张乐涛
- 作品数：17 被引量：291H指数：10
- 供职机构：中国科学院水利部水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金博士科研启动基金国家科技支撑计划更多>>
- 相关领域：农业科学天文地球环境科学与工程水利工程更多>>
- 流域系统径流侵蚀链内泥沙输移的空间尺度效应被引量：13
- 2016年
- 尺度问题在地貌过程及水文模拟研究中具有重要意义,以黄土高原丘陵沟壑区岔巴沟小流域为例,基于毛沟-支沟-干沟尺度序列典型水文站的实测径流泥沙数据,分析流域系统基于事件的径流侵蚀链内泥沙输移的空间尺度效应。结果表明:1)基于侵蚀链毛沟-支沟-干沟不同空间尺度的平均输沙模数、平均含沙量、最大含沙量分别依次为3 912、3 285、3 522 t/km2,497、524、679 kg/m3,639、634、800 kg/m3,且在流域系统中均保持空间上的不变性;2)与单一力学指标相比,引入洪峰流量项的水流功率、单位面积径流能量及水流能量等复合能量指标能更好地描述侵蚀链不同尺度内及尺度间水沙关系;3)侵蚀链的输沙量主要取决于径流量,而洪峰流量能更好地解释侵蚀链内不同尺度径流输沙的差异,在侵蚀输沙的预测变量中引入表征径流变率的指标会提高中小型产沙事件泥沙预报的可靠性;单位洪峰流量(增加1 m3/s)引起的输沙增量是单位径流量(增加1 m3)增沙作用的875倍以上,欲消除侵蚀链内上下游径流输沙的空间尺度效应,则需将对应的洪峰流量比调控至5‰以下,或将对应的径流能量比调控至600以下;4)侵蚀链内上游含沙水流对下游的泥沙输移影响有限,随流域面积增大,含沙水流的空间尺度效应降低,输沙模数>300 t/km2的大型侵蚀产沙事件尤为明显。分析结果突出了流域系统径流侵蚀的过程特性和洪水调控可能引起的巨大减沙潜力。因此,针对高含沙水流,侵蚀链内泥沙调控及其水土保持措施的效益评估和功能评价亦应基于过程。研究结果可为全面揭示径流调控系统的水土保持意义、推动水土保持措施效益的精细化评估提供理论依据和科学支撑。
- 张乐涛李占斌王贺肖俊波
- 关键词：径流减沙效益
- 黄土高原丘陵区不同植被恢复方式下土壤水分特征--以桥子沟流域为例被引量：8
- 2017年
- 为研究黄土高原丘陵沟壑区不同植被恢复方式下的土壤水分特征,以天水典型对比小流域——桥子西沟(自然恢复的荒草地)和桥子东沟(人工恢复的刺槐林地)为例,基于2流域5—8月0~100 cm深度土壤质量含水量和氢氧同位素浓度,定量分析不同植被恢复方式下降水和坡向对土壤水分影响。结果表明:以刺槐林地为主的流域土壤含水量低于以荒草地为主的流域(16.72%)约3.70%,对降水量的响应较弱,各土层含水量变异系数较高。土壤水分存在临界变化深度,刺槐林地为主的流域在10 cm以下含水量趋于稳定,最大蒸发深度为55 cm,荒草地为主的流域在30 cm以下含水量开始增加,最大蒸发深度为30 cm。两流域含水量均遵循阴坡>半阴坡>半阳坡,δ18O的分布不符合这一规律。以刺槐林地为主的流域含水量随坡向变化较小,而以荒草地为主的流域受坡向影响较大,坡向对土壤水分的影响受植被因子的制约。以自然恢复荒草地为主的恢复方式可以较好的增加土壤水库蓄水量,有利于流域生态的可持续发展。
- 马建业李占斌马波王贺张乐涛李朝栋
- 关键词：氢氧同位素植被坡向
- 黄土丘陵区堆积体边坡对上方来水的侵蚀响应被引量：11
- 2015年
- 为探明上方来水类型对工程堆积体高陡边坡下部冲刷侵蚀的定量影响,以神府高速公路沿线典型工程堆积体陡坡坡面(36°)为例,设计4种上方来水类型,通过野外放水冲刷试验分析了不同上方来水类型下堆积体坡面的径流侵蚀输沙过程。结果表明:1上方来水类型对堆积体坡面下部的产流影响较小,却干扰了坡面侵蚀产沙过程,造成土壤流失量增加;2径流深、单宽径流侵蚀力和水流功率均可以较好地预测堆积体边坡下部输沙模数的变化;3单宽径流侵蚀功率可以作为表征坡面尺度次径流事件中径流侵蚀力变化的指标。研究结果可为工程堆积体土壤侵蚀强度评价、侵蚀模型建立及新增水土流失防治提供参考。
- 张乐涛高照良李永红田红卫
- 关键词：陡坡侵蚀产沙
- 黄土高原丘陵沟壑区流域不同水体氢氧同位素特征--以纸坊沟流域为例被引量：19
- 2016年
- 为系统、全面地研究黄土高原丘陵沟壑区流域降水、地表水、土壤水的氢氧同位素特征,以纸坊沟流域为研究对象,通过测定流域范围内2015年3—9月降水、地表水、刺槐林土壤水和荒草地土壤水的氢氧同位素组成,分析了各水体氢氧同位素的δD-δ^(18) O关系和季节变化特征,阐明了土层深度、植被类型、坡向和坡位等下垫面因素对土壤水氢氧同位素的影响。结果表明:该流域当地大气降水线方程为δD=6.71δ^(18) O^-_3.22(n=18,R^2=0.96),地表水的蒸发线方程为δD=6.77δ^(18) O-5.32(n=13,R^2=0.72),土壤水的蒸发线方程为δD=3.50δ^(18) O^-_34.00(n=756,R^2=0.76);各水体δ^(18) O富集程度为:刺槐林土壤水≈荒草地土壤水>降水>地表水。降水与土壤水(刺槐林和荒草地)δ^(18) O季节效应明显,浅层50cm土壤水的平均传输时间约为1个月;地表水δ^(18) O变幅较小、组成均一、季节效应不明显,推断其为多次历史降水混合形成;4种下垫面因素对浅层50cm土壤水氢氧同位素影响程度为:土层深度>坡向>植被类型>坡位。其中,土层深度对浅层土壤水δ^(18) O影响达到极显著水平。不同土层间土壤水δ^(18) O差异性随土层深度差值的增大而增大,且深度差超过15cm后呈极显著差异,推断纸坊沟流域地表15cm土层为受降水和蒸发影响的土壤水分活跃区。
- 王贺李占斌马波马建业张乐涛
- 关键词：黄土高原氢氧同位素地表水土壤水
- 工程堆积体陡坡坡面径流水动力学特性被引量：19
- 2013年
- 通过野外放水试验,对高速公路沿线典型堆积体陡坡(36°)在模拟径流冲刷条件下的坡面径流水动力学特性进行了研究,结果表明,平均流速与径流深均随流量的增加呈幂函数增加,不同坡面径流状态下(薄层水流和细沟流)流量的指数不同,且各自与室内研究结果有所差异;不同坡段的平均流速随坡长增加呈"S"形曲线变化。堆积体陡坡坡面径流属急流范畴,由过渡流向紊流转变的临界放水流量在20～25L/min之间。Darcy-Weisbach阻力系数(f)与径流雷诺数(Re)之间存在幂函数正相关关系,与弗罗德数(Fr)之间存在幂函数负相关关系,不同坡段的平均阻力系数与坡长呈双曲线函数关系。
- 张乐涛高照良田红卫
- 关键词：陡坡放水冲刷
- 黄土丘陵沟壑区典型小流域不同洪水类型侵蚀输沙效应被引量：7
- 2016年
- 不同降雨-径流格局下的土壤侵蚀响应是土壤侵蚀规律研究中的基本关系之一,以黄土丘陵沟壑区典型小流域岔巴沟的一级支沟蛇家沟为例,分析了不同洪水类型驱动下的小流域侵蚀输沙过程。以蛇家沟水文站1961—1969年记录的45次洪水事件为数据基础,选取洪水历时、次洪水径流深和洪峰流量作为洪水径流过程的特征指标,运用K均值聚类和判别分析相结合的方法,将全部洪水事件划分为3种类型。其中,A型洪水具有短历时、小径流、低变率和中洪峰的特点,是最为普遍的类型。B型洪水具有中历时、中径流、中变率和小洪峰的特点,发生频率居中。C型洪水具有长历时、大径流、高变率、大洪峰的特点,发生频率最低。洪水历时是决定洪水类型的主要因素。不同洪水类型下的输沙模数、平均含沙量及最大含沙量由大到小依次分别为:C、B、A;C、A、B;C、A、B;但其差异并不显著(P>0.1)。蛇家沟小流域的水沙关系趋于稳定,径流含沙量的变化可用流量的对数函数进行描述。在径流量保持一致的情况下,不同洪水类型驱动下的输沙模数相对大小(A∶B∶C)为1∶0.93∶1.22。当洪水历时延长1.7倍时,其增沙作用达到极大值,输沙模数最大增幅为22%。研究结果可为流域洪水类型划分、全面科学评估径流调控及利用的水土保持效益提供有益参考。
- 张乐涛李占斌肖俊波王杉杉
- 关键词：小流域侵蚀产沙径流调控
- 坡面径流类型对侵蚀产沙及水沙传递关系的影响被引量：11
- 2015年
- 降雨-径流格局对土壤侵蚀过程具有重要影响,以团山沟七号全坡面径流场1961-1969年间65次径流事件的径流泥沙数据为基础,选取历时、径流深和径流变率为径流过程的特征指标,采用K均值聚类和判别分析相结合的方法,将坡面径流划分为5种类型。其中,A型径流具有超长历时、低变率、小径流的特点,是较为特殊的类型,B、C型径流具有中长历时、中高变率、大径流的特点,D型径流具有短历时、低变率、小径流的特点,是最为普遍的类型。E型径流具有中历时、中变率、中径流的特点。不同径流类型下的输沙模数、平均含沙量及最大含沙量由大到小依次为:C>B>E>D>A,B、E、C型径流应是坡面径流调控的重点。不同径流类型输沙模数的差异主要来源于径流量(深)的变化,相同径流量(深)条件下,不同径流类型输沙模数的差异主要来源于由径流历时和径流变率所引起的水沙传递关系的改变;与A型径流相比,其作用使D、E、B、C型径流的输沙模数相对增大7.9、6.3、4.8和4.5倍,增大倍数随径流量(深)的增加呈逐渐减小趋势。通过构建包含主要径流特征指标的动力参数ξ,对不同径流类型及径流阶段的径流-泥沙传递关系进行数学描述,其最优回归关系均符合S=alnξ+b的一般形式,能合理解释不同径流类型及不同径流阶段含沙量变化的主要驱动因素。研究结果可为坡面径流类型划分、水沙传递关系构建、全面评估坡面径流调控系统的水土保持意义、进一步丰富坡面径流调控理论的内涵提供一定的参考。
- 张乐涛李占斌王杉杉
- 关键词：径流坡面
- 冻融条件下土壤抗冲性的变化特征被引量：2
- 2017年
- 为揭示冻融作用对风沙土抗冲性的影响,以季节性冻融区风沙土为研究对象,通过室内放水冲刷试验对冻融条件下土壤抗冲系数的变化特征进行了研究。结果表明:坡度、放水流量、土壤含水量、冻融循环次数和土层深度对土壤抗冲系数均具有显著影响(P<0.05),土壤抗冲系数对各因素敏感程度大小为坡度>放水流量>土壤含水量>土层深度>冻融循环次数;土壤抗冲系数随坡度、放水流量、冻融循环次数增加而减小,随土壤含水量的增加先增大后减小,随土层深度的增加先减小后增大。
- 肖俊波孙宝洋李占斌马波张乐涛
- 关键词：冻融作用土壤抗冲性
- 黄土高原丘陵沟壑区不同水体间转化特征--以韭园沟流域为例被引量：8
- 2016年
- 为研究黄土高原丘陵沟壑区降水、地表水和地下水间的转化特征,以绥德县韭园沟流域作为研究对象,通过测定雨水、沟道水和井水的氢氧同位素组成,分析各水体的δD-δ18O特征、氢氧同位素的时间变化和沿程变化,明确各不同水体间的补给关系,估算流域上游沟道水补给井水的过程中因蒸发损失的水量。结果表明:韭园沟流域沟道水和井水的δD和δ18O之间具有良好的线性关系;井水氢氧同位素相对于沟道水较富集且稳定,降水、气温、风速等气象因子对沟道水氢氧同位素影响强烈,对井水影响较弱;流域沟道水与井水均来源于大气降水,能够有效补给地下水的大气降水氢氧同位素加权平均值为:δ18O=-11‰,δD=-79.80‰;沟道水向井水的转化以单向排泄补给为主,两者转化过程中由于蒸发作用引起的水量损失占补给源水量的7%。
- 王贺李占斌马波肖俊波张乐涛
- 关键词：氢氧同位素地表水黄土高原丘陵沟壑区
- 生产建设项目区土壤侵蚀研究进展被引量：7
- 2014年
- 生产建设活动导致生产建设项目区土壤侵蚀发生深刻变化,生产建设项目区土壤侵蚀的研究对于区域土壤侵蚀控制,改善项目区及其周边地区生态环境具有重大意义;因此,生产建设项目区土壤侵蚀的研究亦应形成其完善的理论体系,从而为生产建设项目区的土壤侵蚀控制提供科学指导。从生产建设项目土壤侵蚀的基本概念、影响因素、产流产沙规律等方面总结生产建设项目土壤侵蚀的研究现状,并对研究中存在的部分问题进行评述,以期为今后生产建设项目区土壤侵蚀的相关研究提供参考。
- 张乐涛高照良
- 关键词：土壤侵蚀影响因素产流产沙
