基于地块间水沙运移的黄土丘陵沟壑区小流域侵蚀产沙模型

根据黄土丘陵沟壑区的侵蚀产沙规律，在晋西羊道沟小流域建立了坡面、沟坡和沟道侵蚀产沙子模型；在GIS的支持下计算出小流域地块间水沙汇流网络，并引入到小流域侵蚀产沙模型中，使小流域侵蚀产沙成为有机结合；模型对羊道沟22次侵蚀性降雨的侵蚀模数具有78．4％的预报精度，对羊道沟1956－1970的年侵蚀模数具有76．1％的预报精度；模型并通过了晋西汾河上游两个小流域的可移植性检验。     

流域侵蚀产沙平衡研究进展

介绍了国内外流域侵蚀产沙平衡研究的主要成果。分析了流域泥沙的主要来源及国内外泥沙来源的主要研究方法；介绍了侵蚀泥沙的坡面～河道运移过程、坡面～河道耦合关系的研究现状；提出了当前河道泥沙存蓄与输移研究的主要问题，并分析了该领域目前研究的现状；对比分析了目前流域侵蚀产沙平衡研究中几个主要模型的适用范围与优缺点；提出了我国未来流域侵蚀产沙平衡研究中应注重发展的主要问题。     

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GIS黄土丘陵沟壑区分布式侵蚀产沙模型的构建——以蛇家沟小流域为例

分布式侵蚀产沙模型是土壤侵蚀模型的重要发展方向,本研究将蛇家沟流域下垫面划分为5 ×5m的栅格,每个栅格内赋予相应的高程、坡度、地貌、土地利用等属性信息.根据流域DEM,确定流域的汇流方向、流路与汇流累积面积.在蛇家沟流域内采用“穷举算法”对SCS-CN模型的参数值进行校正.基于DEM、地貌、土地利用以及降雨等资料,利用黄土丘陵沟壑区良好的水沙关系,运用VB.NET+ARC ENGINE9.2+ SQLSERVER2000构建分布式侵蚀产沙模型.模型结构简单,输入参数比较少,利用求产流来求产沙,考虑了土地利用、汇流等因素具有一定的物理意义,并能达到一定的预报精度.其中产沙模型是建立在黄土丘陵沟壑区普遍的水沙关系基础上,通过校正水沙关系式系数及产流模型中的CN、λ值可在其它相似的小流域内使用.该研究可为黄土丘陵沟壑区水土保持治理效果评价提供依据.     

黄土坡面侵蚀产沙分配及其与降雨特征关系的研究

本文根据天然降雨径流小区资料,研究了陕北黄土丘陵区坡面不同侵蚀带的产沙分配,以及降雨因素对其影响.结果表明,细沟浅沟侵蚀带是沟间地泥沙的主要来源;各侵蚀带产沙量随雨量、雨强的变化趋势一致,但在不同强度级降雨下,各侵蚀带产沙盈随雨强变化的幅度相差很大.经分析得出了各侵蚀带侵蚀量与30min最大雨强的关系模型,提出了不同侵蚀带侵蚀发生的临界雨量和临界雨强值,以及反映雨强影响作用规律的两个特殊雨强值.     

大孔隙坡面产汇流及侵蚀试验

文章在介绍大孔隙坡面产汇流及侵蚀试验设计、试验布置和试验中遇到的问题的基础上。利用实验室中人工降雨装置,对含有大孔隙结构和无大孔隙结构的可变坡土槽进行降雨对比试验,并分析大孔隙对坡面产汇流和坡面侵蚀的影响。     

黄土地区坡度与面状侵蚀产沙的研究

本文分析野外径流场观察资料表明,在其他条件相同或相似时,在暴雨条件下出现低坡度(14.68°)和高坡度(34.33°)面状侵蚀产沙少,介于两者之间的中等坡度(28.68°)面状侵蚀大的规律.在一些非暴雨的特殊性降雨条件下,出现了与之相反的规律,高坡度和低坡度坡面面状产沙较中等坡度的大的规律.根据黄土地区表层实际颗粒存在形式可建立三种面状产沙模式.这三种面状产沙模式理论上可以解释上述规律.     

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     

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.     

降雨强度和坡度双因子对紫色土坡面侵蚀产沙的影响

利用室内模拟降雨试验研究了降雨强度和坡度双因子对紫色土坡面侵蚀产沙过程的影响.试验结果表明:坡面产沙过程和侵蚀形态的演变与降雨强度和坡度的变化密切相关,降雨强度和坡度增大使径流量很快达到细沟发生的临界流量并加剧细沟形态的演变过程,产沙率由于细沟的产生和发展而急剧增加,并呈现跳跃性的波动.各降雨强度下,在5°～25°范围内,侵蚀量随坡度的增大而增大,30°时开始减小,在25°附近存在坡面侵蚀的临界坡度.降雨强度和坡度两个因子对侵蚀量的贡献率存在对比消长关系.降雨强度和坡度都较小时,坡度对侵蚀过程起主导作用;当降雨强度较大或者达到临界坡度以后,则降雨强度对侵蚀过程起主导作用.     

分布式侵蚀产沙模型在流域减水减沙效益评价中的应用

采用分布式侵蚀产沙模型,以陕西省黑草河小流域为例,对多种水土保持措施和不同土地利用方式条件下流域的径流输沙过程进行数值模拟计算,并通过对比评价了不同水土保持措施和土地利用方式的减水减沙效益,为流域内配置水土保持措施和优化流域管理提供了科学依据和技术支撑.     

多沙粗沙区水土保持措施组合的调查分析

通过对黄土高塬多沙粗沙区涉及较多的黄土丘陵沟壑区和黄土高塬沟壑区几条典型小流域和现有治理模式的调查分析,初步确定了多少粗沙区两个主要侵蚀类型区的水土保持措施组合方案。结果表明,黄土丘陵沟壑区第1副区和第2副区各水土保持措施面积占总措施面积的百分比：水平梯田18％-25％,人工造林45％-55％,人工种草20％-25％,坝地5.5％-7.5％,水地0.5％-2.7％,黄土高塬沟壑区北部和南部则分别为基本农田38％-50％、25％-38％,水保林43％-53％、33％-43％,经济林4％-15％、15％-25％,种草2％-6％、6％-20％.     

基于物理过程的分布式流域水沙预报模型

将分布式水文模型与土壤侵蚀产沙模型相互嵌套,构建了一个分布式流域水沙预报模型。模型基于DEM,将流域离散为“坡面+ 沟道”系统,采用“+ 1 ”分级方法将沟道组织为河网,实现了流域水沙预报的并行计算。坡面单元划分为植被层、地表层、非饱和带和地下水层,模拟了降雨、截留、蒸散发、入渗、地表径流、壤中流和地下水、各种形式的侵蚀产沙及泥沙输移;沟道进行汇流演算以及泥沙输移。模型在李子溪流域对长系列降雨的模拟结果表明,模型的水文模块模拟精度良好,侵蚀产沙模块模拟效果基本令人满意。     

流域侵蚀产沙模型研究动态评述

土壤侵蚀模型是水土保持效益评价的有效工具.本文将流域土壤侵蚀模型分为经验模型、理论模型和随机模型,并从这三方面进行了分析总结,着重介绍了国内外流域土壤侵蚀经验模型、理论模型的发展历程以及随机模型的研究现状,以期能吸收国内外已有经验,促进我国土壤侵蚀模型研究,并依此为基础对我国土壤侵蚀模型的发展趋势提出了自己的见解.     

黄河多沙粗沙区分布式土壤流失模型支持系统

利用3S技术,以黄河多沙粗沙区小流域分布式土壤流失数学模型为服务对象,建立模型支持系统。所建支持系统具有数据管理灵活高效、系统适用面广、易于扩充,以及可以实现各类数据实时生成的优点;达到了流域地形和水沙演进数据的自动提取;提出了虚拟现实环境参照下分类模板定义的方法,提高了遥感影像的分类精度,有效地解决了辨别"同物异谱、异物同谱"现象的问题;实现了GIS功能与专业模型的紧密耦合,两者之间的信息可以进行双向交换和修改。     

坡面土壤侵蚀产流产沙及水动力参数研究概述

黄土高原地处干旱半干旱地区,加之水力侵蚀和风力侵蚀的交替进行,使得该区土壤侵蚀尤为严重。本文通过对一些学者在黄土高原地区进行坡面土壤侵蚀产流产沙相关研究分析,总结了部分试验方法及土壤颗粒启动、水动力参数等方面的计算方法。通过一系列的试验研究,希望能为建立黄土高原土壤侵蚀预测模型提供科学依据。     

坡面侵蚀中径流含沙量测量方法研究与展望

土壤侵蚀中的径流含沙量是衡量坡地水土流失的重要参数之一，只有合理测量坡地径流中的含沙量才能为水土保持提供有利的依据，同时为验证土壤侵蚀预报模型提供基本参数。本文从测量原理出发，对含沙量各种测量方法的适用环境、测量精度及其局限性进行了比较全面的分析，重点研究了坡面径流含沙量的测量方法。研究结果表明目前测量含沙量的方法在坡面侵蚀动态水流含沙量的测量中存在只能静态测量的问题。目前电解质脉冲法在测量坡面薄层水流流速中做出了有益的探索，研究发现水流速度、泥沙的弥散系数与含沙量之间存在着相关关系，用此方法测量含沙量将有可能实现含沙量的动态测量。     

细沟侵蚀特征及其产流产沙过程试验研究

在不同坡度(15°、20°、25°)和降雨强度(1.5mm/min和2.0mm/min)条件下,利用室内模拟降雨试验,研究了杨凌塿土和安塞黄绵土的坡面细沟发育过程、形态特征及水沙关系.结果表明,不同降雨强度和坡度下,塿土坡面的细沟发育规律基本一致,主要由沿坡面方向呈线状分布的跌坎链相互连通而成,表现为沟头溯源侵蚀和沟道下切侵蚀,细沟宽深比随雨强及坡度增加而变小,细沟密度则随之而增加;黄绵土的跌坎形状为长条状,细沟主要由单个跌坎发育而成,发育过程中溯源侵蚀和边壁崩塌现象更为明显,细沟的宽深比较大.相比黄绵土,塿土的产流和达到稳定径流量的速度较快,相同降雨强度条件下,不同坡度间径流量的差异性较小;不同降雨强度和坡度条件下,塿土的含沙量变化过程较为一致,最终会趋于一个稳定值,黄绵土含沙量的变化过程较为复杂.另外,两种土壤从含沙量开始较快增加至达到最高值的时间段与其细沟形成及发育的时间段大体吻合,相比之下塿土更易发生细沟侵蚀.