainfall /
rill morphology /
variation characteristics of runoff and sediment

Abstract: In order to investigate the mutual feedback effects of rill morphology evolution on runoff and sediment, variation characteristics of runoff and sediment during the evolution of rill morphology were studied. In the current work, an indoor soil bin rainfall simulation experiment was performed using a 3-D terrain scanning method. Loessial soil was analyzed under rainfall intensities of 66 mm/h, 94 mm/h, and 127 mm/h. Results showed that the evolution of rill morphology had a profound effect on sediment yield, but the impact on runoff was not obvious. The variation in runoff depended mainly on infiltration conditions and crust effect of soil and patterns of runoff production. The runoff production on the slope had a tendency to first increase and then decrease before finally reaching stability. There was an obvious relationship between rill morphology evolution and sediment yield; the correlation coefficients of geomorphologic comentropy and soil loss with erosion rate were 0.954 and 0.916, respectively. The emergence of rills was found to aggravate the erosion, resulting in a significant increase in sediment concentration. The variation in sediment yield in rainfall of different intensities was basically the same. The more intense the rainfall, the higher sediment concentration after the rill network became stable.

张攀, 唐洪武, 姚文艺, 孙维营. 细沟形态演变对坡面水沙过程的影响[J]. 水科学进展, 2016, 27(4): 535-541. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2016.04.007

引用本文:

张攀, 唐洪武, 姚文艺, 孙维营. 细沟形态演变对坡面水沙过程的影响[J]. 水科学进展, 2016, 27(4): 535-541. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2016.04.007

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细沟形态演变对坡面水沙过程的影响

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2016.04.007

作者简介: 张攀(1982-),女,河南洛阳人,高级工程师,博士研究生,主要从事土壤侵蚀研究。E-mail:zpyrcc@163.com

通讯作者: 姚文艺,E-mail:wyyao@yrihr.com.cn

Rill morphology evolution and runoff and sediment yielding processes

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出版历程

细沟形态演变对坡面水沙过程的影响

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2016.04.007

1. 黄河水利科学研究院水利部黄土高原水土流失过程与控制重点实验室, 河南 郑州 450003; 2. 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室, 江苏 南京 210098

作者简介: 张攀(1982-),女,河南洛阳人,高级工程师,博士研究生,主要从事土壤侵蚀研究。E-mail:zpyrcc@163.com

通讯作者: 姚文艺,E-mail:wyyao@yrihr.com.cn

English Abstract

Rill morphology evolution and runoff and sediment yielding processes

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作者简介:
张攀(1982-),女,河南洛阳人,高级工程师,博士研究生,主要从事土壤侵蚀研究。E-mail:zpyrcc@163.com

通讯作者:
姚文艺,E-mail:wyyao@yrihr.com.cn

1. 黄河水利科学研究院水利部黄土高原水土流失过程与控制重点实验室, 河南郑州 450003;

2. 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室, 江苏南京 210098

作者简介:
张攀(1982-),女,河南洛阳人,高级工程师,博士研究生,主要从事土壤侵蚀研究。E-mail:zpyrcc@163.com