检索结果-内蒙古大学图书馆

水土保持学报 2023年第6期37卷 18-24,33页

作者：谷方正张会兰王铃涵夏绍钦孙虎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三峡库区森林生态系统国家定位观测研究站北京100083

粗糙度是影响坡面流水动力特性的关键因子,为探究渐变粗糙度影响下坡面流水力特性,采用粒子图像测速技术(particle image velocimetry, PIV)观测并分析3组流量下渐变粗糙床面下坡面流的流速轮廓线、紊动强度、雷诺应力和壁面切应力的变... 详细信息

粗糙度是影响坡面流水动力特性的关键因子,为探究渐变粗糙度影响下坡面流水力特性,采用粒子图像测速技术(particle image velocimetry, PIV)观测并分析3组流量下渐变粗糙床面下坡面流的流速轮廓线、紊动强度、雷诺应力和壁面切应力的变化规律。结果表明:(1)流速随粗糙度增加而减小;拟合无量纲流速得到流速分布对数公式,粗糙度增大与拟合常数A成反比,与积分系数B成正比。(2)渐变地表粗糙度流向紊动强度与光滑床面坡面流变化趋势相似。流向紊动强度随相对水深的增大而减小。随着粗糙度增大,流向紊动强度大小出现非显著性差异。渐变粗糙床面下流向紊动强度符合Nezu经验公式,流量与经验系数成正比。(3)不同流量下,渐变粗糙床面的雷诺应力分布与光滑床面相似。在粗糙度影响下,雷诺应力最大值出现在y/H=0.2~0.4处。随着粗糙度逐渐增加,壁面切应力逐渐增大。综合表明,增加PIV分辨率方法可以适用于坡面流水力特性的研究。探究渐变粗糙度对坡面流的影响,探讨坡面流水动力学特性,为水土保持理论研究提供新思路。

关键词：水动力特性坡面流粒子图像测速技术(PIV) 渐变粗糙床面粗糙度

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基于REE示踪的土壤团聚体破碎转化路径定量表征

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水土保持学报 2020年第1期34卷 154-161,169页

作者：张文龙王彬王云琦王玉杰王晨沣梁春林蒋春晓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

土壤团聚体破碎转化路径是坡面侵蚀过程研究的难点问题之一。目前团聚体破碎转化路径的定量表征仍不明晰,一定程度上限制了土壤侵蚀过程中泥沙分选搬运机制的深入研究。基于大样带调查选取6种不同质地的典型农耕地土壤为研究对象,结合... 详细信息

土壤团聚体破碎转化路径是坡面侵蚀过程研究的难点问题之一。目前团聚体破碎转化路径的定量表征仍不明晰,一定程度上限制了土壤侵蚀过程中泥沙分选搬运机制的深入研究。基于大样带调查选取6种不同质地的典型农耕地土壤为研究对象,结合稀土元素(Rare Earth Elements,REE)示踪方法,综合分析不同粒径土壤团聚体(5~2,2~1,1~0.5,0.5~0.25,<0.25 mm)和不同径流扰动周期(24 h,7天)对REE吸附和解吸能力的影响,探究REE示踪不同粒径土壤团聚体破碎转化的可行性,定量表征了土壤团聚体破碎转化路径。结果表明:REE与土壤团聚体的实际吸附浓度低于施放浓度,2~1,1~0.5,0.5~0.25,<0.25 mm土壤团聚体的REE吸附浓度与黏粒含量呈显著正相关(P<0.05);径流扰动影响对吸附于土壤团聚体的REE解吸作用十分微弱,解吸浓度仅占REE实际吸附浓度的0.001%~0.139%。5~2,2~1,1~0.5,05~0.25,<0.25 mm土壤团聚体经过湿筛后向各粒径转化的路径基本相同,向<0.25 mm微团聚体转化为土壤团聚体破碎的主要路径。相较于粉粒、黏粒含量较高的土壤团聚体,砂粒含量较高的土壤团聚体向1~0.5,0.5~0.25 mm粒径的转化贡献率整体偏低。基于REE示踪得到的>0.25 mm各粒径团聚体质量整体被低估,低估范围为-27.96%^-11.08%;而<0.25 mm团聚体质量则被高估,高估范围为3.65%~22.73%。基于各粒径土壤团聚体的REE量化值建立了校正关系,可将计算相对误差降低至0.04%~16.24%。

关键词：土壤团聚体转化稀土元素示踪转化路径土壤团聚土壤团聚体

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黑沙蒿应对降水变化的木质部与韧皮部协同响应机制

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植物生态学报 2024年第7期48卷 903-914页

作者：张富崇于明含张建玲王平丁国栋何莹莹孙慧媛北京林业大学水土保持学院北京100083 山西吉县森林生态系统国家野外科学观测研究站山西临汾042200 宁夏盐池毛乌素沙地生态系统国家定位观测研究站宁夏盐池751500 北京林业大学水土保持国家林业和草原局重点实验室北京100083

探究不同降水情景下荒漠植物茎干解剖学结构的适应性调节,可以更好地理解未来降水格局变化下荒漠植物水和碳运输间的协调机制。该研究以毛乌素沙地黑沙蒿(Artemisia ordosica)种群为对象,通过野外人工控制降水的方法,模拟半干旱气候区... 详细信息

探究不同降水情景下荒漠植物茎干解剖学结构的适应性调节,可以更好地理解未来降水格局变化下荒漠植物水和碳运输间的协调机制。该研究以毛乌素沙地黑沙蒿(Artemisia ordosica)种群为对象,通过野外人工控制降水的方法,模拟半干旱气候区降水变化趋势,设置3个降水量水平(减水30%、自然降水、增水30%)以及2个降水间隔水平(降水间隔5 d、降水间隔15d)开展双因素完全随机实验,测定了黑沙蒿茎木质部与韧皮部解剖结构在不同降水情境下的轴向与径向变异。结果表明:1)在降水改变的情况下,黑沙蒿并未产生更抗栓塞的轴向木质部结构及传导效率更高的轴向韧皮部结构来适应环境;2)降水变化通过改变40–60 cm土层含水率对黑沙蒿的木质部、韧皮部径向解剖性状产生影响。在低水分生境下,黑沙蒿减小导管直径和增大导管壁厚度以保证水分运输的安全性,并且通过增大韧皮部筛管面积来维持韧皮部导度保证碳的有效运输,以此保证黑沙蒿进行正常的生理活动;3)黑沙蒿木质部导管和韧皮部筛管具有等标度的轴向缩放规律,二者协同关联共同维持水力功能,且这种相关关系不受降水变化的影响。该研究表明,黑沙蒿通过改变径向茎干结构而不是轴向结构来适应降水的改变。

关键词：降水变化黑沙蒿木质部韧皮部异速生长

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黄土丘陵沟壑区刺槐动态固坡效应

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水土保持学报 2020年第5期34卷 145-152,161页

作者：代智盛王云琦马超王玉杰王鑫皓李牧阳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

植被能够有效提升浅层坡体的稳定性和抗蚀性。为了初步定量评估浅层滑坡易发的黄土丘陵沟壑区植被固坡作用在自然条件下的动态变化结果,以黄土丘陵沟壑区主要造林树种刺槐为例,考虑植被固坡的根系机械作用和水文作用在2017年全年自然条... 详细信息

植被能够有效提升浅层坡体的稳定性和抗蚀性。为了初步定量评估浅层滑坡易发的黄土丘陵沟壑区植被固坡作用在自然条件下的动态变化结果,以黄土丘陵沟壑区主要造林树种刺槐为例,考虑植被固坡的根系机械作用和水文作用在2017年全年自然条件下的动态变化。通过挖掘根系剖面对根系截面积分布进行调查,单根抗拉试验测试根系抗拉强度,以利用Wu模型对刺槐根系的附加黏聚力进行计算;通过现场调查确定研究样地与植被水文作用相关的参数,室内入渗试验和土壤离心试验获取土壤的水力学参数,利用生态水文领域水分运移软件Hydrus-1D对刺槐植被坡体水分的运移进行瞬态分析;最终基于变饱和条件下的无限斜坡模型对坡体的稳定性进行分析,并分别计算刺槐根系机械作用和水文作用对坡体稳定性的动态贡献率。结果表明:(1)刺槐根系机械作用对20,40,60 cm深度处浅层坡体的稳定性提升196.56%±28.08%,106.74%±13.19%,20.61%±2.43%,同时机械作用的贡献率还具有一定波动性;(2)刺槐在生长期内,通过林冠截留拦截70.2 mm的降雨量,蒸腾耗水作用改变坡体土壤含水量和吸应力,有效地提升坡体稳定性;(3)根系机械作用的贡献全年均存在,且波动性较水文作用贡献率的波动性小,但水文作用的贡献主要发生在刺槐的生长期,且水文贡献率的部分峰值较机械作用的贡献率大。研究结果进一步揭示了黄土高原丘陵沟壑区刺槐植被坡体在自然条件下的动态变化过程。

关键词：植被固坡动态效应水文作用根系机械作用坡体稳定性

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1985—2021年青藏高原典型湖泊水文特征及关键影响因素

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水土保持学报 2024年第3期38卷 140-149页

作者：张嘉琪张会兰刘雪妍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三峡库区森林生态系统国家定位观测研究站重庆400711

[目的]青藏高原的湖泊是气候变化的重要指示器,其扩张或缩减亦对青藏高原自然环境产生重要影响。[方法]选取位于青藏高原不同气候子区的3个典型湖泊(青海湖、羊卓雍错、乌兰乌拉湖),采用遥感监测手段,研究3个典型湖泊1985—2021年水文... 详细信息

[目的]青藏高原的湖泊是气候变化的重要指示器,其扩张或缩减亦对青藏高原自然环境产生重要影响。[方法]选取位于青藏高原不同气候子区的3个典型湖泊(青海湖、羊卓雍错、乌兰乌拉湖),采用遥感监测手段,研究3个典型湖泊1985—2021年水文特征的时空变化规律,揭示关键气候因子的作用,并进一步探讨冰川和冻土对典型湖泊的影响。[结果]研究期间,青海湖的面积和水位呈显著上升趋势,面积增长238.68 km^(2),水位增长1.32 m,空间上则向东西方向扩张;羊卓雍错湖泊面积呈先波动上升后减少趋势,面积和水位分别减少16.31 km^(2)和3.25 m,在空间上整体由四周向中心的萎缩态势;乌兰乌拉湖面积和水位呈显著上升趋势,分别增长125.57 km^(2)和8.12 m,扩张区域主要集中在南部。[结论]在暖湿化环境下,降水增多和冰川冻土加速融化导致的湖泊扩张是青藏高原最为突出的环境变化特征,其中,降水量变化是影响青海湖和羊湖面积变化的关键因素,且面积变化和降水量具有滞后性;而乌兰乌拉湖水位上升的主要原因是气温升高引起冻土的季节融化。探索青藏高原湖泊面积的变化,对深入研究全球气候变化及地表水资源评估具有重要指导意义。

关键词：青藏高原湖泊面积变化水位冰川冻土

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基于VIC模型的金沙江流域水文要素分析和径流预测研究

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水土保持学报 2024年第5期38卷 272-284,314页

作者：柳宏才张会兰孙嘉宁庞建壮安妮北京林业大学水土保持学院北京100083 重庆缙云三峡库区森林生态系统国家定位观测研究站重庆400711

[目的]金沙江流域是西南高山峡谷区的重要生态区域。在全球气候变暖背景下,预测并评估金沙江气候及未来径流变化对流域尺度的水土流失防治、防洪减灾和水土资源规划具有重要意义。[方法]基于VIC模型模拟金沙江流域的水文过程,对CMIP6全... 详细信息

[目的]金沙江流域是西南高山峡谷区的重要生态区域。在全球气候变暖背景下,预测并评估金沙江气候及未来径流变化对流域尺度的水土流失防治、防洪减灾和水土资源规划具有重要意义。[方法]基于VIC模型模拟金沙江流域的水文过程,对CMIP6全球气候模式下的2种排放情景(SSP2-4.5、SSP5-8.5)的20个气候模式及多模式集合平均(MMEA)的数据进行降尺度处理,预测2015-2100年径流变化趋势。[结果](1)历史径流模拟显示,模型模拟值与实测值的纳什效率系数超过0.6,BIAS(相对偏差)绝对值控制在0.15以内,表明VIC模型适用于模拟金沙江流域水文过程;(2)VIC模型模拟的水文过程分量显示,降水量从上游到下游递增,蒸散发在中下游较高,地表径流和基流的多年平均值从上游到下游递增,且存在显著差异;(3)基于EEMD(集合经验模态分解)的统计降尺度方法对比单模式和(MMEA)的模拟结果发现,观测数据与MMEA匹配度最高。在未来SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下,模拟结果显示高辐射高排放情景(SSP5-8.5)下水文要素变化更显著,尤其是蒸散发增加趋势明显。[结论]径流量模拟显示,SSP2-4.5情景下年平均径流量变化不明显,而SSP5-8.5情景下年平均径流量呈小幅增长趋势。未来年内月径流量在SSP5-8.5情景下大多数月份高于SSP2-4.5情景。研究结果以期为金沙江流域水资源评估与管理、生态综合治理提供一定参考依据。

关键词： VIC模型金沙江流域 CMIP6 气候模式水文要素径流预测

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金沙江流域水沙变化及其驱动机制

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水土保持研究 2023年第2期30卷 107-115页

作者：柳宏才张会兰夏绍钦庞建壮北京林业大学水土保持学院北京100083 重庆缙云三峡库区森林生态系统国家定位观测研究站重庆400711

为了探究金沙江流域控制水文站屏山站水沙序列的趋势及突变特性,量化不同驱动因素对水沙变化的贡献。基于金沙江流域1954—2016年径流和输沙数据,从长时期及场次事件两个角度揭示了水沙关系的动态变化特征。结果表明:(1) 63年间,径流量... 详细信息

为了探究金沙江流域控制水文站屏山站水沙序列的趋势及突变特性,量化不同驱动因素对水沙变化的贡献。基于金沙江流域1954—2016年径流和输沙数据,从长时期及场次事件两个角度揭示了水沙关系的动态变化特征。结果表明:(1) 63年间,径流量年均变化速率为-1.16×10^(8)m^(3)/a;输沙量年均变化速率为-2.0×10^(6)t/a;1998年长江流域发生特大洪水,水沙序列在该年发生突变;(2)水沙关系的特征参数a值在1998年前后由上升改为下降趋势,退耕等坡面水保措施在1998年后发挥了重要作用;b值始终下降,河道影响因素始终发挥减沙作用;在场次降雨尺度上,流域径流-悬移质泥沙环路(C-Q环路)以顺时针形环路为主,表明坡面泥沙物源充足,是影响流域产沙的重要因素;(3)流域内降水、温度及NDVI与径流和输沙之间有明显的相关性,人类活动与降水因素对径流量的贡献比为-1∶2,而输沙量主要受人类活动影响,对应的贡献比为-6∶1。综上,金沙江流域63年间的径流输沙受多种因素综合影响,径流量的变化主要由于降水的变化,输沙量受人类活动影响更大。

关键词：金沙江流域水沙序列水沙关系

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基于三轴UU试验的土体含水率对根土复合体强度特性的影响

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水土保持学报 2023年第6期37卷 153-160页

作者：骆丕昭王云琦李通祁子寒何相昌李克文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

为研究自然边坡其强度特性随含水率的变化规律。通过设计不同体积含水率(20%,27%,35%,40%,45%)和2种含根量(RAR=0.1%,0.3%)的重塑土进行不固结不排水三轴试验,以研究含水率对土体破坏方式、抗剪强度和初始切线模量的影响。结果表明:(1)... 详细信息

为研究自然边坡其强度特性随含水率的变化规律。通过设计不同体积含水率(20%,27%,35%,40%,45%)和2种含根量(RAR=0.1%,0.3%)的重塑土进行不固结不排水三轴试验,以研究含水率对土体破坏方式、抗剪强度和初始切线模量的影响。结果表明:(1)试样破坏模式多为剪切变形和剪胀变形,在含水率为20%,27%时,出现明显剪切贯穿面破裂带,其余含水率下表现为剪胀变形;(2)含水率对根土复合体抗剪强度主要体现在黏聚力上,含水率从20%升至45%时,2种含根量的根土复合体黏聚力分别降低67%,72%;含水率低于35%时,可用对数关系表示,随含水率升高,黏聚力明显降低;含水率达到35%以上时,可用线性关系表示,黏聚力下降速度减缓;含根量增加,抗剪强度提高;(3)不同含根量和围压下根土复合体初始切线模量与含水率关系可以用线性关系拟合,含水率从20%升至45%时,2种含根量的根土复合体初始切线模量平均分别降低43%和47%。综合考虑土体弹塑性和植物因素对土体位移或变形的影响,可提高边坡稳定性计算精度。研究结果可为植物边坡以及水土保持植被建设治理提供科学参考,丰富根系固土领域的科学理论。

关键词：根土复合体含水率破坏模式抗剪强度初始切线模量

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不同土壤前期含水量对土壤分离临界水动力学特性及其抗剪强度的影响

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水土保持学报 2017年第1期31卷 91-96,102页

作者：王晨沣张守红王彬王玉杰王云琦胡波王凯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

通过实测不同土壤前期含水量(5%~23%)和坡度(1°~10°)条件下黄壤坡面土壤分离临界水动力参数,并结合不同土壤含水量(3%~23%)对土壤抗剪强度的影响,综合分析及探讨不同土壤前期含水量、坡度和土壤抗剪强度与临界水动力特性的关... 详细信息

通过实测不同土壤前期含水量(5%~23%)和坡度(1°~10°)条件下黄壤坡面土壤分离临界水动力参数,并结合不同土壤含水量(3%~23%)对土壤抗剪强度的影响,综合分析及探讨不同土壤前期含水量、坡度和土壤抗剪强度与临界水动力特性的关系。结果表明:临界流量与不同土壤前期含水量和坡度呈幂函数减小关系,并提出一种能够体现土壤前期含水量和坡度共同作用对临界水动力参数影响的预测方程。在坡度小于5°时,土壤前期含水量对临界水动力学参数影响较小,可直接采用简化的幂函数关系进行计算。土壤黏聚力随土壤含水量的增加先出现峰值后逐渐减小至稳定;与土壤黏聚力的变化趋势不同,土壤分离临界水动力参数则逐渐减小。

关键词：土壤分离土壤前期含水量坡度临界水动力学参数土壤抗剪强度

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根系对浅表层土大孔隙分布特征及饱和渗透性的影响

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水土保持学报 2021年第5期35卷 94-100,107页

作者：祁子寒王云琦王玉杰李通王余靖何相昌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

根系的存在对土壤大孔隙的产生及渗透特性有着重要影响,为研究浅表层土体中根系生物量与土壤大孔隙特征之间的数值关系,在缙云山针阔混交林中选取杉木单株植物根际土体为研究对象,进行染色示踪试验及根系生物量测量,取样后在室内采用自... 详细信息

根系的存在对土壤大孔隙的产生及渗透特性有着重要影响,为研究浅表层土体中根系生物量与土壤大孔隙特征之间的数值关系,在缙云山针阔混交林中选取杉木单株植物根际土体为研究对象,进行染色示踪试验及根系生物量测量,取样后在室内采用自制定水头装置进行水分穿透试验和渗透试验。结果表明:(1)不同土壤剖面和不同土层深度的土壤染色面积不同,距离树木主干位置越远的剖面染色面积越大,而距离主干位置越近的剖面染色面积越小,且随着土层深度的增加整体上每个剖面上染色面积比均下降;(2)4个剖面整体表现出随土层深度的增加根系数量减少的趋势,根系直径主要集中在0.2~10 mm,且0.2~1 mm径级的根系较多;(3)染色区较未染色区具有更大的稳定出流速率,4个剖面染色区的出流速率分别为未染色区的1.97,1.81,1.77,1.70倍,且随着土层深度的增加大孔隙数量减少,大孔隙的半径分布范围在0.3~1.7 mm;(4)大孔隙度和根系生物量与渗透系数呈正相关关系,大孔隙度决定了渗透系数94.5%的变异,根系生物量决定了渗透系数87.4%的变异。

关键词：土壤大孔隙水分穿透曲线根系生物量渗透特性

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