检索结果-内蒙古大学图书馆

农业工程学报 2020年第17期36卷 115-124页

作者：杨坪坪张会兰王云琦李瑞贵州师范大学喀斯特研究院贵阳550001 国家喀斯特石漠化防治工程技术研究中心贵阳550001 北京林业大学水土保持学院重庆三峡库区森林生态系统教育部野外科学观测研究站北京100083 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

粒子图像测速(Particle Image Velocimetry,PIV)技术具有多点同时测量、对水流无干扰的优点,该研究利用高分辨率PIV(分辨率为64 pixels/mm),测量了7组坡面流(水深范围为0.5~1.1 cm,雷诺数范围为1000~3000),并测量1组深水明渠紊流作为对... 详细信息

粒子图像测速(Particle Image Velocimetry,PIV)技术具有多点同时测量、对水流无干扰的优点,该研究利用高分辨率PIV(分辨率为64 pixels/mm),测量了7组坡面流(水深范围为0.5~1.1 cm,雷诺数范围为1000~3000),并测量1组深水明渠紊流作为对照,研究了流速轮廓线和修正系数、紊动强度和雷诺应力、偏态系数和峰度系数的变化规律。结果表明:1)PIV能够有效观测坡面流床面至水面的流速分布。当坡面流流态为过渡流时,流速修正系数随着雷诺数的增加呈对数增加,均值为0.77;2)对比深水明渠紊流的紊动强度,坡面流的流向紊动强度较大,而垂向紊动强度较小,且随着水深及雷诺数的增加,坡面流紊动强度逐渐与深水明渠紊流的特征吻合。深水明渠紊流中受雷诺应力影响的流体占比约80%,而坡面流中受雷诺应力影响的流体占比小于80%,随着雷诺数的增加坡面流中受雷诺应力影响的流体占比变大;3)对比深水明渠紊流的峰度系数,坡面流的峰度系数大部分大于3,表明坡面流较深水明渠紊流出现极端流速事件的概率小。PIV技术有利于实验室研究坡面水力侵蚀的力学机理机制问题。

关键词：水动力学坡面流流速粒子图像测速紊动强度雷诺应力

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地表粗糙度及植被盖度对坡面流曼宁阻力系数的影响

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农业工程学报 2020年第6期36卷 106-114页

作者：杨坪坪李瑞盘礼东王云琦黄凯张琳卿贵州师范大学喀斯特研究院贵阳550001 国家喀斯特石漠化防治工程技术研究中心贵阳550001 北京林业大学水土保持学院重庆三峡库区森林生态系统教育部野外科学观测研究站北京100083 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

为探明地表颗粒和植被共同影响下的坡面流曼宁阻力系数变化规律,在5°缓坡定床条件下,以曼宁阻力系数表征坡面流阻力,利用等效水力半径计算等效曼宁阻力系数,等效水力半径考虑了水流与植被的接触面,分别研究了4个地表粗糙度(0.009,0... 详细信息

为探明地表颗粒和植被共同影响下的坡面流曼宁阻力系数变化规律,在5°缓坡定床条件下,以曼宁阻力系数表征坡面流阻力,利用等效水力半径计算等效曼宁阻力系数,等效水力半径考虑了水流与植被的接触面,分别研究了4个地表粗糙度(0.009,0.12,0.18,0.38 mm)和4个植被盖度(0,4.0%,6.6%,12.2%)在9个单宽流量(0.2×10^-3~0.5×10^-3m^3/(m·s))冲刷下的坡面综合等效曼宁阻力系数、颗粒等效曼宁阻力系数及植被等效曼宁阻力系数的变化特征及相互之间的关系。结果表明:1)在坡面没有植被时,坡面综合等效曼宁阻力系数与流量呈负相关,当坡面有模拟植被时,两者间呈正相关。坡面综合等效曼宁阻力系数随着地表粗糙度和植被盖度的增加而增加;2)当地表粗糙度和模拟植被存在的坡面,线性叠加原理不适用于坡面综合阻力的计算,在水深较小时,会出现附加阻力。附加等效曼宁阻力系数与粗糙度和盖度呈正相关,而与水深负相关;3)通过多元回归分析得到坡面综合等效曼宁阻力系数的计算式,模拟效果较好(相关系数R=0.98),并分析得到各阻力分项等效曼宁阻力系数的计算式。分别剔除各阻力分项后将相关系数比较,植被阻力对坡面流综合阻力的影响最大,颗粒阻力次之,而附加阻力最小。研究成果将为构建坡面侵蚀模型和防治坡面侵蚀提供科学依据。

关键词：粗糙度植被坡面水流坡面流阻力曼宁阻力系数

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基于SWAT模型的涪江流域土地利用变化的水沙响应研究

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水土保持研究 2024年第3期31卷 79-89,100页

作者：刘雪妍张会兰罗泽宇张嘉琪安妮北京林业大学水土保持学院北京100083 重庆缙云山三峡库区森林生态系统国家定位观测研究站重庆400711

[目的]分析涪江流域水沙对土地利用类型变化的响应情况,为流域水土资源规划管理和生态环境建设提供科学依据。[方法]应用SWAT分布式水文模型,采用情景模拟方法构建3期自然情景以及3种极端情景,分析流域1990—2010年的土地利用变化情况... 详细信息

[目的]分析涪江流域水沙对土地利用类型变化的响应情况,为流域水土资源规划管理和生态环境建设提供科学依据。[方法]应用SWAT分布式水文模型,采用情景模拟方法构建3期自然情景以及3种极端情景,分析流域1990—2010年的土地利用变化情况以及量化不同土地利用类型对流域水沙的作用程度。[结果](1) 1999—2010年,流域上游以林草地为主,约占流域总面积的46%;中下游主要为农业用地和居民用地,耕地占流域总面积的51%左右;居民用地与未利用地扩张率分别为95.86%和434.43%。自然情景下,流域径流变化率小于5%,侵蚀产沙变化率小于15%。(2) SWAT模型在涪江流域具有较强的适用性,径流率定期和验证期的R~2和NSE分别为0.86,0.85;0.80,0.78,泥沙分别为0.68,0.67;0.68,0.43。情景模拟分析得出具体土地利用类型对径流的影响程度:林地>草地>未利用地,相对于基准期,林地覆被情景减少了35.66%的产流量。对流域侵蚀产沙的影响程度:未利用地>林地>草地,未利用地情景下增加了56.74%的侵蚀产沙量,林地和草地情景分别减少了43.57%和30.04%。(3)基于随机森林算法的自变量影响程度重要性排序结果表明:影响产流量的前3个土地利用类型是耕地、林地、草地,权重系数分别为2.057,2.030,1.148;影响侵蚀产沙量的是草地、耕地、林地,权重系数分别为1.753,1.208,1.003。[结论]除耕地外,径流对林地变化的响应最显著,侵蚀产沙量对草地变化的响应最显著,当土地利用类型向林草地转化时,对流域具有显著减水减沙效果。该研究可为涪江流域未来土地利用结构优化和水土资源的合理规划提供科学依据。

关键词：土地利用变化 SWAT模型情景分析随机森林算法涪江流域

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重庆缙云山不同年龄马尾松径向生长对气候变化的响应

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第四纪研究 2023年第1期43卷 144-153页

作者：徐晓晓王云琦郑永林王玉杰滕润平北京林业大学水土保持学院重庆三峡库区森林生态系统教育部野外科学观测研究站北京100083 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 北京市水生态保护与水土保持中心北京100036

为探究气候变化背景下不同年龄马尾松(Pinus massoniana)生长规律及其对气候变化的响应,本研究以缙云山不同年龄马尾松为分析对象,运用树木年代学原理及方法,建立小龄树(1971~2020年)和大龄树(1940~2020年)马尾松树轮宽度年表,并计算胸... 详细信息

为探究气候变化背景下不同年龄马尾松(Pinus massoniana)生长规律及其对气候变化的响应,本研究以缙云山不同年龄马尾松为分析对象,运用树木年代学原理及方法,建立小龄树(1971~2020年)和大龄树(1940~2020年)马尾松树轮宽度年表,并计算胸径处断面积生长量(BAI);分析近40年来不同年龄马尾松生长变化状况及树轮宽度年表与气象因子之间的关系。结果表明:气候变暖背景下,不同年龄马尾松生长均受到一定阻碍,1983~2013年间,大、小龄树BAI显著下降。与1980~2020年间气候因子的相关分析表明,两龄级马尾松生长均受到第二次高生长期温度的影响,具体表现为与当年9月平均最高温,上年及当年9月平均温呈显著负相关;小龄树马尾松生长还受限于生长季降水条件,对降水更敏感;表现为与当年第二次高生长期(9~10月)、上年5月、10月及当年10月降水呈显著正相关。研究结果为未来气候变暖背景下马尾松林的合理经营与管理提供了一定的理论依据。

关键词：年龄断面积生长量马尾松年轮宽度指数

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东北典型黑土区土壤侵蚀对有机碳时空变化特征的影响

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水土保持学报 2024年第5期38卷 59-70页

作者：佟亚宁王彬王文刚周笑李力国 IFTIKHAR Farhan 北京林业大学水土保持学院北京100083 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

[目的]探明土壤有机碳流失时空分布变化对土壤侵蚀强度的响应机制,以期为侵蚀环境下土壤碳循环机制研究提供基础数据,并为解决黑土“变薄变瘦”问题提供科学依据。[方法]选取松嫩平原典型黑土区的北安市、克山县、克东县、拜泉县等14个... 详细信息

[目的]探明土壤有机碳流失时空分布变化对土壤侵蚀强度的响应机制,以期为侵蚀环境下土壤碳循环机制研究提供基础数据,并为解决黑土“变薄变瘦”问题提供科学依据。[方法]选取松嫩平原典型黑土区的北安市、克山县、克东县、拜泉县等14个市(区、县)为研究对象,采用RUSLE模型并结合GIS空间分析技术分析东北典型黑土区2000-2019年土壤侵蚀与土壤有机碳流失的时空变化特征。[结果]研究区土壤侵蚀强度整体呈北高南低的分布格局,并以微度侵蚀为主;2000-2019年典型黑土区微度侵蚀面积占比上升趋势不显著,轻度及以上程度的侵蚀面积占比则整体表现为降低态势,其中87.91%的区域侵蚀强度等级未发生明显变化,仅有3.74%的区域侵蚀强度等级升高;土壤有机碳流失空间分布差异明显,总体呈北高南低的分布特征,研究期间土壤有机碳年平均流失强度为4.74 t/(km^(2)·a);2010-2019年,土壤有机碳流失总量呈增大趋势,其中北安市流失量最大,为研究区总流失量的37.00%;2015-2019年,土壤有机碳流失强度<5 t/(km^(2)·a)的区域面积占比下降,而流失强度>5 t/(km^(2)·a)的区域面积占比上升,导致年平均流失强度增大;研究区北部土壤侵蚀强度高的地区由于有机碳丰富,使得其在遭受侵蚀作用时损失的有机碳总量相对较大,形成土壤有机碳流失总量的地域性差异特征。[结论]侵蚀作用下土壤有机碳流失的时空变化特征,表明严重的土壤侵蚀是坡面土壤有机碳流失的重要驱动因素。

关键词：土壤侵蚀土壤有机碳 RUSLE模型时空变化东北黑土区

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冻融循环对黑土团聚体稳定性与微结构特征的影响

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水土保持学报 2022年第1期36卷 66-73页

作者：王文刚王彬顾汪明陈祖明蒋瑶钰北京林业大学水土保持学院北京100083 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

冻融循环作用下的土壤结构变化被认为是融雪期黑土坡面土壤侵蚀加剧的主要原因之一,土壤团聚体稳定性与团聚体微结构是影响土壤可蚀性的关键因子。基于控制条件土壤冻融模拟试验,采用湿筛法、扫描电子显微技术(SEM)和Image-Pro Plus(IPP... 详细信息

冻融循环作用下的土壤结构变化被认为是融雪期黑土坡面土壤侵蚀加剧的主要原因之一,土壤团聚体稳定性与团聚体微结构是影响土壤可蚀性的关键因子。基于控制条件土壤冻融模拟试验,采用湿筛法、扫描电子显微技术(SEM)和Image-Pro Plus(IPP)图像分析处理相结合的方法,分析了冻融循环过程中黑土团聚体微结构的动态变化特征,阐明了土壤团聚体水稳定性与团聚体微结构特征的内在联系。结果表明:(1)冻融循环对黑土团聚体水稳定性整体呈破坏作用。该作用在微观层面上表现为冻融循环驱动土壤孔隙趋于长条状发育,且随冻融循环次数的增加,土壤孔隙连通性增强,面积孔隙率增加;宏观层面上表现为土壤大团聚体向微团聚体的迁移转化,土壤团聚体水稳定性下降。(2)土壤初始含水率增加会导致冻融循环过程中土壤团聚体破坏程度增强,且在7次冻融循环内呈显著性变化;随着土壤初始含水率的增高团聚体面积孔隙率呈显著增加趋势。(3)土壤团聚体面积孔隙率与平均重量直径MWD和几何平均直径GMD呈显著负相关,面积孔隙率的增加分别解释了MWD和GMD变化率的49.1%和50.3%。

关键词：典型黑土区冻融循环团聚体水稳定性土壤微结构特征

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不同入流条件下草本缓冲带对污染物削减作用

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水土保持学报 2020年第3期34卷 129-134页

作者：付婧王云琦王玉杰王晨沣王淑慧王震北京林业大学水土保持学院重庆三峡库区森林生态系统教育部野外科学观测研究站北京100083 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

草本缓冲带能够有效拦截坡面径流中泥沙、总氮、总磷等污染物,是农业面源污染防控的主要措施之一。通过人工配水模拟地表径流,研究不同径流量对草本缓冲带截污能力的影响。结果表明:草本缓冲带对污染物都有一定的削减作用,草本缓冲带对... 详细信息

草本缓冲带能够有效拦截坡面径流中泥沙、总氮、总磷等污染物,是农业面源污染防控的主要措施之一。通过人工配水模拟地表径流,研究不同径流量对草本缓冲带截污能力的影响。结果表明:草本缓冲带对污染物都有一定的削减作用,草本缓冲带对泥沙削减效果最好,对总磷削减效果最差,白三叶对污染物的削减能力总体较黑麦草强。径流量对草本缓冲带总氮、总磷削减率影响较大,对泥沙削减率影响较小;当流量从0.08 L/s增加至0.24 L/s时,草本缓冲带对总氮、总磷削减率减少至9%和6%,而泥沙削减率为34%。随着放水冲刷时间增加,出流总氮、总磷、泥沙浓度不断降低并逐渐达到稳定,流量增大至0.24 L/s时,总氮、总磷浓度范围为11.5~24.7,1.6~2.3 mg/L,泥沙浓度在不同流量下无明显差异。草本缓冲带对总氮、总磷去除作用受流量影响较大,在大流量时缓冲带对总氮、总磷基本无去除作用,但缓冲带对泥沙去除作用受流量影响较小。

关键词：入流条件农业面源污染物草本缓冲带削减率

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甘肃小陇山林区不同林分对土壤团聚体稳定性的影响

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水土保持学报 2021年第4期35卷 275-281页

作者：崔芯蕊张嘉良王云琦王玉杰王鑫皓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 北京林业大学水土保持学院重庆三峡库区森林生态系统教育部野外科学观测研究站北京100083

为探究甘肃小陇山不同林分对土壤团聚体稳定性的影响,选取小陇山林区3种典型林分(油松林、日本落叶松林、锐齿栎林)为研究对象,用Le Bissonnais中的快速湿润(FW)处理方法测定其不同土层深度(0—10,10—20,20—40 cm)土壤团聚体平均质量... 详细信息

为探究甘肃小陇山不同林分对土壤团聚体稳定性的影响,选取小陇山林区3种典型林分(油松林、日本落叶松林、锐齿栎林)为研究对象,用Le Bissonnais中的快速湿润(FW)处理方法测定其不同土层深度(0—10,10—20,20—40 cm)土壤团聚体平均质量直径(MWD),并进一步研究土壤基本理化性质(土壤机械组成、SOC、CEC、pH)和根系特征(细根与极细根比例、RLD、RMD、SRL)对土壤团聚体稳定性的影响。结果表明:不同林分下土壤团聚体稳定性表现为锐齿栎林>油松林>日本落叶松林。不同土层深度土壤团聚体MWD表现为0—10 cm>10—20 cm>20—40 cm。由一元线性回归模型可知,对土壤团聚体MWD贡献较大的土壤特征因子是CEC(R^(2)=0.55)和SOC(R^(2)=0.54),贡献较大的根系特征因子是RMD(R^(2)=0.60)和RLD(R^(2)=0.45),土壤团聚体稳定性与这4个因子均呈显著正相关(P<0.05)。总体而言,不同林分土壤团聚体稳定性差异不同,团聚体稳定性随土层深度增加而降低,且对土壤团聚体稳定性影响最大的因子是根质量密度。

关键词：土壤团聚体稳定性快速湿润典型林分根系特征土层深度

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初始含水率和降雨能量对黑土团聚体溅蚀特征的影响

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水土保持学报 2024年第2期38卷 68-75页

作者：张转敏王彬饶伟王文刚北京林业大学水土保持学院北京100083 北京林业大学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

[目的]为明晰降雨能量和初始含水率对土壤团聚体溅蚀过程机制的影响。[方法]选取东北典型耕层黑土为研究对象,通过人工模拟降雨试验,探讨不同初始含水率、降雨能量和团聚体初始粒径的团粒溅蚀特征。[结果](1)4种初始粒径黑土团聚体的溅... 详细信息

[目的]为明晰降雨能量和初始含水率对土壤团聚体溅蚀过程机制的影响。[方法]选取东北典型耕层黑土为研究对象,通过人工模拟降雨试验,探讨不同初始含水率、降雨能量和团聚体初始粒径的团粒溅蚀特征。[结果](1)4种初始粒径黑土团聚体的溅蚀量均在初始含水率4%时最大,其中初始粒径<0.25 mm团聚体溅蚀量是相同降雨能量下各粒径团聚体溅蚀量的1.21~5.50倍。随初始含水率的增加各初始粒级团聚体溅蚀量呈减小趋势,而初始含水率>25%后则呈增大现象。(2)4种初始粒径黑土团聚体的溅蚀量均随降雨能量的增加而增大。相较于降雨能量305 J/(m^(2)·h)(1 m)条件,当降雨能量增加至909 J/(m^(2)·h)(5 m)时,不同初始粒径团聚体溅蚀量分别增加15.37~20.70(<0.25 mm),52.30~417.60(0.25~1 mm),51.58~359.36(1~3 mm),68.73~777.99倍(3~5 mm)。不同初始粒径黑土团聚体溅蚀量存在明显的阈值,当降雨能量达到529 J/(m^(2)·h)(2 m)以上时,不同降雨能量梯度下的溅蚀量存在显著差异。(3)降雨能量是影响溅蚀量的关键因素。降雨能量对溅蚀量的直接效应为0.811,存在显著正向影响,且相关程度最高;初始含水率和团聚体初始粒径的直接效应分别为0.193和0.352,存在显著负向影响。[结论]研究结果可为东北黑土区坡面土壤侵蚀过程机制研究和土壤侵蚀机理模型构建提供科学依据。

关键词：初始含水率降雨能量溅蚀量典型黑土区

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缙云山典型树种树干液流径向变化及单株日蒸腾量估算

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水土保持学报 2016年第3期30卷 337-343页

作者：张璇张会兰王玉杰王云琦刘春霞杨坪坪北京林业大学水土保持学院北京100083 北京林业大学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

为分析树干液流速率径向变化,准确估算单木蒸腾量,运用Granier热扩散探针方法于2015年7-9月对重庆缙云山自然保护区内2个典型树种（杉木、四川山矾）树干木质部3个深度（10mm,30mm,50mm）的液流速率（V）进行测定。结果表明：杉木树干... 详细信息

为分析树干液流速率径向变化,准确估算单木蒸腾量,运用Granier热扩散探针方法于2015年7-9月对重庆缙云山自然保护区内2个典型树种（杉木、四川山矾）树干木质部3个深度（10mm,30mm,50mm）的液流速率（V）进行测定。结果表明：杉木树干液流速率径向分布规律为：V（30-50mm）〉V（10-30mm）〉V（0-10mm）,V（30-50mm）是V（0-10mm）的1.65倍,V（10-30mm）是V（0-10mm）的1.12倍。四川山矾树干液流速率径向分布规律为：V（10-30mm）〉V（0-10mm）≈V（30-50mm）,V（10-30mm）约为V（0-10mm）和V（30-50mm）的2.6倍;各深度处的液流速率之间呈显著线性相关关系;树干木质部不同深度处液流速率日变化规律呈单峰或双峰走势;7月份液流速率值最大,树木蒸腾出现＂午休＂现象;液流启动及到达峰值的时间在时间和空间上都存在差异。7月份液流启动时间和到达峰值时间早于8,9月份。径向上液流速率最大的位置,液流启动时间最早,到达峰值时间最晚;运用3个深度的液流速率分区域计算得到的杉木日蒸腾量为7 274.815g,四川山矾日蒸腾量为12 481.494g;忽略树干液流径向差异,以单一深度处液流速率估算日蒸腾量,对杉木产生的误差为10.29%-22.60%,变异系数CV为37%-60%,对四川山矾产生的误差为42.41%-66.88%,变异系数CV为19%-26%。

关键词：液流速率径向差异日蒸腾量

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