示踪技术在流域泥沙研究中的应用

介绍并评价了流域产沙的估算及流域泥沙来源的确定方法。分别突出了核素示踪技术与现代地球化学方法在流域沙帐，现代河流悬浮泥沙及历史泥沙来源的确定等方面的优势，百年来流域泥沙来源的历史信息可以通过核素示踪技术与组合指纹法的结合重现，这为研究百年来侵蚀环境变化及其与土壤侵蚀，泥沙产量变化之间的关系提供了基础。可以进一步解释历史沉积泥沙中所包含的环境信息。为环境治理措施的选择提供依据。     

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。     

黄河泥沙与环境

该书是依据流域系统原理,宏观地论述黄河泥沙侵蚀、输移、堆积过程的专著。全书共分十章:第一至五章以翔实资料论述了黄河中游的侵蚀产沙环境、侵蚀产沙地层、侵蚀产沙类型和方式、侵蚀产沙的时空分布及趋势、粗泥沙的来源及其对下游河道淤积的影响。第六章论述了流域沟道与河道泥沙输移特征;第七至九章论述了黄河泥沙堆积环境、泥沙堆积的时空特点、现行河道的泥沙淤积形式与前景;第十章论述了控制下游泥沙灾害的对策与措施。     

坡耕地小区坡面不同坡段侵蚀泥沙贡献率的7Be示踪研究

侵蚀泥沙来源的研究对深化侵蚀规律的认识,优化水土保持措施的配置等有重要的意义。本文利用7Be示踪技术结合传统的土壤侵蚀研究方法,通过建立不同坡度的径流小区,分别探讨了坡耕地小区坡面不同坡段片蚀、细沟侵蚀对侵蚀泥沙的贡献率及小区泥沙输移比。研究发现,片蚀主要发生在小区坡面距坡顶0～2m区域,占总片蚀量的60%以上,细沟侵蚀主要发生在小区坡面距坡顶2～5m区域,占总细沟侵蚀总量的75%以上,总体而言,侵蚀泥沙主要来源于小区坡面距坡顶1～4m区域,上部和下部泥沙贡献相对较小。对于降雨强度高的15°小区,片蚀泥沙几乎来自与全坡面,坡面不同坡段对总侵蚀泥沙的贡献率从坡顶向坡脚呈增加趋势。利用7Be示踪计算出各小区泥沙输移比在0.643～0.979之内,除5°小区外,其它小区泥沙输移比都大于0.9。     

泾河,北洛河泥沙输移规律

北洛河、泾河的上游面积只占流域总面积的３０％左右，侵蚀产沙量却占到流域总产沙量的６９．３％，它是黄河中游多沙粗沙区的一部分。治理该区域的侵蚀，减少该区域的产沙量，不仅对改变多沙粗沙区侵蚀环境，提高环境质量，减少和防治自然灾害的发生具有极为重要的意义，而且可以减少渭河下游的泥沙淤积和入黄泥沙。关于这个区域的侵蚀产沙至今已做过大量的研究工作，对流域的侵蚀产沙特点、泥沙来源等都有了比较多的研究，但流域多沙粗沙区的面积、侵蚀泥沙的输移规律以及泥沙进入非多沙粗沙区以后会发生怎样的变化等几方面还没有详细研究…     

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.     

黄河泥沙来源研究评述

本文在给出泥沙来源的涵义及确定泥沙来源的一些方法的基础上，对黄河泥沙的主要来源区及粗泥沙来源区的研究作了重点评述，简述了有关黄河泥沙来源区侵蚀产沙部位的研究成果及黄河流域水土流失类型及其分布状况。同时，指出了目前黄河泥沙来源研究的一些不足和以后应进一步研究的问题。     

WEPP模型的侵蚀模块理论基础

WEPP模型是描述土壤水蚀物理过程的美国新一代水蚀预报模型，其中的侵蚀模块对于定量刻画黄土高原坡面侵蚀过程和建立以物理过程为基础的侵蚀预报模型具有重要的借鉴价值。WEPP坡面侵蚀模型将地表径流分为细沟流和细沟问径流，建立了计算土壤侵蚀及沉积净值的稳态空间变化泥沙平衡连续方程，并进一步外延和推出了随着空间位置不同而变化的方程基本参量、侵蚀参量标准化形式以及泥沙平衡方程通用表达式，可以较好地反映坡面侵蚀产沙时空分布。     

复杂侵蚀环境下分布式土壤流失水动力学模型——以黄河多沙粗沙区为研究实例

 以黄河多沙粗沙区为研究对象，基于实体模型试验对黄土坡面 沟道系统侵蚀产沙机理的认识，根据侵蚀动力学、水文学、泥沙运动力学的基本理论，以地理信息系统为平台，研发了复杂侵蚀环境下的分布式土壤流失水动力学模型；揭示了植被作用下坡面 - 沟道系统侵蚀产沙耦合规律；认识到坡沟产沙之间具有内在的自调控关系；提出了当量糙率的概念；建立了基于 GIS 的分布式土壤流失水动力学模型；构建了基于 ArcGIS 平台的支持系统，实现了 GIS 与土壤流失模型、产汇流模型与产输沙模型的紧密耦合。通过实例验证了模型对于中尺度流域土壤流失的模拟亦有较满意的精度。     

岷江镇江关流域分布式水文及泥沙侵蚀模型研究

基于空间地理信息系统的流域分布式水文泥沙模型为研究流域产流产沙及在河道中的汇流、输移过程提供了,科学有效的手段.针对岷江上游镇江关流域土壤易受降雨侵蚀的问题,采用水沙耦合的流域分布式水文综合模型,对该流域1990年后典型年的径流及泥沙侵蚀输移过程进了数值模拟,并结合镇江关水文站的实测资料对模型进行了验证,计算成果令人满意.分析表明,近年来岷江上游地区的年径流和输沙量均呈现出下降的趋势,且后者下降速率更快,说明泥沙侵蚀输移与径流相比对流域环境变化的反应更为敏感,今后水土保持工作应注重坡面治理.     

侵蚀产沙模型研究进展和GIS应用

近年来随着地理信息系统 (GIS)技术的发展 ,侵蚀产沙模型与GIS的结合成为必然 ;作者阐述了近年来国际上流行的基于GIS的侵蚀产沙模型 :RUSLE、WEPP、ANSWERS等模型的主要内容、特点及适用范围 ,并对我国以陡坡为代表基于GIS的侵蚀产沙模型进行了介绍和评述 ;提出了目前侵蚀产沙模拟研究中存在的主要问题 ,并对基于GIS的侵蚀产沙模型的研究工作进行了展望。能反映侵蚀产沙时空过程的、基于GIS的分布式侵蚀产沙模型成为研究的重点     

基于137Cs技术的侵蚀产沙对土地利用变化响应——以三峡库区斑竹林小流域为例

小流域是三峡库区入库泥沙的策源地,研究其侵蚀产沙状况对正确预测三峡水库来沙变化趋势非常重要。以三峡库区典型农业小流域--斑竹林小流域为研究对象,通过¹³⁷Cs示踪技术,研究了土地利用变化对流域侵蚀产沙空间分布的影响。结果表明：旱地退耕的其他林地和水田改的旱地的侵蚀堆积情况与土地利用变化前相差不大;在土地利用变化后的短期内,该流域侵蚀产沙变化较小,旱地是流域主要的侵蚀产沙源地,水田是淤积区。     

吕二沟小流域水土保持措施对径流和侵蚀产沙的影响

以甘肃天水吕二沟流域22年实测水文泥沙数据为基础，从降水～侵蚀产沙、径流～产沙关系入手，统计分析了小流域水土保持措施对径流和侵蚀产沙的影响。结果表明：小流域径流和侵蚀产沙在年内的分布与降水的季节分配和植被生长发育期有关；径流和侵蚀产沙的年际变化是随流域水土保持措施全面实施和小流域林草植被面积的增加，流域径流量和侵蚀产沙量逐渐减少。从单次降水～径流、降水～侵蚀产沙关系曲线来看，小流域水土保持措施发挥着明显的减水、减沙效益，为流域的综合治理、水土资源的合理开发利用提供科学依据。     

长江上游泥沙输移比初探

首先阐述泥沙输移比界定的三个条件一是粒级 ,二是时间 ,三是空间 ,在此基础上讨论了长江上游泥沙输移比研究中存在的主要问题是缺少可靠的侵蚀产沙量 ,对悬移质和推移质的分界线不明确 ,对坡面侵蚀产沙和重力侵蚀产沙在总输沙量中的权重缺少量的概念 ;针对上述问题对河道及沟道泥沙输移比的推理分析 ,再根据反映泥沙输移比的形态指标的定性分析 ,认为长江上游除丘陵宽谷区泥沙输移比会小于 0 .5外 ,高中山区长时段的泥沙输移比都接近 1(不包括泥石流在内的重力侵蚀 )。     

无定河坡面措施减沙和拦粗泥沙量分析

提出了一个新的反映降雨侵蚀作用的指标,并利用无定河实测输沙量资料和前人用水保法估算的水利水保措施年减沙量,建立了流域产沙与降雨和风蚀气候因子的关系。通过与前人用水保法估算的水利水保措施年减沙量对比分析,发现坡面措施拦沙量应比水保法所得的估计量大。进一步计算出产沙中的粗泥沙量,并与坡面和沟道措施拦沙量建立关系,发现坡面措施的拦沙中粗泥沙比例平均在42%以上,而坝库拦沙中只有约32%。无定河流域坡面措施在措施拦减粗泥沙中所占的比例越来越高。由于坡面措施效益期长,拦粗效率高,所以未来应大力发展坡面措施,以达到长期有效控制水土流失的目的。     

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。     

黄土高原沟道坝系模型设计方法

在回顾前人研究成果及分析土壤侵蚀模型试验特点的基础上，提出了黄土高原小流域沟道坝系模型设计的方法。认为在水力侵蚀最活跃的黄土高原地区，降雨强度是影响产流产沙的关键因子，从而需要抓住降雨与侵蚀产沙这对主要矛盾，根据降雨侵蚀空间或时问的集积效果来实现模型流域与原型流域产沙特征的相似。为保证沟道坝系地貌演变相似，除降雨历时遵循重力相似条件外，模型降雨产沙关系还应通过借助天然资料率定产沙量比尺的途径与原型相对应。     

流域侵蚀产沙模拟研究中的尺度转换方法

影响侵蚀产沙过程的因素在时空上具有很大的不均匀性和变异性，增加了不同尺度间侵蚀产沙模拟的复杂性。尺度转换定义为不同尺度间信息传送，是指利用某一尺度上所获得的信息和知识来推测其他尺度上的现象。尺度转换是进行不同尺度间侵蚀产沙模拟的关键所在。认识侵蚀产沙过程中的尺度转换方法是进行不同尺度间侵蚀产沙模拟和尺度转换的基础。本文在介绍了侵蚀产沙的尺度特征后，对侵蚀产沙尺度转换的类型和理论方法进行了总结，最后还强调了尺度转换中应注意的问题。     

Suspended sediment load estimation in an ungauged river in south‐eastern Australia

Soil erosion poses a significant threat to river health as well as the sustainability of soil resources. Management of this issue requires catchment‐specific data to be developed; however, many large catchments are poor in terms of hydrological and sediment transport data. Regional scale (thousands of square kilometres), computer‐based modelling methods are a way to generate such data. This study aims to apply the SedNet model to estimate a sediment budget for a 575 km², ungauged, agricultural catchment of south‐eastern Australia. The model results are then compared with field measured erosion rates for the catchment, in order to assess the sustainability of soil loss and redistribution across the catchment. SedNet estimated average suspended sediment concentrations between 70 and 120 mg/L, under conditions deemed most representative of the river. These model estimates were comparable with monitoring data, showing suspended sediment concentrations between 30 and 350 mg/L. It was found that soil loss and redistribution across the catchment is low; however, the estimated base sediment loads indicate that river health may be negatively impacted by this. SedNet accurately represented current catchment and river conditions and provided a reliable estimation of sediment yield, demonstrating the ability to estimate sediment loss and redistribution across data‐poor catchments using a multifaceted modelling approach. Methodologies, such as the one presented here, offer the ability to better assess the impacts of erosion on sediment loads to develop strategies to effectively manage excess suspended sediment.