淮河上游产沙模拟研究

以淮河上游息县水文站以上流域为研究区域,将基于网格(1 km×1 km)的新安江模型与土壤侵蚀概念模型集成,构建基于网格的淮河上游泥沙负荷模拟模型,以日为时间尺度,利用息县水文站2000—2008年实测降雨、径流和含沙量等资料,模拟计算得到息县水文站以上流域的泥沙负荷。结果表明,建立的泥沙负荷模拟模型能有效模拟淮河流域产沙过程,且模拟精度较高。研究成果可为淮河上游水土流失治理提供依据,也为其他流域的水土流失模拟提供借鉴。     

基于ArcSwat模型的李子溪流域水沙运移模拟

为了模拟李子溪流域水沙运移,掌握流域内土地利用变化和气候变化对流域产流和产沙的影响,基于流域基础数据构建ArcSwat模型,模型结果表明该模型对年径流、年泥沙量、月径流模拟精度较高,而月泥沙量模拟精度较低。通过设置不同情境得到以下结论:土地利用改变对产沙的影响较产流大,在涵养水源和拦截泥沙方面,林地草地耕地,在大于25°的坡耕地上实施还林还草措施拦沙减流的效果更明显;气候变化对产沙的影响比产流大,产流、产沙与降雨呈正相关关系,与温度呈负相关关系,降雨量的变化对产流和产沙的影响比温度大。     

基于径流侵蚀功率的流域次暴雨输沙模型研究——以岔巴沟流域为例

流域次暴雨侵蚀产沙模型研究是国内外土壤侵蚀研究的重点领域之一。提出了基于径流深和洪峰流量模数两个流域次暴雨洪水特征参数的径流侵蚀功率的概念;利用岔巴沟曹坪水文站1959至1990年间历年实测的次暴雨洪水径流泥沙资料,系统研究了该流域次暴雨径流侵蚀功率与流域输沙模数之间的相关关系,建立和验证了基于径流侵蚀功率的岔巴沟流域次暴雨输沙模型。结果表明,岔巴沟流域次暴雨径流侵蚀功率与流域输沙模数之间具有极显著的幂函数相关关系;模型验证期的次暴雨输沙模数模拟值与实测值之间具有较好的一致性。     

径流侵蚀功率理论在不同尺度坡面侵蚀产沙中的应用

基于次暴雨洪水过程中径流深、洪峰流量模数2个的重要水文特征参数,提出了用以描述坡面次暴雨水蚀动力的径流侵蚀功率的概念,并以岔巴沟流域团山沟不同空间尺度径流场历年实测次暴雨径流泥沙资料为基础,分析了径流侵蚀功率与坡面径流场次暴雨侵蚀模数之间的相关性,提出了适用于坡面次暴雨侵蚀产沙计算的基于径流侵蚀功率的坡面次暴雨水沙响应关系.研究结果表明:径流侵蚀功率与坡面次暴雨侵蚀模数之间存在极显著的幂函数相关关系,径流侵蚀功率可以较好地表征坡面次暴雨水力侵蚀动力.本研究成果可为黄土高原坡面次暴雨侵蚀产沙模型侵蚀动力因子的确定提供参考.     

西柳沟流域近期水沙关系变化特征分析

根据1960—2010年实测水文资料,对黄河内蒙古段西柳沟流域近期水沙关系的变化特征进行了分析。结果表明:1990—2010年与1960—1989年相比,流域年降水量增大,但暴雨有所减少;来水来沙具有水少沙多、年际变化大、年内分配极度不均等特点;流域最大1 d降雨对产流产沙的影响很大,洪水期降雨产洪变化率指数为0.525 7~2.683 8,降雨产沙变化率指数为0.613 6~2.136 3;流域高含沙水流的侵蚀产沙作用非常强烈,洪水泥沙关系式的幂指数约为1.0,场次洪水多年平均含沙量为612.6 kg/m~3。同时,给出了西柳沟流域形成沙坝淤堵黄河干流的暴雨洪水泥沙阈值。     

大理河流域水沙变化重要问题分析

采用基于水文统计的冥函数型经验模型或线性模型等,对大理河流域水沙关系、减沙效益与林草措施占比和坝地配置比的关系进行了分析。结果表明:20世纪60—80年代流域暴雨洪水关系散乱,90年代以来暴雨洪水关系密切,近期暴雨产洪水平明显降低;流域洪水泥沙关系非常密切,不同年代没有发生趋势性的改变;80年代以来,流域年平均来沙系数呈明显的增大趋势,近期有所减小;现状治理条件下水土保持措施减沙效益与林草措施占比呈明显的正比关系;减沙效益的大小不仅与林草措施占比有关,更与林草措施质量及配置部位密切相关;现状治理条件下取得最大减沙效益的坝地最优配置比约为4.2%。     

淮河上游土地利用变化对次洪的影响

为了揭示不同土地利用模式下淮河流域产水响应规律、定量评价土地利用引起的淮河流域生态环境变化,以淮河上游大坡岭水文站以上流域为研究区,基于1990s和2000s的土地利用数据及气象、水文等数据,以0.5 h为时间步长,应用改进的新安江模型模拟次洪过程,并分析土地利用模式变化对次洪的影响。结果表明:在相同降水条件下,1990s到2000s的土地利用模式变化导致次洪的径流量、洪峰流量、径流模数、径流系数、地下径流比例均增加。     

汉江流域分布式水文模型构建及应用研究

基于分布式流域水文模型EasyDHM,根据汉江流域不同区域的特点,运用长系列水文实测资料,建立了流域分布式水文模型。在汉江流域水文模拟基础上,分析了1980年、1995年和2000年土地利用情境下,流域气候条件和土地利用的变化对流域水资源响应关系。     

流域侵蚀产沙过程随尺度变化规律研究

寻求不同尺度下侵蚀产沙过程的变化规律和普遍规律,是进行尺度转换的基础。本文以岔巴沟流域及其团山沟径流场实测水文数据为基础,探讨了不同尺度下流域径流过程、侵蚀产沙过程、水沙关系随尺度的变化规律。通过对峁坡、全坡面、毛沟、支沟、干沟的径流和泥沙分析表明,全坡面将流域径流过程、侵蚀产沙过程、水沙关系有机的区分开为坡面和沟道两种类型的变化过程,而全坡面又对毛沟的径流和泥沙起主导作用。     

基于SWAT模型的滹沱河流域水文效应研究

通过建立的滹沱河流域分布式水文SWAT模型,对流域的径流、泥沙、污染物的运移进行了模拟与校验,并结合实际对流域不同土地利用类型的生态水文效应(ET效应、产水效应、产沙效应及环境效应等)进行了探讨与分析。研究结果表明:退耕还林还草以及封山育林等措施可显著改善流域的生态环境治理与保护。     

基于栅格新安江模型的淮河上游土壤侵蚀预测

将栅格新安江模型与改进通用土壤侵蚀方程进行耦合,建立基于栅格尺度的水沙模拟模型,以淮河上游息县水文站以上为研究区域,基于研究流域DEM数据、土地利用数据、土壤数据以及息县站2000年-2010年水文数据,模拟了淮河上游2000年-2010年输沙过程。并基于构建的水沙模型,结合流域2020年和2030年土地利用远景规划数据设定两种土地利用模式情景,定量分析了不同土地利用模式情景对流域土壤侵蚀的影响。研究结果表明:基于栅格新安江模型的水沙耦合模型在淮河上游具有较好的模拟精度,模拟的输沙量相对误差小于15%,确定性系数0.6以上,满足泥沙模拟精度要求;林地用地面积增加5%,流域土壤侵蚀量减少8.78%,城镇用地面积增加8%,流域土壤侵蚀量减少12.73%。研究成果可为淮河水土保持治理和规划提供参考。     

基于改进通用土壤侵蚀方程的水土流失时空模拟——以淮河上游为例

淮河流域上游区域水土流失较为严重,需要准确预测与分析该区域水土流失情况,以制定相应的治理规划。引入考虑地表径流深的改进通用土壤侵蚀方程,模拟了淮河上游息县水文站以上区域2000~2010年水土流失时空分布。结果表明,改进的通用土壤侵蚀方程模拟的输沙量满足规范要求,相比于传统方程,相对误差减少,模拟的含沙量过程确定性系数提高,对淮河上游的水土流失模拟精度更高;研究流域土壤侵蚀模数整体上呈现西大南北偏小的分布规律,研究成果可为淮河上游区域水土流失治理提供参考。     

信江流域水沙变化及其对降雨侵蚀力的响应

信江流域是鄱阳湖的第三大入湖流量支流,其水沙变化直接影响鄱阳湖水文情势。本文基于信江流域7个气象站降雨资料和梅港水文站1960-2014年的径流和输沙资料,采用Mannn-Kendall非参数检验、双累积曲线等方法,研究了流域水沙变化及其对降雨侵蚀力的响应。结果表明：信江多年平均径流量为179.8×108m3,年际呈不显著的上升趋势（P>0.05）。多年平均输沙量为198.9×104t,年际呈极显著下降趋势（P<0.01）。多年平均降雨侵蚀力11 270MJ·mm/（hm2·h）,年际呈不显著的上升趋势。输沙量与降雨侵蚀力双累积关系曲线在1999年出现拐点,与基准期（1960-1998年）相比,变化期（1999-2014年）降雨侵蚀力使年均输沙量增加14.0×104t,对输沙量变化的影响程度为10.8%;人类活动导致年均输沙量减少143.5×104t,对输沙量变化的影响程度为-110.8%,二者综合作用导致输沙量减少。水库建设和大规模水土保持措施的实施是信江流域输沙量减少的主要原因,研究成果可为流域水土流失防治、水土资源利用提供参考。     

1957-2014年信江水沙变化特征分析

利用信江干流3个水文站（上饶站、弋阳站、梅港站）近60年的实测流量、含沙量资料,分析了信江流域年径流、年输沙量的变化特征。结果表明：（1）径流量年际变化较大,1990 s水量异常偏多（+20%）,径流序列存在29年、9年的主周期,但未来径流量表现为明显的随机性;（2）输沙量在1990 s起显著减少,导致水沙双累积曲线发生转折,R/S分析表明未来输沙量继续减少;（3）2000 s径流量偏少（-5豫）是输沙量减小的原因之一,1990~2000年间建成的界牌水库、大坳水库、七星水库等大中型水利工程拦截泥沙,是梅港站2000 s输沙量异常偏少的另一个主要因素。由于流域水土流失治理、水利工程建设等,预计今后梅港站输沙量仍将进一步减少。     

淮河流域历史覆被变化及其对水文过程的影响

以淮河流域蚌埠集水区为研究区域,利用淮河流域1700、1800和2000年3种历史覆被情景,结合陆面水文耦合模型(CLHM)定量评价了流域土地利用/覆被变化的水文效应,并分析了流域径流与主要覆被类型变化方式的定量关系。结果表明:CLHM模型可以较好地模拟淮河流域的流量过程,在研究区具有较好地适用性;三期覆被情景下主要覆被类型变化为林地转变为耕地或草地以及草地转变为耕地,此种变化导致流域总蒸发量减少了6.5%,流域出口研究期平均径流量增加了6.1%;极端覆被情况下,年均蒸发量由多到少依次为林地、草地和耕地;林地对流域径流过程的影响主要体现在洪峰上,相对于耕地,林地具有削减洪峰的作用;通过分析覆被类型变化与流域多年平均径流的相关关系,林地转变为草地以及林地转变为耕地是近400年来影响淮河流域水文过程及水资源分配的主要覆被变化因子。因此,合理规划土地利用格局对流域水资源高效利用具有重要意义。     

影响黄土丘陵区次降水泥沙输移比的水文要素

以桥沟小流域为研究对象,利用该流域不同地貌部位的野外径流场及沟道水文站网观测资料,计算了不同场次降水的泥沙输移比,较为系统地研究了影响桥沟流域次降水泥沙输移比的水文要素。结果表明:土壤前期含水量、流域的降水过程特征、洪峰流量、径流量、水流含沙量是影响次降水泥沙输移比的主要水文要素;提出了表示降水、径流、泥沙对泥沙输移比影响的表征参数,即降水峰现系数、径流侵蚀力和泥沙相对容重。     

伊逊河流域土地不同利用方式的水文效应模拟

利用SWAT模型对伊逊河流域水文效应进行分布式模拟,分别模拟了1985年和2010年两期土地利用条件下、3种不同土地利用模式下流域的产流产沙过程。选取径流年内分配不均匀系数、涵养指数和泥沙年内分配不均匀系数,对不同土地利用模式下的水文效应进行对比分析。研究表明,生态保护型模式有利于减少泥沙流失、增加水土涵养能力;城市扩张型模式虽有助于减少产沙量,却使径流大大增加,不利于城市防洪安全;耕地保护型模式有利于水源涵养,却使输沙量增加。在城市发展过程中,应充分考虑水文效应与经济效益。     

宁夏清水河流域水沙变化特点分析

为搞清清水河流域不同时期、年际及年内水沙变化特点,以清水河流域固原、韩府湾和泉眼山3个水文站长系列实测水沙资料为基础,采用实测资料统计分析方法对水沙量进行系统分析,并利用Mann-Kendall突变检验方法确定了各站年水沙突变点年份。研究表明:与长时期相比,近期2010—2015年除泉眼山站水量增加6.2%外,其他各站水沙量均减少,水沙减少范围分别为58.8%～65.7%和64.3%～94.4%,沙量减幅大于水量减幅。清水河流域年水量的58.5%～65.6%和年沙量的85.6%～89.4%都集中在汛期,年际间水沙丰枯悬殊。各站年径流量和输沙量突变时间存在差异性,各站水沙量近期呈减少趋势。同时也对影响清水河流域水沙条件变化的降雨量、坡面水土保持措施、水库运用和淤地坝建设等因素进行了初步分析。     

基于SWAT分布式流域水文模型的下垫面变化和水利工程对径流影响分析

近年来随着人类活动的加剧,兴建了许多中、小型水利和水土保持工程,迅速改变着流域的自然面貌,因而改变了径流的原有规律。选取1960以前水利工程较少的时期作为人类活动不明显期来率定SWAT模型参数,对于1990以后人类活动稳定期的径流分别设置3个情景:应用原SWAT模型、应用只考虑下垫面变化的SWAT模型和应用考虑下垫面变化和水利工程影响的SWAT模型分别进行模拟。对于五道沟以上流域和流域内东丰、磐石、样子哨3个子流域模拟结果显示:考虑下垫面变化和水利工程影响后的径流模拟相关系数R2和纳什效率系数NSE分别从0.82、0.56提高到0.91、0.79,分别提高了11.0%和41.1%。其中模拟精度的提高量中91.3%是由于考虑水利工程作用所引起的,剩余部分是由考虑下垫面变化引起的。相比下垫面变化,水利工程运行对该流域径流变化占据主导作用。     

东江上游河流水沙分析

分析了东江上游地区河流水沙特性,并阐述了水库的修建和运用对该地区水沙输移的影响。东江上游地区是整个流域泥沙的重要来源区,该地区地表径流主要来自于降水,河流泥沙也主要来自于降水和径流所造成的土壤侵蚀。从长系列看,东江上游地区径流量虽然在不同时期波动较大,但相对稳定,而河流输沙量呈下降趋势。东江上游来水来沙主要集中在每年的汛期,其汛期来水来沙量分别占全年的70%和88%。枫树坝水库和枕头寨水库建成运用,减小了径流量的季节差异,降低了河流流量脉动特性。同时其河流输沙率在枫树坝水库和枕头寨水库建成以及枕头寨水库调整后分别下降了30%和50%。近年来,东江下游进行的大规模无序采沙,其采砂量已经远大于上游来沙量。在东江流域进行水沙管理时,不仅要采取措施遏制这种无序采沙行动,同时也要进一步研究流域水沙输移问题,以达到维持整个河流系统的水沙平衡。