黄土丘陵沟壑区坡地土壤侵蚀与降雨产流关系

基于2009—2012年安家坡小流域4个农田径流小区27场侵蚀性降雨的数据资料,分析了黄土丘陵沟壑区降雨产流与土壤侵蚀的关系。结果表明:相同降雨条件下坡耕地降雨产流、土壤侵蚀与坡度成正比;汛期侵蚀性降雨的分布极不均衡,表现出明显的单峰分布特征。造成黄土丘陵沟壑区坡耕地水土流失的产流性雨量级别以大雨为主,其中7月的侵蚀性降雨量最大,成为土壤侵蚀防治的最关键时期。     

基于GIS的黄土丘陵沟壑区土壤水分模型研究

水分是黄土高原丘陵沟壑区作物生长的关键因素。本文在假设的理想条件基础上，在地理信息系统技术支持下，建立了黄土丘陵沟壑区基于土壤侵蚀和地块条件下主要耕地类型的土壤水分模型，并以晋西离石王家沟小流域为例进行了验证，模拟值与实测值误差率的绝对值约在20％以内，表明该模型可以应用在黄土高原土壤水分的动态变化研究中。     

呼和浩特市黄土丘陵沟壑区米麻沟小流域水土保持综合治理模式探讨

黄土丘陵沟壑区是呼和浩特市水土流失最为严重的地区,也是黄河粗泥沙的主要来源地,清水河县米麻沟小流域是黄土丘陵沟壑区的典型治理流域,水土保持综合治理采取沟道建设坝系,开发坝地,山脚发展梯田及节水灌溉,山腰还林还草,山顶封育保护,支毛沟打谷坊,建沟头防护的水土保持综合治理模式,并使农林牧水有机结合,走出一条综合利用现有资源、保护生态环境和生产集约经营的可持续发展之路。     

小流域治理措施对泥沙输移比的影响

以黄土丘陵沟壑区第一副区韭园沟小流域为对象,探讨了1953年以来水土保持治理措施对流域泥沙输移比的影响。结果表明:该流域土壤侵蚀、泥沙输移和沉积与治理措施有着极为密切的相关性。在天然下垫面条件下,韭园沟小流域的泥沙输移比接近1.00。经过50多年来规模性水土流失治理,泥沙输移比下降到0.27。该流域的泥沙侵蚀量减少、沉积和输移比的改变,在水土保持措施达到一定程度时才逐步显现出来,小流域泥沙输移比变化的影响因素中,流域内人为沉积汇(淤积)的作用明显大于坡面水土保持措施的效果。因此,现行生态环境建设中,在注重坡面治理措施合理配置的基础上,更要加强小流域沟道泥沙拦截工程的建设。     

黄河上中游管理局1993年获奖成果

黄河上中游管理局１９９３年获奖成果简介１陕北黄土丘陵沟壑区坡耕地几种豆科牧草粮草轮作试验研究该项目针对黄土丘陵沟壑区水土流失严重、土壤瘠薄、作物产量低下、农牧业生产发展缓慢的现状，研究紫花窗倩、沙打旺、一年生草木犀、二年生草木犀之间或与粮食作物轮作。...     

石楼县水平沟经济林建设经验及推广

黄土丘陵沟壑区坡耕地面积广阔,水土流失严重。要加快治理速度,振兴山区经济,在坡耕地治理中必须扬长避短,寻求防止水土流失、提高经济效益的途径。石楼县推广水平沟经济林建设对坡耕地治理的方法,具有果粮间作,防止水土流失,拦蓄径流,利于果树栽植,且投资少、受益快、便于推广的特点,具有较好的推广应用前景。     

基于改进型DNDC 模型的小流域非点源氮迁移过程模拟与空间拓展应用

以长江上游紫色土区截流堰小流域和大兴小流域为研究对象,应用改进型DNDC（Enhanced Denitrification Decomposition Model）模型对紫色土区小流域径流、泥沙和氮流失过程进行模拟研究。采用截流堰小流域2007-2009年和2010-2011年径流、泥沙及氮迁移监测数据分别进行模型参数率定和验证,检验模型在紫色土区的适用性,然后利用大兴小流域2011年水文、水质监测数据对该模型进行拓展验证,探讨模型在具相似空间结构特征的小流域尺度拓展的可行性。结果显示：率定期和验证期月径流、土壤侵蚀、氮流失Nash-Sutcliffe效率系数大多超过0.80,相对误差均在16.36%以内。拓展验证期,月径流、土壤侵蚀、总氮（TN）和颗粒态氮（PN）的Nash-Sutcliffe效率系数分别为0.70、0.55、0.76和0.71,相对误差分别为6.2%、31.2%、9.5%和30.4%。改进型DNDC模型能较好模拟紫色土区小流域径流、泥沙和氮迁移过程,但尺度拓展过程中泥沙、颗粒态氮的模拟偏差有所增大。     

SCS-CN模型改进及其径流预测

黄土高原的土壤侵蚀与水土流失程度都很严重,对其进行水土流失的预报有着重要的生态意义和经济意义。利用SCS-CN(soil conservation service curve number)模型进行地表产流预测。针对黄土高原特定的气候及下垫面条件,以陕西省榆林市绥德韭园沟典型小流域为研究区域,借助韭园沟流域次降雨径流资料,优化影响降水产流关系的相应参数(初损率和降雨强度)。结果表明:①使用反算法来优化初损率,确定初损率为0.075,模型效率系数为0.208;②使用MATLAB结合粒子群算法来进一步优化初损率,确定初损率为0.13,模型效率系数为0.504,相比于反算法提高了142%,模型预报精度得到了很大提高;③在黄土丘陵沟壑区引入雨强因子修正降雨量函数,改进后模型效率系数为0.652,确定性系数为0.753,利用雨强修正函数后的SCS模型相比于标准SCS模型,确定性系数和模型效率系数分别提高了101%和534%。通过预测流域径流深与实测流域径流深的比较,模型模拟精度较为理想,可用于黄土高原不同小流域场次降雨的产流预报。     

流域侵蚀产沙数学模型系统集成的关键技术讨论

1概述 黄土丘陵沟壑区作为我国乃至全球水土流失最为严重的地区之一，水土流失问题造成了黄河下游河道严重淤积、行洪压力不断增大，严重阻碍了这些地区社会经济的可持续发展。结合西部开发战略实施和生态重建的要求，加大黄土丘陵沟壑区治理力度迫在眉睫。然而关于黄土丘陵沟壑区治理实践中的许多应用基础问题仍未解决，     

基于三级汇流和产输沙结构的分布式侵蚀产沙模型

黄土丘陵沟壑区面临严重的土壤侵蚀问题,是黄土高原主要产沙区域,针对该区域的土壤侵蚀产沙模拟一直是黄河泥沙研究的热点。尽管如此,已有侵蚀产沙模型对坡面、沟壑侵蚀环节刻画并不完善,沟壑侵蚀过程的忽视限制了模型在沟壑区侵蚀产沙模拟的精度。为此,本文考虑了沟壑侵蚀的特殊性,从分布式水循环模型(the Water and Energy Transfer Processes in Large River Basins,简称WEP-L)的"坡面-河道"二级产汇流结构中单独分离出沟壑环节,提出了"坡面-沟壑-河道"的三级汇流和产输沙结构,从而构建了基于WEP-L的分布式侵蚀产沙物理模型(WEP-SED)。将WEP-SED应用于无定河流域白家川水文站控制区,模型得到的白家川1956—2010年月均输沙率过程与实测过程接近。结果表明,WEP-SED可有效应用于黄土丘陵沟壑区的侵蚀产沙模拟研究。此外,模拟的白家川沟壑环节多年平均侵蚀量约占该区域总侵蚀量的49%,且94%的沟壑侵蚀集中于7—9月。模拟结果充分说明该区域沟壑侵蚀的严重性,细化沟壑侵蚀过程对于提高该区域侵蚀产沙模拟精度具有重要意义。     

A Modified LAPSUS Model to Enhance the Effective Rainfall Estimation by SCS-CN Method

In this study, LAPSUS model is modified to enhance the effective rainfall estimation by SCS curve number method. The LAPSUS model calculates discharge based on effective rainfall and routs it towards lower neighbouring grid cells following the multiple flow direction principle. Then, the sediment transport capacity and sediment transport rate are calculated in each grid cell. Finally, erosion or sedimentation is calculated by comparing the sediment transport rate with the sediment already in the transport of each grid cell. The amount of rainfall, curve number, convergence factor, discharge exponent, slope exponent, erodibility factor, and sedimentation ability factor are inputted to the application page of the modified model that was created in the C⁺⁺ programming. The outputs of the model are runoff and erosion maps in ASCII format. Evaluating performance of the modified model showed a high accuracy of its results. The value of the coefficient of determination (R²) calculated 0.99 for runoff and 0.97 for erosion. The Nash-Sutcliffe efficiency was 0.96 for runoff and 0.97 for erosion. The value of the precision index calculated 0.81 for both runoff and erosion. Also, the nRMSE calculated 3% for both runoff and erosion. The result showed that the modified model capable to estimate the runoff and erosion on a landscape in a micro sub-catchment scale.     

昆明市松华坝水源区小流域土壤侵蚀分析

以1993-2009年松华坝水源区及昆明市的气象资料、2009年土地利用资料、第二次全国土壤普查资料、水源区牧羊河小流域的径流和泥沙观测资料为基础,用SWAT模型模拟分析了牧羊流域土壤侵蚀的空间差异。结果表明：牧羊河小流域输沙在年际上表现为与年降水量和输沙量峰谷变化具有较好的一致性,在年内表现出,输沙主要集中在6-9月;空间上牧羊河土壤侵蚀模数多年平均值介于21.4~4 586.5 t/(km²·a),且以中轻度为主,土壤侵蚀模数的空间变化与土地利用类型和地形坡度密切相关;土壤侵蚀模数与降水在年际变化上有较好的一致性。这一研究可为水源区土壤侵蚀空间分布的掌握和估算,以及制定有针对性的水土保持措施提供重要的理论依据。     

基于DEM的黄土丘壑区动力学流域水沙数学模型应用研究——以黄河中游两个典型小流域为例

该文以黄土丘陵沟壑区典型小流域—岔巴沟流域为研究对象,首先采用地理信息系统(GIS)对坡度和土地利用方式等侵蚀产沙环境因子提取分析,提出基于网格的超渗产流模型和基于运动波理论的栅格型坡面汇流模型,然后采用Preissmann四点隐式差分进行方程的离散求解。另外根据研究区地形及地貌特点将其分为梁峁坡、沟谷坡和沟槽三种垂直分带侵蚀单元,采用力学分析建立其侵蚀产沙公式和分布式坡面流运动波模型进行耦合求解。本模型在岔巴沟流域1970~2001年17场水沙过程的模拟和验证结果表明:产汇流、产沙计算平均确定性系数分别为0.69、0.58。杏子河流域验证结果也表明该模型对黄丘区水土流失时空过程的模拟计算具有一定精度,模型预测成果可为黄土高原水保规划和生态建设等提供更为精细和科学的决策依据。     

长江中上游坡耕地侵蚀产沙调控理论与实践

针对以往长江中上游坡耕地水土流失研究中忽视壤中流,侵蚀产沙调控措施缺乏理论依据等问题,以人工模拟降雨实验为手段,基于细沟侵蚀临界坡长等理论,提出了既能截、排地表径流,又能排导壤中流的新型截水沟布局技术,改变了传统截、排水沟的设计思路。其原理是,在坡面截、排水沟的设计和布局中,以坡面细沟发育临界坡长为截水沟布设间距,阻断细沟发生,有效减少坡面侵蚀产沙和面源污染物;截获的坡面污染物通过梯级网络化调控体系排、蓄、集,经处理后可再次利用。该技术有效改善了坡耕地季节性干旱、缺肥以及河流水质问题,为长江中上游地区坡耕地侵蚀产沙调控提供了新思路。     

中国坡面水蚀预报模型研究

基于我国坡面水蚀预报模型研究成果,考虑浅沟侵蚀对坡面侵蚀产沙的重要影响,建立了我国坡面水蚀预报模型,给出了模型参数降雨侵蚀力、坡度与坡长、浅沟侵蚀影响因子的算法和采用数值。指出今后应加强土壤可蚀性因子、覆盖—管理因子和水土保持措施因子的研究与集成。利用自然坡面径流小区实测资料对模型进行验证,表明模型具有较高的预报精度,在有浅沟和无浅沟的坡面上,预报精度达88%以上。     

EUROSEM模型对晋西黄绵土坡面侵蚀过程的模拟应用

晋西黄绵土坡面因其土壤、降雨等条件极易造成严重水土流失,本文基于不同坡长(2、3、4m)与雨强(60、90、120 mm/h)组合方式下的野外人工模拟降雨试验,应用EUROSEM模型对坡面径流侵蚀过程及产流产沙总量进行模拟,通过对比分析模拟值与实测值,评价该模型对晋西黄绵土坡面土壤侵蚀过程的模拟效果及在该区的适用性.结...     

北庙水源地土地利用变化对水文要素影响的研究

选用保山市日气象观测数据和北庙水源地水库坝上径流资料,结合北庙水源地内的土地利用数据、土壤数据和DEM数据,构建其SWAT分布式水文模型,研究水源地三期不同土地利用方式变化对水文要素的影响。结果表明:在模型率定期和验证期,R2数分别为0.70和0.72,模型效率系数均大于0.55,径流模拟值与实测值相对误差在15%以内,SWAT水文模型在北庙水源地有较好的适用性。1986-2009年,北庙水源地土地利用类型以林地、耕地、草地为主;草地面积减少,耕地、未利用土地和居民用地增加是这一时期土地利用方式变化的主要特征。水源地水文要素发生相应的变化主要表现为坡面径流深、径流深和土壤侵蚀模数增加,而实际蒸散减少。     

雨强和地表糙度对坡面微地形及侵蚀的影响

地表糙度是影响坡面侵蚀产沙的重要因素之一,以往研究多关注糙度对坡面产流产沙特征的影响,而较少关注不同糙度条件下坡面微地形变化和侵蚀产沙的关系。通过人工模拟降雨试验,结合Photoscan技术研究了不同雨强和地表糙度对坡面微地形及产流产沙的影响。结果表明:在试验条件下,降雨后光滑坡面和粗糙坡面4个微地形因子(地表糙度、地形起伏度、地表切割度、洼地蓄积量)数值均减小,且有随雨强增大,其减幅增大的趋势;相同雨强和降雨历时条件下,粗糙坡面微地形因子变化幅度大于光滑坡面,微地形因子变化量与侵蚀产沙量呈明显正相关;与光滑地表相比,粗糙地表只在降雨初期能有效减少产流,随着降雨时间延长,2种坡面的产流率趋于一致;在试验选取的4个雨强条件下,粗糙坡面和光滑坡面产流率均呈现先增大后趋于稳定的趋势。粗糙坡面产沙率和产流率变化规律一致,但光滑坡面产沙率表现出在产流初期迅速增大,而后呈降低并趋于稳定的趋势。研究结果可为揭示坡面土壤侵蚀机理和建立坡面侵蚀产沙模型提供参考。     

红砂岩侵蚀区典型水土流失治理模式减流减沙效应

阐明小区尺度下不同水土流失治理模式的减流减沙效应,可为大尺度上的水土流失治理提供科学依据。以红砂岩侵蚀劣地为研究对象,采用野外径流小区长期定位试验的方法,分析自然降雨下典型水土流失治理模式的减流减沙效应及其对降雨要素、降雨雨型的响应规律。结果表明:试验观测期间,裸露地表径流系数为0. 66,土壤侵蚀量为0. 07 t/hm2,生态或经济开发治理后减流减沙效应均能达90%以上。地表裸露坡面产流产沙受降雨量、雨强影响显著,生态恢复模式降低了降雨要素对坡面产流产沙过程的影响,经济开发模式受降雨量影响显著。大雨强、短历时的降雨雨型是坡面产流产沙的主要雨型,对裸露坡面产流产沙的贡献将近50%,生态或经济开发治理后该雨型对产流产沙的贡献明显提高,增幅以经济开发模式大于生态恢复模式。因此,生态恢复和经济开发均是治理红砂岩水土流失的有效途径,应将生态恢复和经济开发治理相结合,使水土流失治理模式不仅具有水土保持功能,同时提升生态服务价值,促进当地的经济发展。     

粗糙度对坡面侵蚀及泥沙分选性影响试验研究

为进一步揭示土壤侵蚀的内在规律,以某一试验小区为例,通过模拟不同地表粗糙度,分析了不同雨强条件下的坡面侵蚀产沙及泥沙颗粒粒径变化特征。结果表明:相同雨强和降雨历时下,粗糙度对坡面径流率、水流功率、径流含沙量和产沙率有显著影响;侵蚀泥沙的搬运形式与雨强和粗糙度均有关,而不同泥沙颗粒搬运方式是引起不同粗糙度坡面侵蚀产沙分异的重要原因。因此,坡面侵蚀产沙模型中应综合考虑地表粗糙度和泥沙粒径信息。研究成果可为水土保持规划设计和水土保持措施优化配置提供一定依据。