检索结果-内蒙古大学图书馆

工程科学与技术 2019年第1期51卷 52-59页

作者：杨坪坪张会兰王云琦王玉杰北京林业大学水土保持学院重庆缙云山三峡库区森林生态系统国家定位观测研究站北京100083 北京市水土保持工程技术研究中心北京100083

马蹄涡是水下柱体基部产生局部侵蚀的主要动力,目前对大雷诺数深水条件的马蹄涡特征研究广泛,而在低柱体雷诺数浅薄层水流条件下因技术条件限制,试验手段难以准确捕获马蹄涡。为准确掌握在该水流条件下马蹄涡的特征,本研究构建了高分辨... 详细信息

马蹄涡是水下柱体基部产生局部侵蚀的主要动力,目前对大雷诺数深水条件的马蹄涡特征研究广泛,而在低柱体雷诺数浅薄层水流条件下因技术条件限制,试验手段难以准确捕获马蹄涡。为准确掌握在该水流条件下马蹄涡的特征,本研究构建了高分辨率高频的粒子图像测速系统,系统测量了6组浅薄层水流条件下柱体前端的瞬时流场。通过分析平均流场特征提取出流动分离点,采用旋转强度的方法识别马蹄涡进而提取马蹄涡位置及强度,使用Oseen涡和纯剪切的控制方程叠加模拟马蹄涡进而计算出马蹄涡的半径。结果表明:在低柱体雷诺数水流条件下(Re D<5 000),随着柱体雷诺数的增加流动分离点急剧向下游移动,同时马蹄涡急剧向柱体端和床面靠近,其半径减小而旋转强度增加。在浅薄层水流条件下,当柱体直径一定时,随着水深的增加,流动分离点向上游运动,同时马蹄涡向远离柱体端和朝水面运动,马蹄涡的半径增加,且其各项参数显著大于明渠水流条件下的参数。随后,结合已有工作,归纳出分离点、马蹄涡特征随柱体雷诺数增加而经历的不同阶段:当5 000保持稳定;当Re D>8 000,流动分离点向下游缓慢移动,马蹄涡的各项参数仍维持稳定。研究结果可为柱体基部科学布设防冲设施提供依据和参考。

关键词：柱体绕流马蹄涡粒子图像测速薄层水流低雷诺数

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基于试验与模型的构树根系固土效果量化的研究

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中国水土保持科学 2019年第1期17卷 24-30页

作者：孛胜男王云琦马超李亚光北京林业大学水土保持学院重庆缙云山三峡库区森林生态系统国家定位观测研究站北京100083 北京市水土保持工程技术研究中心(北京林业大学) 北京100083

为研究根系对土壤的加固作用并对其进行量化,以鹫峰构树为研究对象,测量构树根系的抗拉和抗拔强度,利用应变直剪仪测量素土和含根土抗剪强度,并与Wu模型计算值进行对比,分析直径和含根数量对抗剪强度增量的影响大小。结果表明:构树根系... 详细信息

为研究根系对土壤的加固作用并对其进行量化,以鹫峰构树为研究对象,测量构树根系的抗拉和抗拔强度,利用应变直剪仪测量素土和含根土抗剪强度,并与Wu模型计算值进行对比,分析直径和含根数量对抗剪强度增量的影响大小。结果表明:构树根系的抗拉和抗拔强度都随着直径的增大而减小,当直径<1. 3 mm时,根系抗拔强度大于抗拉强度;当根系> 1. 3 mm时,根系的抗拉强度要高于抗拔强度。直剪试验测量结果显示,垂直压力较大时,相同含根数量的根土复合体的抗剪强度最大值向着平均根系直径较小的径级迁移。在一定范围内的根截面积比条件下,较小直径根系对抗剪强度增量的影响比含根数量更为明显,且根系对抗剪强度增量的影响存在最优含根量。Wu模型高估了构树根系的固土效果,针对鹫峰土壤和构树根系,将Wu模型的修正模型的修正系数k'取值为0. 45。

关键词：构树固土效果拉拔强度抗剪强度增量 Wu模型

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缙云山针阔混交林碳通量变化特征及影响因子研究

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长江流域资源与环境 2019年第3期28卷 565-576页

作者：王倩王云琦马超王彬李一凡北京林业大学水土保持学院重庆缙云山三峡库区森林生态系统国家定位观测研究站北京100083 北京市水土保持工程技术研究中心北京100083

基于涡度相关技术,以2016年6月～2017年5月的通量数据为依据,分析了缙云山针阔混交林生态系统碳通量变化特征及其对环境因子的响应。结果表明:各月CO_2通量平均日变化呈"U"字形,最小值出现在7月,为-0.95 mg·m^(-2)·... 详细信息

基于涡度相关技术,以2016年6月～2017年5月的通量数据为依据,分析了缙云山针阔混交林生态系统碳通量变化特征及其对环境因子的响应。结果表明:各月CO_2通量平均日变化呈"U"字形,最小值出现在7月,为-0.95 mg·m^(-2)·s^(-1),最大值在12月,为0.43 mg·m^(-2)·s^(-1),CO_2通量正负值转换时刻具有明显的季节变化规律,夏季日碳汇时间最长,冬季日碳汇时间最短;净生态系统碳交换量累积量除12月为正值(20.38 gC·m^(-2)·mon^(-1)),表现为碳源外,其他月份均为负值,表现为碳汇,碳积累量最多的是7月(-129.53 gC·m^(-2)·mon^(-1)),净生态系统碳交换、生态系统呼吸、总生态系统碳交换年总量分别为-566.49、1 196.68、-1 761.63 gC·m^(-2)·a^(-1);光合有效辐射是影响日间净碳交换量的主导因子,二者关系符合Michaelis-Menten模型,日间净碳交换量随光合有效辐射增大而降低,光合有效辐射PAR能解释14.1%～58.2%的日间净碳交换量变化,饱和水汽压差是日间净碳交换量限制因子,最适范围是0.5～1.0 kPa,过高和过低均会使日间净碳交换量对光合有效辐射的响应减弱;影响夜间净碳交换量的主导因子是5 cm土温,二者关系符合Van’t Hoff模型,夜间净碳交换量随5 cm土温增大而增加,土壤体积含水率是夜间净碳交换量的限制因子,饱和水汽压差大于或小于0.28 m^(-3)·m^(-3)均会对夜间净碳交换量产生抑制作用,但作用较小。缙云山针阔混交林净生态系统碳交换能力与相近纬度其他森林生态系统基本持平,总生态系统碳交换能力和生态系统呼吸强度则较大。

关键词： CO2通量涡度相关法森林碳汇环境因子通径分析

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土地利用和气候变化对王家桥小流域径流的影响

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水文 2019年第2期39卷 49-54页

作者：秦文静王云琦王彬杨文涛王玉杰北京林业大学水土保持学院重庆缙云山三峡库区森林生态系统国家定位观测研究站北京100083 北京市水土保持工程技术研究中心北京100083

以三峡库区内典型小流域王家桥为例,利用SWAT模型模拟土地利用和气候变化及两者共同作用对径流的影响。结果表明:扩大耕地、退耕还林、发展经济林的土地利用情景下,年均径流量较基准年变化率分别为15.13%、-13.99%、23.22%,退耕还林能... 详细信息

以三峡库区内典型小流域王家桥为例,利用SWAT模型模拟土地利用和气候变化及两者共同作用对径流的影响。结果表明:扩大耕地、退耕还林、发展经济林的土地利用情景下,年均径流量较基准年变化率分别为15.13%、-13.99%、23.22%,退耕还林能有效调节和减少流域径流量;浓度路径为RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5的气候变化情景下,径流量变化率分别为7.13%、7.78%、8.91%,径流量随未来温室气体和硫酸盐气溶胶排放情况增大而增加;两者综合情景下年均径流量均增加,2030年左右增幅较显著;对影响径流的因素进行方差分析,发现土地利用变化对径流的影响比气候变化的影响更显著。在未来气候变化背景下,可通过合理配置流域的土地利用类型,实现对流域水量平衡的调节。

关键词：土地利用气候变化径流 SWAT模型

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植被缓冲带对农业面源污染物的削减效益研究进展

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水土保持学报 2019年第2期33卷 1-8页

作者：付婧王云琦马超王玉杰梁丹北京林业大学水土保持学院重庆缙云山三峡库区森林生态系统国家定位观测研究站北京100083 北京市水土保持工程技术研究中心北京100083

农业面源污染对环境安全的影响已超过城市生活污染和工业污染,成为水污染的最主要来源。植被缓冲带能够有效拦截农业面源污染物,减少污染物向水体的排放。通过搜集国内外学者对缓冲带的研究结果,对缓冲带削减农业面源污染物能力、缓冲... 详细信息

农业面源污染对环境安全的影响已超过城市生活污染和工业污染,成为水污染的最主要来源。植被缓冲带能够有效拦截农业面源污染物,减少污染物向水体的排放。通过搜集国内外学者对缓冲带的研究结果,对缓冲带削减农业面源污染物能力、缓冲带最佳宽度等方面的研究进行总结分析。结果表明:(1)5 m草本缓冲带对污染物的拦截作用最好,当缓冲带宽度超过5 m时,推荐使用灌草缓冲带,而乔灌草缓冲带需要超过30 m才能发挥作用;(2)当缓冲带宽度相同时,悬浮物和磷素相较于氮素更容易被拦截,悬浮物及磷素去除的缓冲带最佳宽度推荐为15 m(削减率70%以上),但去除氮素的最佳宽度推荐为30 m(削减率为80%);(3)植被缓冲带拦截污染物受缓冲带宽度、坡度及植被类型等因素影响,但缓冲带宽度与削减率之间的关系并不总是呈正比例,当缓冲带宽度增加到一定大小时,缓冲带对污染物的削减率将不再有明显改变;缓冲带坡度与削减率之间也并不总呈反比例,轻微的坡度能够促进径流下渗作用从而增加缓冲带的削减率。

关键词：植被缓冲带农业面源污染物削减率植被缓冲带最佳宽度

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生态服务价值当量法的适用性研究--以广西典型岩溶区小流域为例

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中国水土保持 2020年第1期 43-47页

作者：黄艳霞梁志鑫王玉杰王云琦王彬顾剑红李一凡广西壮族自治区水利厅广西南宁530023 广西水土保持监测总站广西南宁530023 北京林业大学水土保持学院/重庆缙云山三峡库区森林生态系统国家定位观测研究站北京100083

根据广西隆林县常么、者滕、龙窝坝3条典型小流域治理前后的土地利用变化情况,估算了岩溶地区小流域的生态服务价值,并探究了土地利用变化与生态服务价值间的关系。研究结果表明:经过近6年的治理,常么和者滕小流域土地利用变化主要趋势... 详细信息

根据广西隆林县常么、者滕、龙窝坝3条典型小流域治理前后的土地利用变化情况,估算了岩溶地区小流域的生态服务价值,并探究了土地利用变化与生态服务价值间的关系。研究结果表明:经过近6年的治理,常么和者滕小流域土地利用变化主要趋势是耕地和未利用地向草地和林地转化,生态服务价值分别增长357万和429万元;龙窝坝小流域土地利用变化趋势为未利用地向林地、草地和小部分耕地转化,生态服务价值增长506万元。总体上,龙窝坝小流域的治理效果优于常么和者滕小流域,土地利用结构更加优化,提升的生态服务价值更加明显。

关键词：土地利用变化生态服务价值流域尺度广西石漠化地区

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降雨强度和单宽流量与地表粗糙度交互作用下坡面流阻力特征

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农业工程学报 2018年第6期34卷 145-151页

作者：杨坪坪王云琦张会兰王玉杰北京林业大学水土保持学院重庆缙云山三峡库区森林生态系统国家定位观测研究站北京市水土保持工程技术研究中心

为探明降雨和地表颗粒共同影响下的坡面流阻力变化特征及形成机理,在15?定床条件下,分别研究了4个粗糙度(0.009,0.18,0.25,0.425 mm)和4个降雨强度(0,60,90,120 mm/h)在9个单宽流量(0.397~2.049L/(m·s))冲刷下的坡面流流速、流态... 详细信息

为探明降雨和地表颗粒共同影响下的坡面流阻力变化特征及形成机理,在15?定床条件下,分别研究了4个粗糙度(0.009,0.18,0.25,0.425 mm)和4个降雨强度(0,60,90,120 mm/h)在9个单宽流量(0.397~2.049L/(m·s))冲刷下的坡面流流速、流态指数、阻力系数、雷诺数等水动力学参数间的关系及变化特征。结果表明:1)坡面流流速与粗糙度呈反比,与降雨强度呈正比。流态指数m的计算结果显示(m<0.5),坡面水流能量主要转化为动能形式;2)试验条件下,雷诺数变化范围为300~2 300,达西阻力系数变化范围为0~3.0,颗粒阻力和降雨阻力皆随着雷诺数的增加而减少,随着水深的增加,降雨对坡面流施加的影响逐渐减小。坡面总阻力系数与粗糙度成正比,与雷诺数和雨强成反比,降雨具有"减阻"效果;3)计算降雨阻力与颗粒阻力线性叠加值与坡面流总阻力的差异,结果表明坡面流总阻力大于线性叠加的结果,t检验结果显示差异显著(sig.0.003<0.05),表明将坡面流阻力分量线性叠加计算坡面流总阻力的方法具有一定局限性;进一步构建降雨及地表颗粒影响下的坡面流阻力通式,具有良好的模拟效果。研究成果为深入探明坡面流阻力形成机理和构建坡面侵蚀模型提供科学依据。

关键词：粗糙度流量降雨坡面薄层流坡面流阻力

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基于植物生长过程的根系固土机制及Wu模型参数优化

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林业科学 2018年第4期54卷 49-57页

作者：朱锦奇王云琦王玉杰马超北京林业大学水土保持学院重庆缙云山三峡库区森林生态系统国家定位观测研究站北京100083 北京市水土保持工程技术研究中心北京100083

【目的】为提高植物根系固土效果模型量化的准确性,针对植物根系在土壤中受破坏的不同方式,基于植物生长过程的根土复合体直剪试验,利用根的拔出与抗拉试验,分析根系在不同生长时期的受力机制,定量评估植物根系对土壤的加固效果。【方... 详细信息

【目的】为提高植物根系固土效果模型量化的准确性,针对植物根系在土壤中受破坏的不同方式,基于植物生长过程的根土复合体直剪试验,利用根的拔出与抗拉试验,分析根系在不同生长时期的受力机制,定量评估植物根系对土壤的加固效果。【方法】在原有直剪仪器的基础上,设计了一套分离式、可测定盆栽植物根系固土效果的装置。将12棵3年生山矾幼树样本直接种植于直剪盒,针对移植后1个月、4个月和1年后山矾根系的单根抗拉强度、拔出强度和根土复合体的抗剪强度进行测定,建立植物单根直径与单根抗拉强度、拔出强度的关系曲线。在时间尺度上,研究影响其根系固土的相关参数变化,分析根系与土壤的相互作用机制和根系的破坏情况,并优化现有Wu模型,并尝试评估动态生长过程中的根系固土效果。【结果】1)植物根系固土效果受抗拉强度与拔出强度的共同影响,在植物的生长的过程中,拔出强度对固土效果的影响比抗拉强度更加显著;2)随着植物种植时间的增加,4个月后根土复合体的抗剪切强度显著增加,1年后根土复合体的抗剪切强度较前4个月增长放缓。根土复合体发生剪切破坏后,根系发生断裂破坏的概率随种植时间的增加而增加。3)将根系抗拉和拔出强度2个参数加入到植物根系固土模型的计算中,可以更好地反映植物根系固土效果,特别是对于植物移植生长过程,模型计算结果与实际值平均相差仅为8.13%。【结论】植物根系在1年的生长周期内,根系数量不会发生较大变化,根系抗拉强度由其材料属性决定,也不会发生较大变化。而根系与土壤间的键合则变得更加紧密,根系的拔出强度增加显著,更多的根系在土壤发生破坏时发生断裂,最终提高根系加固土壤的效果。

关键词：根系破坏方式抗拉强度拔出强度模型

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根系构型对土壤渗透性能的影响

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中国水土保持科学 2018年第4期16卷 73-82页

作者：王鑫皓王云琦马超王玉杰北京林业大学水土保持学院重庆缙云山三峡库区森林生态系统国家定位观测研究站北京100083 北京市水土保持工程技术研究中心(北京林业大学) 北京100083

植物的根系能够影响土壤中水分的下渗,但是不同的根系构型对土壤入渗性能的影响尚不清楚。为探究不同构型根系对土壤渗透性能的影响,选择重庆缙云山6种不同根系构型的树种进行单株尺度的定水头入渗试验;渗透结束后将根系挖出,统计不同... 详细信息

植物的根系能够影响土壤中水分的下渗,但是不同的根系构型对土壤入渗性能的影响尚不清楚。为探究不同构型根系对土壤渗透性能的影响,选择重庆缙云山6种不同根系构型的树种进行单株尺度的定水头入渗试验;渗透结束后将根系挖出,统计不同根系构型的根系形态,并分析其对土壤下渗速率的影响。结果表明:1)植物根系的存在能够提高土壤的稳渗速率达2~5.23倍,根长密度、根体积分数、根系的体积分形维数与土壤的稳渗速率均呈正相关关系;2)不同根系构型对土壤入渗性能的影响不同,在根系体积相同的情况下稳渗速率从大到小依次为V型>M型>R型>W型>VH型>H型;3)H型根-土复合体的入渗速率-时间曲线可以用Horton公式进行拟合,R型和W型根-土复合体可以用Kostiakov公式进行拟合,而M型根-土复合体采用2种方式拟合均可。

关键词：根系构型入渗速率入渗模型根系方向根系分形

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黄壤坡面土壤分离速率研究

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长江流域资源与环境 2018年第9期27卷 2114-2121页

作者：王凯王玉杰王彬张守红王云琦王晨沣北京林业大学水土保持学院重庆缙云山三峡库区森林生态系统国家定位观测研究站北京100083 北京市水土保持工程技术研究中心北京100083

黄壤坡面侵蚀是长江中上游泥沙的主要原因之一,因此对该地区的土壤分离过程的量化研究对土壤侵蚀机理研究的深入和水土流失防治具有一定的理论和实践意义。通过变坡水槽冲刷实验,研究了黄壤坡面土壤分离速率与坡度、流量及主要水动力参... 详细信息

黄壤坡面侵蚀是长江中上游泥沙的主要原因之一,因此对该地区的土壤分离过程的量化研究对土壤侵蚀机理研究的深入和水土流失防治具有一定的理论和实践意义。通过变坡水槽冲刷实验,研究了黄壤坡面土壤分离速率与坡度、流量及主要水动力参数间的关系,探寻模拟土壤分离过程的最优参数。试验结果表明:土壤分离速率与流量、坡度和多个水动力学参数都呈正相关关系。坡度和流量的幂指数均>1,表明二者在实验测定范围内对土壤分离速率有叠加增大作用。水流功率(R^2=0. 93)与土壤分离速率拟合方程的决定系数最高,表明用水流功率来描述土壤分离速率能获得更多有效信息。当单位水流功率>0. 281 m/s后,土壤分离速率随其增大而剧烈增加。但是径流剪切力(与土壤分离速率的决定系数为R^2=0. 83)值的计算只需获得坡度和水深等数据,水流功率值的计算不仅要采集坡度和水深等数据,还要获得流速等获取难度相对较大的数据。因此,采用径流剪切力来描述土壤分离较水流功率更为方便,而采用水流功率来估算土壤分离速率更为精确。

关键词：土壤分离速率坡度水动力学参数黄壤水流功率长江中上游

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