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。     

农业节水灌溉尺度分析方法研究进展

在阐述节水灌溉尺度效应内涵和尺度效应存在原因的基础上,从数据获取途径、节水尺度效应描述方法和节水尺度转换方法等3个方面当前的发展进行了评述,并探讨了节水尺度分析方法的主要发展趋势。现有研究成果表明,试验监测、遥感和GIS技术是数据获取、分析的主要途径;不同尺度试验方法和数值模拟方法在一定程度上描述了水均衡要素的尺度效应以及作物与水、肥的响应关系;而分形理论、地质统计学和小波分析等非线性理论在尺度转换方面也有一些研究工作。针对目前研究情况,指出了大尺度上水循环描述和不同尺度间水均衡变量尺度转换等尺度分析方面的研究,是重点发展方向和主要研究内容。     

灌溉水文学尺度转换问题研究综述

灌溉水文学是研究灌溉农业生态系统的一门科学，该系统由地表水、地下水(饱和与非饱和)、大气、土壤和植物等分系统构成，研究过程或特性的空间域从微观尺度变化到全球尺度，时间域则从几秒到数个世纪。如何将微观自然尺度下具有高度非线性的物理、化学和生物特性的过程尺度转换到灌溉农业生态系统这类宏观尺度上，如何监测、描述和包含尺度转换非线性过程中存在的自然异质性问题，如何获得不同时空尺度过程或特性变异性的可靠估值等问题，是当前灌溉水文学研究的热点与难点。本文对国内外有关灌溉水文学尺度转换问题研究的进展进行综述，探讨相关的主要研究方向与内容。     

黄土高原土壤侵蚀规律研究方向与途径

从黄土高原水土保持生态建设和黄河治理开发重大实践的需求出发,回顾了我国关于黄土高原土壤侵蚀规律研究的主要进展,分析了存在的问题,论述了深化黄土高原土壤侵蚀规律研究的重大需求,就黄土高原土壤侵蚀规律的研究方法与途径、研究方向与内容提出建议,认为应加强以下几方面的研究:重力侵蚀规律、不同治理措施配置下坡面-沟道系统侵蚀产沙耦合关系及泥沙输移规律、植被措施作用下的水文效应和产流机制、土壤侵蚀产沙发生发展过程尺度转换、黄土高原水土流失模拟理论与技术等;研究途径包括建设黄土高原土壤侵蚀试验观测体系、运用土壤侵蚀模型模拟与反演技术等。     

冬小麦返青后作物腾发量的尺度效应及其转换研究

本文基于不同空间尺度下观测的田间数据,分析冬小麦返青生育期后微观尺度的作物叶面蒸腾Tr、小区尺度的作物实际腾发量ETa和中尺度的潜热水分通量LE的尺度效应;基于多元线性回归方法,探讨不同空间尺度ET间的转换关系。结果表明,在充分供水条件下作物的ET尺度效应较为明显;作物叶面指数LAI和空气饱和水汽压差VPD是实现ET尺度转换的关键参量。基于Tr和LAI数值可尺度上推ETa,利用ETa和VPD能尺度上推LE,回归方程和各个参量的回归系数具有很强的显著性。但依据Tr和ETa及同时段的LAI、VPD和Rn尺度上推LE的方法却不具备可行性。     

我国侵蚀产沙数学模型研究评述与展望

随着人们对流域水土保持治理和生态建设的日益重视,土壤侵蚀产沙数学模型作为土壤流失评价预测和流域管理的重要手段之一,已成为水土保持、生态保护与建设、流域管理等领域的研究热点.本文对我国土壤侵蚀产沙数学模型研究成果及进展作了综述,重点介绍近年关于土壤侵蚀产沙模型的理论、方法与应用研究成果,对存在的问题进行了初步思考,展望了土壤侵蚀产沙数学模型研究趋势,提出了土壤侵蚀产沙模型研发中需进一步研究的基础理论和关键技术,包括土壤侵蚀过程与机理,经验模型指标体系,不同区域尺度的土壤侵蚀产沙数学模型设计和开发,土壤侵蚀模拟尺度转换关键技术,现代信息技术应用和水土流失试验观测方法的改进等相关科学与技术问题.     

统计降尺度方法研究进展综述

统计降尺度方法是将大气环流模式GCMs输出的低分辨率的气象资料转换为流域尺度的主要方法之一,现已发展成为气候学中较为完善的领域。简要介绍了统计降尺度方法的基本原理,包括基本假设条件及主要步骤和关键点;重点介绍统计降尺度方法,大致分为转换函数法、天气分析技术和天气发生器这三类,并对几种方法的国内外应用进展做了阐述;对统计降尺度方法的不确定性研究做了简要介绍。指出未来研究应重点研究统计降尺度模型的适用条件及范围、提高降水模拟的精度;统计降尺度与动力降尺度两种降尺度结合的方法将是降尺度主要发展方向之一。     

河流恢复尺度的内涵

恢复尺度是河流恢复的重要组成部分，其正确选择，将有利于河流恢复的研究范围及相应措施的确定。在总结国外河流尺度划分的基础上，针对我国国情，提出了河流恢复应考虑的尺度，即概念性尺度、空间尺度、时间尺度、技术尺度、公众意识尺度，并对这些尺度进行了分析。指出我国河流恢复工作还处于理论研究和实践的探讨阶段，既要借鉴阿方国家的先进研究成果和经验，又要结合我国国情，从实际出发，切实加强河流的保护和管理，强化社会公众的参与意识，改变传统治河理念，提倡人与自然和谐相处的理念。     

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。     

基于分形理论的新安江模型参数空间尺度效应分析

水文尺度效应一直是当今水文科学研究的前沿问题。基于分形理论建立模型空间敏感参数在不同尺度之间的定量转换方程,进而提出了一种水文模型参数空间尺度效应分析方法。以三水源新安江模型为例,分析模型参数在嘉陵江小河坝站以上流域的空间尺度效应。结果表明:新安江模型空间敏感参数(SM、KG、KI、CG、CI、CS)具有随空间尺度变化的标度不变性,与流域集水面积之间定量关系可用幂函数关系进行描述,并可建立相应的定量转换方程。通过在研究流域不同空间尺度上的应用检验,发现基于分形理论标度不变性建立的新安江模型参数空间尺度转换方程具有较高的适用性,能实现有资料地区模型参数向无资料地区的移用,为无资料地区水文模型参数的确定提供参考。     

筑坝河流不同尺度土地利用结构对库区水质的影响——以平寨水库为例

为了分析筑坝河流域人类活动与库区水质的响应关系,以平寨水库为例,选取子流域、河流缓冲区及监测点圆形缓冲区三种尺度,基于2017年Landsat8 OLI遥感影像解译结果所反映的土地利用结构特征,结合实测监测点水质指标数据,运用GIS空间分析及统计分析的方法,探讨筑坝河流流域土地利用结构对库区水质的影响。结果表明:(1)在三种尺度上,土地利用结构与库区水质都有显著相关性,河流缓冲区和子流域尺度相关规律基本一致,但与圆形缓冲区尺度相关规律差异较大;(2)不同土地利用类型面积比例对水质的影响存在尺度效应,不同尺度上表现出不同的"源"与"汇";(3)土地利用相对合理指数R与水质指标呈显著负相关,说明土地利用结构越合理,越有利于减少土壤侵蚀,水体中污染物浓度就越低。     

DEM网格尺度对水文模拟影响的研究

选择汉江上游旬河流域为研究对象．研究了DEM网格尺度对提取流域地形特征参数的影响．采用基于地形指数的TOPMODEL模型进行水文模拟，进而分析DEM网格尺度和不同流向分配方法对径流模拟结果的影响。结果表明，DEM网格尺度对流域地形特征参数的影响还比较大，但由于模型参数率定采用了优选算法，掩盖了不同DEM网格尺度和不同流向分配方法计算的地形指数的差别．使得模拟的结果相差不大。但随着网格尺度的增大．多向分配法模拟的结果要比单向分配法好一些。     

不同空间尺度植被覆盖度土壤侵蚀强度判定适用性

为了研究不同空间尺度植被覆盖度在岩溶区土壤侵蚀强度判别中的适用性,参照SL 461-2009《岩溶地区水土流失综合治理技术标准》,采用MODIS、Landsat8、高分1号3种不同空间分辨率的遥感影像反演了植被覆盖度,结合基岩裸露率、地形坡度和地类因子,进行了岩溶区土壤侵蚀强度判别,对比分析了不同空间尺度植被覆盖度和土壤侵蚀计算结果的差异。结果表明:MODIS、Landsat8、高分1号3种影像基本都能反映研究区植被覆盖的相对状况,空间趋势大致相同,但局部有所差异,基于MODIS和Landsat8影像的植被覆盖度在各个等级分布面积趋势大致相同,高分1号则表现出明显差异。3种影像得到的土壤侵蚀强度空间分布趋势特征与植被覆盖度大致相同,植被覆盖度影像空间分辨率越高计算得到的土壤侵蚀越严重,基于高分1号影像计算的土壤侵蚀强度高于Landsat8影像的结果,基于Landsat8影像计算的土壤侵蚀强度高于MODIS影像的结果。因此,进行岩溶区土壤侵蚀强度判别时,植被覆盖度因子的选择至关重要,需进行尺度适用性评价。     

不同尺度农业节水潜力研究进展

分析了不同尺度农业节水潜力的研究现状及存在的问题,概述了当前不同尺度农业节水潜力的内涵、计算方法和评价体系的研究现状,并就研究中存在的不足和研究方向进行了分析,提出了不同尺度农业节水潜力的研究方向。研究成果对考虑尺度效应农业节水潜力发展具有重要参考价值。     

DEM尺度对MIKE SHE坡面二维流模拟的影响分析

MIKE SHE的坡面流计算采用的是二维扩散波模型,这种算法下DEM中存在的“洼点”会对径流过程造成影响.针对黄龙带水库流域用100m DEM,用双线性插值转换为27m、50m、200m、400m的DEM,并建立5个尺度的模型,研究不同尺度下的洼蓄量、坡面径流过程.结果发现在尺度上推和下推的过程中,洼蓄量都减少,并且尺...     

区域土壤侵蚀模型PESERA介绍及其应用现状

土壤侵蚀模型已被广泛用于认知土壤侵蚀因素、土壤侵蚀过程及其交互作用,并且成为土壤侵蚀学科研究的重点之一。多数现有土壤侵蚀模型是基于次暴雨的坡面、小流域侵蚀产沙模型,能够适用于区域尺度、长时段的土壤侵蚀模型仍较为缺乏。在我国,土壤侵蚀严重且时空分异显著,对区域尺度、长时段土壤侵蚀模型的需求尤为紧迫。PESERA模型是一个新开发的具有物理基础、大尺度、长时段、分布式土壤侵蚀模型,能够有效弥补当前土壤侵蚀模型的尺度不足,为土壤侵蚀防治和生态恢复提供科学依据。该模型充分考虑水文,土壤侵蚀与植被生长过程及其交互,具有良好的物理基础,并且已在欧洲地区进行广泛应用和验证。系统介绍了PESERA模型的原理、输入参数与输出结果及其应用、验证和改进,以期为该模型未来在国内土壤侵蚀研究中的应用提供参考。     

水文尺度分析的若干进展

水文尺度分析是本世纪基础研究的热门课题之一，其重要性日益受到普遍关注，应用领域不断扩大，采用方法日渐增多。就水文尺度分析的重要性，应用领域和方法等方面的进展作了较全面论述。     

土壤侵蚀空间变异性理论初步探讨

土壤侵蚀作为一个复杂的多维分布参数系统，是多重空间分布因子共同作用的结果，其结构的复杂程度随着空间尺度的增大而增大，这也直接导致了坡地系统土壤侵蚀空间变异性处理的复杂性。从理论探讨的角度对土壤侵蚀空间变异性的定义、研究方法及研究内容等进行了尝试性探讨分析，并对其进行了初步界定：土壤侵蚀空间变异性就是指在人类经济活动和各种自然因子的综合作用下，土壤侵蚀各参数在研究区表现出随时序变化的空间分布特征，以及土壤侵蚀与各影响因子间的趋动机制和空间结构上的变异规律。有效地把土壤侵蚀研究成果和GIS进行有机结合，从而实现土壤侵蚀空间变异性问题的最终解决，是今后土壤侵蚀研究的主要发展方向之一。     

我国流域土壤侵蚀预报模型研究动态评述

流域尺度土壤侵蚀预报模型的研究对流域水土保持规划、国土利用和水土流失的治理十分重要。我国流域土壤侵蚀经验统计模型有：皇甫川流域、黄土高原多沙粗沙区、陕北地区、三峡库区、长江中上游小流域模型等。通过对土壤侵蚀模型的研究，可建立一套土壤侵蚀动力学体系和适合我国国情的预报模型。     

水文模型尺度问题的若干探讨

尺度问题是制约水文模型发展和应用的一个重要因素。在回顾和分析水文模型尺度研究进展的基础上,提出了水文模型尺度研究中的若干问题,包括水文模型与水文过程的尺度关系、时空异质性问题、水文建模与耦合的尺度性、遥感及GIS与水文模型的关系等问题,建议通过建立和发展全球水循环观测网络、加强水文过程的机理研究、从理论的视角来构建多尺度水文模型、基于遥感和GIS技术开展不同尺度水文模型研究等方法来解决水文模型尺度的关键问题,进而利用不同尺度水文模型预测全球水循环变化趋势,更好地应对流域区域乃至全球的气候变化问题。