国家自然科学基金(41371276) 作品数:20 被引量:95 H指数:6 相关作者: 高建恩 李兴华 张元星 郭子豪 许秀泉 更多>> 相关机构: 中国科学院 西北农林科技大学 中国科学院大学 更多>> 发文基金: 国家自然科学基金 国家科技支撑计划 陕西省自然科学基金 更多>> 相关领域: 农业科学 水利工程 建筑科学 环境科学与工程 更多>>
黄土高陡边坡降雨侵蚀径流运动过程及输沙规律研究 我国黄土高原地区坡陡沟深,地形复杂,水土流失严重。随着黄河流域高质量发展,在工程建设中出现了大量45°以上的高陡边坡,在暴雨径流作用下往往造成严重的土壤侵蚀。为探明降雨条件下黄土高陡边坡降雨径流侵蚀的水动力学特性及输沙机... 李兴华关键词:高陡边坡 输沙规律 文献传递 坡度对降雨径流挟沙能力影响的模拟试验 被引量:4 2023年 高陡边坡降雨径流侵蚀输移能力是一个重要的科学问题。通过室内模拟降雨试验研究相同雨强不同坡度和坡长条件下的降雨径流侵蚀输移规律。结果表明:(1)试验条件下,水深与水力坡度的1/3次方呈负相关,与坡长的3/5次方呈正相关,流速与水力坡度和水深呈幂函数增加;(2)相同雨强裸坡条件下,径流含沙量与水力坡度的1/2次方呈正相关,与坡长的4/5次方呈正相关。水流挟沙能力约与水力坡度的1/2次方呈正相关。(3)降雨径流的水流紊动扩散作用与重力作用的比值较明渠水流偏大,表明雨滴打击的紊动作用较明显,给出挟沙能力公式。与常用的河流泥沙挟沙能力公式比较,系数偏大,指数偏小。研究成果对深入分析降雨径流侵蚀输移的机制具有重要意义。 王照润 高建恩 周凡凡 王鹭 张元元 高哲 李兴华关键词:水力坡度 流速 水深 水流挟沙能力 坡面降雨径流侵蚀输沙的不平衡特性研究 被引量:6 2021年 针对降雨和床面大糙度共同作用下坡面降雨径流侵蚀不平衡输沙特性研究薄弱的问题,采用室内模拟降雨试验的方法,研究不同降雨强度和坡长条件下的坡面降雨径流侵蚀输沙特性。结果表明:(1)坡面为裸坡、坡度为10°条件下,径流含沙量随坡长的增加呈增大趋势,当坡长由1 m增加至8 m时,同一雨强下径流含沙量增大3.28~7.15倍;径流含沙量随雨强的增大而增加,当雨强由40 mm/h增大至120 mm/h时,同一坡长下径流含沙量增加1.41~2.97倍。(2)分析降雨径流侵蚀条件下,水动力学参数对坡面径流挟沙能力的影响发现,水流挟沙能力与流速的3次方成正比,与水力半径和沉速的乘积成反比,得到降雨条件下的水流挟沙能力计算公式。(3)研究坡面降雨径流侵蚀输沙的不平衡特性表明,雨强与恢复饱和系数之间呈幂函数关系,给出坡面不平衡输沙模型并进行验证,表明该模型可以较好地模拟坡面降雨径流侵蚀输沙沿程变化。研究结果可为预测坡面径流侵蚀输沙沿程变化及完善坡面径流侵蚀机理提供参考。 周凡凡 高建恩 王照润 王鹭 刘思璇 高哲 李兴华关键词:水流挟沙能力 不平衡输沙 坡长 雨强 延河流域典型治理阶段的土壤保持功能时空变化及驱动因素分析 被引量:5 2023年 [目的]探究黄土高原所进行的退耕还林(草)及治沟造地等典型治理工程的生态系统水土保持功能时空变化及其驱动因素,对于黄土高原进一步发展具有重要指导作用。[方法]通过构建延河流域InVEST生态服务功能模型和地理探测器的方法,在验证的基础上,研究了典型治理阶段流域的生态系统土壤保持功能。[结果](1)在时间变化上,与退耕还林前(1990-2000)相比,退耕还林期(2000-2010)和退耕还林+治沟造地期(2010-2017)的多年平均土壤保持量分别增加了32.29%,55.61%,年均增加4.92×10^(6)t;(2)在空间分布上,林草地和治沟造地的面积增加区域与土壤保持量增加区域具有一致性,治沟造地工程使得延河流域耕地整体的土壤保持能力提高,单位造地面积的土壤保持量增加7 t/hm^(2)。土壤保持量随坡度、高程的增加呈现先增加后减少的趋势,在海拔1200~1500 m,坡度15°~25°范围内土壤保持总量占年总土壤保持量比例较高。[结论]土地利用类型的变化是影响土壤保持空间分布格局的主要驱动因子。延河流域土壤保持功能时空变化的驱动因素分析为黄土高原生态服务功能改善提供了科学支撑。 王鹭 高建恩 龙韶博 王照润 康有财 高哲 郭子豪黄土丘陵沟壑区梯田暴雨侵蚀状况及规律分析 被引量:9 2014年 针对2013年延安百年不遇暴雨造成的黄土丘陵沟壑区梯田侵蚀灾害严重、水土资源利用率低等问题。选取安塞县马家沟流域曹新庄梯田作为典型研究对象,在进行野外监测的基础上,分析了梯田在百年不遇暴雨条件下的梯级侵蚀灾害发生规律。结果表明:按高程最上级梯田侵蚀轻微,依次往下梯田侵蚀面积所占百分比逐渐增大并且增加明显,上部梯田主要以面蚀为主,仅发生轻微沟蚀,下部梯田面蚀、沟蚀都比较严重。梯田侵蚀量与梯田汇水面积、地表径流量等条件有关,影响梯田侵蚀灾害发生的主要因素是地表径流量。该区2013年6—9月延安百年不遇暴雨梯田平均侵蚀模数为20 659.7t/hm2,超过该区平均年侵蚀模数的47.6%,6—9月月降雨量侵蚀的临界值为118.8mm。布置水沙调控措施层层拦蓄径流是保证梯田安全的重要措施。 贾立志 高建恩 张元星 张梦杰 王显文 李兴华关键词:梯田 土壤侵蚀 ARCGIS 暴雨 黄土丘陵区 黄土高原丘陵沟壑区梯田大棚滴灌设计与初步应用 针对退耕还林及生态环境建设造成土地资源紧张,水土保持型高效农业发展迅速,土壤侵蚀与灌溉模式落后等问题,该研究通过对延安市安塞县马家沟梯田大棚高效用水系统进行设计,给出了一种梯田大棚水土保持型高效农业用水模式为:梯田大棚雨... 刘丽 高建恩 李兴华 白先发 李娟关键词:水窖 膜下滴灌 文献传递 黄土丘陵沟壑区沟道土地整治工程的排水设计 被引量:4 2020年 [目的]针对黄土丘陵沟壑区沟道土地整治工程新造地排水困难而引发的土地不均匀沉降、盐碱化、坝体管涌等灾害问题,探索沟道土地整治工程的排水设计方式,为今后相关领域的排水设计提供参考。[方法]以陕西省延安市羊圈沟子流域为研究对象,基于小流域暴雨设计标准,结合室内试验结果和相关设计规范,设计一种碎石与盲沟相结合的排水方式,并通过后期原型观测验证工程设计。[结果]①新造地排水设计3条截面均为1 m×0.5 m,长度分别为60,30,30 m,坡降为6%~10%的地下盲沟。盲沟用粒径50~80 mm的碎石填充,并用无纺土工布包裹,盲沟排水通过挡土坝收集于下游水窖并进行利用;②野外初步监测表明,在次降雨54.2 mm的情况下,对比无工程措施的沟道新造地,碎石盲沟排水工程可分别使新造地土壤含水率和电导率的增幅相对降低46.81%和3.61%。[结论]碎石盲沟排水设计可有效缓解沟道新造地土壤的蓄水和盐碱化程度,从而提升沟道新造地的风险响应能力。 窦少辉 高建恩 李兴华 李兴华 刘思璇 周凡凡关键词:黄土丘陵沟壑区 排水设计 黄土高原泾河流域梯田对河道径流及生态基流影响 被引量:3 2015年 [目的]定量分析泾河流域梯田建设对河道径流、生态基流的影响程度,为流域梯田建设提供一定理论支撑。[方法]采用合作开发的嵌入梯田模块的SWAT(soil and water assessment tool)模型模拟河道径流量。[结果]嵌入梯田模块的SWAT模型在模拟河道径流时可满足模型模拟精度的要求;随着梯田面积增加,河道年径流量减少,生态基流保障程度提高,年、月生态基流不满足天数降低;梯田的年平均减流量为4.25×104 m3/(km2·a);梯田具有蓄洪补枯作用,且对丰水期的调控效果高于枯水期,对河道生态基流的影响为:枯水期>平水期>丰水期。[结论]嵌入梯田模块的SWAT模型在该流域具有较好的适用性,提高流域内梯田面积是滞洪补枯的有效手段之一,在一定程度上保障了河道生态基流。 李娟 高建恩 张元星 邵辉关键词:泾河流域 梯田 生态基流 黄土丘陵沟壑区沟道土地整治次生灾害防控工程技术初步研究 黄土丘陵沟壑区自2010年实施沟道土地整治工程以来,目前整治土地约50万亩,潜在整治土地面积巨大。沟道土地整治工程主要通过利用废旧淤地坝或者兴建挡土墙以形成拦土控制工程,再通过切削沟道两岸边坡回填沟道,迅速形成高质量耕地... 窦少辉关键词:次生灾害 入渗特性 排水设计 文献传递 黄土丘陵区梯田大棚集雨滴灌的水土保持效益分析 被引量:1 2015年 退耕还林及生态环境建设使陕北地区农田面积减少,而水土保持型高效灌溉农业发展迅速。以安塞县马家沟梯田大棚为研究对象,分析了梯田大棚集雨滴灌的水土保持型高效农业用水模式,结果表明:梯田大棚滴灌采用棚面收集雨水存贮在下部水窖,利用不同阶层的梯田落差,结合太阳能及重力等动力,布置大棚膜下作物滴灌系统。设计的水窖容积0.06m3/m2,灌水定额为1 800m3/hm2,灌水次数为12次。系统运行后,可节省灌溉费用2.8元/m2,减少侵蚀6 338t/(km2·a),节省回填费用0.5元/(m2·a),单个梯田大棚农户每年可增加经济收益1 480元。 刘丽 高建恩 邵辉 娄现勇关键词:水窖 膜下滴灌