水土保持學導論

目錄
序
前言
第1章 土壤侵蝕與水土保持研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 1
1.1 概述 1
1.1.1 水土保持與水土保持學 1
1.1.2 水土流失的現(xiàn)狀及危害 2
1.1.3 水土保持的研究歷程 5
1.1.4 水土保持學研究的基本內(nèi)容 12
1.2 土壤侵蝕研究的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 12
1.2.1 坡面土壤侵蝕機理研究 12
1.2.2 流域土壤侵蝕過程研究 16
1.2.3 區(qū)域土壤侵蝕定量研究 20
1.2.4 土壤侵蝕和全球氣候變化的關系 23
1.3 水土保持研究的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 26
1.3.1 坡面水土保持徑流調(diào)控 26
1.3.2 水土流失面源污染控制 29
1.3.3 城市水土保持 31
1.3.4 干旱區(qū)水土保持 34
1.3.5 水土保持和全球氣候變化的關系 40
參考文獻 42
第2章 土壤結(jié)構(gòu)與侵蝕過程 47
2.1 土壤結(jié)構(gòu) 47
2.1.1 土壤結(jié)構(gòu)與土壤結(jié)構(gòu)類型 47
2.1.2 土壤團聚體與土壤微團聚體 48
2.2 土壤團聚體與土壤侵蝕 49
2.2.1 土壤團聚體的形成機制 49
2.2.2 土壤團聚體的破壞機制 50
2.2.3 土壤團聚體穩(wěn)定性研究方法 51
2.2.4 土壤團聚體穩(wěn)定性影響因素 53
2.3 土壤結(jié)構(gòu)與坡面侵蝕過程 57
2.3.1 團聚體穩(wěn)定性與土壤可蝕性的關系 57
2.3.2 濺蝕過程中的團聚體破壞 58
2.3.3 坡面侵蝕對土壤結(jié)構(gòu)的響應 60
2.4 土壤侵蝕過程與泥沙分選 66
2.4.1 侵蝕泥沙分選與雨滴的關系 67
2.4.2 侵蝕泥沙分選與徑流的關系 68
2.4.3 侵蝕泥沙顆粒與降雨徑流耦合作用的關系 70
2.4.4 侵蝕泥沙分選與土壤團聚體的關系 71
2.4.5 侵蝕泥沙搬運機制 73
參考文獻 74
第3章 土壤侵蝕阻力時空變化 77
3.1 土壤分離能力測定及其不確定性 77
3.1.1 土壤分離過程 77
3.1.2 土壤分離能力測定 78
3.1.3 土壤分離能力測定的不確定性 81
3.1.4 土壤侵蝕阻力 82
3.2 土壤侵蝕阻力季節(jié)變化 83
3.2.1 黃土高原典型土地利用類型土壤分離能力季節(jié)變化 83
3.2.2 黃土高原典型農(nóng)地細溝可蝕性季節(jié)變化 90
3.2.3 北京地區(qū)典型草地土壤侵蝕阻力季節(jié)變化 94
3.3 小流域尺度土壤侵蝕阻力空間變化 97
3.3.1 典型地貌部位 98
3.3.2 土地利用類型 105
3.4 區(qū)域尺度土壤侵蝕阻力空間變化 110
3.4.1 黃土高原樣線 110
3.4.2 東部水蝕區(qū)農(nóng)地 114
參考文獻 120
第4章 坡面徑流挾沙力 122
4.1 挾沙力概念及其特征 122
4.1.1 坡面徑流挾沙力的概念 122
4.1.2 坡面徑流挾沙力的影響因素 124
4.1.3 坡面徑流挾沙力的確定方法 127
4.2 坡面徑流水動力學特性對挾沙力的影響 130
4.2.1 試驗材料和試驗方法 130
4.2.2 流量、坡度和流速對挾沙力的影響 131
4.2.3 水流剪切力、水流功率和單位水流功率對挾沙力的影響 134
4.3 泥沙直徑對挾沙力的影響 136
4.3.1 試驗材料和試驗方法 136
4.3.2 流量、坡度和流速對不同直徑泥沙挾沙力的影響 138
4.3.3 綜合性水動力學參數(shù)對不同直徑泥沙挾沙力的影響 140
4.4 典型挾沙力方程在陡坡的適用性評價 142
4.4.1 數(shù)據(jù)來源與研究方法 142
4.4.2 典型挾沙力方程在陡坡的適用性 144
4.5 基于WEPP模型的挾沙力方程修訂 147
4.5.1 WEPP模型挾沙力方程的缺點 148
4.5.2 數(shù)據(jù)和研究方法 149
4.5.3 單粒徑WEPP模型挾沙力方程修訂 150
4.5.4 多粒徑WEPP模型挾沙力方程修訂 151
4.5.5 基于水流功率WEPP模型挾沙力方程修訂 153
參考文獻 157
第5章 坡面植被覆蓋與土壤侵蝕 159
5.1 植被覆蓋對徑流過程的影響 159
5.1.1 植被覆蓋對降雨-徑流再分配 159
5.1.2 坡面植被對產(chǎn)流時間的延緩效應 160
5.1.3 植被坡面徑流產(chǎn)生過程 163
5.2 植被坡面徑流水動力學特性 171
5.2.1 徑流水動力學特性的影響因素 171
5.2.2 植被坡面徑流流速特征 173
5.2.3 植被坡面徑流流態(tài)判定 176
5.2.4 植被坡面徑流剪切力分布 183
5.2.5 植被坡面徑流侵蝕功率 187
5.3 植被覆蓋對坡面侵蝕過程的影響 191
5.3.1 植被的土壤侵蝕防控機理 191
5.3.2 植被坡面土壤侵蝕過程 192
5.3.3 植被覆蓋坡面的綜合產(chǎn)沙效應 196
5.3.4 植被坡面徑流含沙量特征 200
參考文獻 201
第6章 流域侵蝕產(chǎn)沙與景觀異質(zhì)性 203
6.1 流域侵蝕產(chǎn)沙來源研究 203
6.1.1 指紋識別技術 203
6.1.2 生物標志物示蹤 204
6.2 流域景觀異質(zhì)性及其功能 206
6.2.1 景觀的定義 206
6.2.2 景觀的異質(zhì)性 209
6.2.3 源匯功能 210
6.3 流域景觀異質(zhì)性與侵蝕產(chǎn)沙 214
6.3.1 單因素景觀格局與流域侵蝕產(chǎn)沙 215
6.3.2 多因素景觀格局組合與流域侵蝕產(chǎn)沙 216
6.3.3 復合景觀格局指數(shù)與流域侵蝕產(chǎn)沙 218
參考文獻 221
第7章 土壤侵蝕環(huán)境閾值 224
7.1 坡面土壤侵蝕閾值 224
7.1.1 植被-侵蝕動力學非線性改進模型 224
7.1.2 森林植被影響下坡面土壤侵蝕動力學模型 228
7.2 小流域土壤侵蝕閾值 236
7.2.1 基于小流域森林植被、土地利用和地貌特征的土壤侵蝕模型 236
7.2.2 流域泥沙輸移的影響因子分析 239
7.2.3 流域泥沙輸移的分形特征與尺度轉(zhuǎn)換 244
7.2.4 土地利用、森林植被變化下小流域徑流泥沙的閾值 247
7.3 區(qū)域土壤侵蝕閾值 248
7.3.1 區(qū)域植被格局變化 248
7.3.2 降雨侵蝕力和降雨量的關系 248
7.3.3 黃土高原土壤侵蝕多要素的閾值關系 251
參考文獻 252
第8章 水土保持對區(qū)域徑流輸沙的影響 253
8.1 水土保持水文效益評估方法 253
8.1.1 時間序列對比分析法 253
8.1.2 集水區(qū)對比分析法 253
8.1.3 水保法 253
8.1.4 水文法 254
8.1.5 水文模型法 255
8.1.6 小流域天然產(chǎn)沙量對比法 255
8.1.7 坡面措施綜合減沙系數(shù)計算法 256
8.1.8 雙累積曲線法 257
8.1.9 “以洪算沙”法 257
8.2 黃河中游輸沙變化及其影響因素 258
8.2.1 研究區(qū)概況 258
8.2.2 數(shù)據(jù)與方法 259
8.2.3 輸沙變化及其影響因素 263
8.3 黃土高原植被恢復對徑流輸沙的影響 271
8.3.1 研究區(qū)概況 271
8.3.2 數(shù)據(jù)與方法 271
8.3.3 植被覆蓋變化特征 271
8.3.4 水沙變化趨勢 275
8.3.5 水沙變化與植被變化的關系 276
參考文獻 277
第9章 風力侵蝕過程與機制 279
9.1 風力侵蝕過程 279
9.1.1 風力侵蝕的方式 279
9.1.2 風力侵蝕的過程 280
9.1.3 風力侵蝕的影響因子 282
9.2 風力侵蝕環(huán)境與演變 286
9.2.1 蝕積原理 286
9.2.2 風沙地貌的形成 287
9.2.3 沙丘運動 290
9.3 風力侵蝕研究方法 296
9.3.1 野外調(diào)查與觀測 296
9.3.2 風洞模擬實驗 303
9.3.3 室內(nèi)分析研究 310
9.3.4 風力侵蝕預報模型 317
參考文獻 324
第10章 荒漠化防治生態(tài)調(diào)控 326
10.1 風蝕荒漠化地區(qū)土壤質(zhì)量演變 326
10.1.1 風力侵蝕與土壤質(zhì)量 326
10.1.2 荒漠植被與土壤質(zhì)量 327
10.1.3 荒漠動物與土壤質(zhì)量 329
10.1.4 人類活動與土壤質(zhì)量 330
10.2 細根動態(tài) 331
10.2.1 細根動態(tài)研究方法 332
10.2.2 細根分布 334
10.2.3 細根生產(chǎn)和周轉(zhuǎn) 335
10.2.4 細根分解 336
10.2.5 細根對土壤有機碳的影響 338
10.3 非生物逆境中外生菌根對宿主植物抗逆性的增強作用 339
10.3.1 干旱脅迫 339
10.3.2 重金屬脅迫 340
10.3.3 土壤鹽堿化與酸化 341
參考文獻 343
第11章 生態(tài)修復措施的水土保持效應 345
11.1 植被恢復的水土保持效應 345
11.1.1 生物土壤結(jié)皮的水土保持效應 345
11.1.2 不同植被配置模式的水土保持效應 347
11.1.3 植被根系的固土保水效應 348
11.2 大規(guī)模植被恢復的土壤耗水機制 350
11.2.1 主要植被類型土壤含水量 350
11.2.2 主要植被類型土壤水剖面分布差異 351
11.2.3 不同植被類型土壤水分相對虧缺 353
11.2.4 減緩土壤水消耗的耕作與配置措施 353
11.3 坡面整地和梯田工程的水土保持效應 355
11.3.1 坡改梯整地工程的水土保持機理與效益 356
11.3.2 梯田分布及綜合效益 366
參考文獻 369
第12章 土壤侵蝕與面源污染 372
12.1 土壤侵蝕與面源污染的關系 372
12.1.1 農(nóng)業(yè)面源污染 372
12.1.2 城市非點源污染 372
12.1.3 土壤侵蝕對面源污染的影響 373
12.1.4 土壤侵蝕與面源污染模型 374
12.2 面源污染負荷估算 376
12.2.1 河流控制斷面污染負荷計算方法 376
12.2.2 平均濃度法與統(tǒng)計方法 378
12.2.3 輸出系數(shù)法及其改進 379
12.2.4 USLE估算方法 383
12.2.5 降雨量差值法與徑流量差值法 384
12.2.6 多沙河流面源污染負荷估算模型 385
12.2.7 基于單元分析的灌區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染負荷估算 387
12.2.8 基于現(xiàn)代分析技術的面源污染負荷預測方法 389
12.2.9 農(nóng)業(yè)面源污染模型的構(gòu)建及應用 393
12.2.10 城市非點源污染模型 395
12.3 面源污染的水土保持防控技術與策略 397
12.3.1 面源污染防控的“3R”與“4R”策略 397
12.3.2 小流域面源污染防治措