Effect of Rainfall Regime and Slope on Runoff in a Gullied Loess Region on the Loess Plateau in China

Runoff was measured from seven plots with different slopes nested in Tuanshangou catchment on the Loess Plateau to study effect of slopes on runoff in relation to rainfall regimes. Based on nine years of field observation and K-mean clusters, 84 rainfall events were grouped into three rainfall regimes. Rainfall regime A is the group of events with strong rainfall intensity, high frequency, and short duration. Rainfall regime C consists of events with low intensity, long duration, and infrequent occurrence. Rainfall regime B is the aggregation of events of medium intensity and medium duration, and less frequent occurrence. The following results were found: (1) Different from traditional studies, runoff coefficient neither decreased nor increased, but presented peak value on the slope surfaces; (2) For individual plot, runoff coefficients induced by rainfall regime A were the highest, and those induced by rainfall regime C were the lowest; Downslope, the runoff coefficients induced by three rainfall regimes presented the same changing trend, although the peak value induced by regime A occurred on a shorter slope length compared to those by regime B and C; (3) Scale effect on runoff induced by rainfall regime A was the least, and that induced by rainfall regime C was the largest. These results can be explained by the interactions of crusting, soil moisture content, slope length and gradient, and erosion units, etc., in the context of different rainfall regimes.     

黄土丘陵区小流域生态经济系统健康评价

建立健康的流域生态系统是恢复退化的生态系统、实现黄土高原山川秀美的目标。论文以安塞纸坊沟小流域为对象,利用层次分析法,选取林草覆盖度、基本农田面积、土壤抗冲性、土壤有机质含量、农业产投比、粮食单产、人均纯收入和综合治理减沙效率等反映流域生态经济系统功能评价指标,定量分析了黄土丘陵区安塞纸坊沟小流域进行水土保持型生态农业的建设中生态系统恢复的过程。研究表明,该小流域经过近20年治理,经历了起始恢复、稳定发展阶段,开始进入良性循环。其健康指数由1985年的0.178增加到1999年的0.707。研究中首次引入土壤抗冲性和有机质指标,并在评价中对生态系统恢复不同阶段给予各指标不同权重值,对方法进行了改进。     

黄土边坡坡面冲刷的临界坡度

边坡坡面冲刷存在一个临界坡度,边坡坡度接近临界坡度,冲刷量最大。通过能量守恒原理,建立了临界坡度的计算公式,它与边坡坡长以及降雨强度和坡面的粗造程度存在一定的函数关系。通过实例分析了临界坡度和单级坡高的确定,理论分析与工程实践基本一致,说明理论分析是合理可行的。     

黄土区典型小流域矿物化学风化及碳汇效应

黄土中蕴含了巨大的碳库,黄土中碳的转移对区域乃至全球碳循环具有重要影响。本文选择山西省临县一典型黄土小流域青凉寺沟流域进行调查分析,研究黄土水的化学特征及离子来源,分析黄土矿物的溶蚀过程及碳汇效应,并利用正演模型和水化学方法估算不同矿物的离子贡献比例及流域碳汇通量。结果发现,研究区黄土化学成分的含量由高到低依次为SiO_2、Al_2O_3、CaO、Fe_2O_3、MgO、K_2O、Na_2O,表现出贫SiO_2、Fe_2O_3,富CaO、MgO的特点;黄土水的pH呈中性偏碱,阴离子主要以HCO_3~-为主,阳离子以Na~+为主,水化学类型为重碳酸-钠型(HCO_3~--Na~+),水化学组成与黄土的化学组成相对应;流域内不同端元离子来源贡献计算结果表明,大气沉降、人类输入、蒸发盐矿物、硅酸盐矿物和碳酸盐矿物化学风化贡献的溶解物质分别占总溶解物质的1. 66%、6. 32%、10. 38%、62. 23%、19. 31%;黄土区长时间的水-矿物作用是硅酸盐矿物溶解贡献占主导的主要原因,阳离子置换反应、土壤-盐分浸出与蒸发以及人类输入对硅酸盐矿物溶解也有一定的贡献;受黄土区相对低温少雨的影响,黄土矿物的平均化学风化速率较低,为9. 31 t/(km~2·a),低于全球岩石的化学风化速率平均值36 t/(km~2·a),但是其消耗大气CO_2的速率较高,约为6. 34 t CO_2/(km2·a),明显高于同纬度三川河岩溶流域的碳汇速率(5. 28 t CO_2/(km~2·a));利用水化学径流法计算的青凉寺沟黄土小流域的矿物化学风化的大气CO_2消耗量为0. 18×10~4t/a,为中国黄土区大气CO_2消耗量的估算提供基础数据。     

黄土塬区高层建筑钻孔灌注桩承载特性试验

本文针对西安黄土塬区某高层建筑钻孔灌注桩试桩的静载荷试验和应力测试结果,利用数值模拟技术分析了桩的载荷传递特性,结果表明:在该场地的工程地质条件下,此钻孔灌注桩为摩擦桩类型,桩端阻力仅占总荷载的0.40%~1.61%;随着桩端土与桩周土刚度比Eb/Es的增大,桩端传递给土层的荷载增加;随着桩的长径比L/d值的增大,桩端传递给土层的荷载减少。     

黄土地震灾害区划指标与方法研究

通过对国内外黄土地震灾害现场考察资料的分析,室内土动力学试验研究和黄型在实例的反演分析计算,根据不同需要,提出了黄土震滑坡,震陷和液化３级区划的指标与方法。     

半干旱黄土丘陵沟壑区小流域生态经济可持续发展研究

为了探讨半干旱黄土丘陵沟壑区小流域综合治理措施对生态经济可持续发展所起的作用,根据大量的实地调研数据,利用生态足迹理论与方法对庙坪小流域生态环境治理前后的生态足迹需求与供给进行了定量计算.结果表明:该流域生态足迹一直大于生态承载力,小流域生态经济为不可持续状态,但人均生态赤字由治理前的0.798 9 hm2下降到治理后的0.552 5 hm2.由于流域水土保持综合治理成效显著,导致流域生态承载力的增幅大于生态足迹的增幅,生态足迹需求及亏缺主要源于化石能源用地和耕地类产品的消费.     

长江中下游典型下蜀土剖面成分对比研究

根据长江中下游三个下蜀土剖面94个样品主要组分元素化学成分的分析结果,结合西北洛川黄土数据资料进行了下蜀土剖面主要元素成分含量和风化程度的分析对比。结果表明不同下蜀土剖面在主要组分含量上差异不明显,但在易淋溶元素含量和经历的化学风化程度方面存在一定差异。     

菲和萘在黄土上的吸附等温线和吸附热力学

研究了菲和萘在黄土上的吸附行为,比较分析了Linear方程、Freundlich方程和Langmuir方程描述吸附等温线的准确性.结果表明,菲和萘在黄土上的吸附等温线呈非线性,Freundlich方程最符合其吸附行为.菲和萘在天然黄土上的吸附量随温度升高而降低.其吸附是一个放热过程,吸附热分别为0.017 74 kJ·mol-1和-0.061 25 kJ·mol-1; 吸附的标准自由能改变量分别为-9.939 kJ·mol-1和-7.333 kJ·mol-1.标准自由能的变小是菲和萘在黄土上吸附的推动力.经过阳离子表面活性剂改性后的黄土对菲和萘的吸附能力,随加入的表面活性剂占原土阳离子交换容量(CEC)的百分数增大明显增强,能更加有效地去除水环境中的多环芳烃类污染物.     

餐厨垃圾生物发酵液对黄土丘陵区土壤质量的影响试验

黄土广泛分布于我国西北地区,因气候干旱和暴雨侵蚀等因素,土壤养分贫瘠、微生物量稀缺且盐碱化严重,限制了土壤生态承载力,是区域土地荒漠化主要成因之一.餐厨垃圾发酵产生的生物发酵液含有大量的有机酸和氮、磷等营养元素,并且可工业化生产和配施,有望成为一种针对黄土特性的土壤调理剂.以我国黄土高原代表性的甘肃兰州地区黄土为研究对象,采集不同发酵液配施后的黄土进行理化性质和微生物分析,发现施用发酵液后,黄土中全氮、有效磷、速效钾和有机质含量分别提升363%、577%、308%和204%;结合白茎盐生草和苜蓿等植被种植后,土壤综合肥力进一步提升,土壤全盐含量年均分别下降2.3 g·kg^-1和1.2 g·kg^-1;黄土的结构得到改善;发酵液能够促进部分微生物生长,细菌和古菌生物量提升了22倍,真菌生物量提升了8.3倍,有利于进一步形成植物-微生物共生体系.餐厨垃圾生物发酵液结合耐盐碱植物种植,能够有效提升黄土地区生态环境质量.