不同坡面径流调控措施的筛选试验研究

缺水与水土流失并存是制约黄土高原地区经济社会可持续发展的重要限制性因子,通过坡面径流调控手段消除水土流失动力,同步实现水土流失防治与雨水资源化,是解决上述问题的一个有效途径.本文利用人工降雨的模拟方法,以不同坡面径流调控与优化配置各种地表径流调控为主要研究内容,筛选出集成化、高效、低成本的坡面径流措施.     

红壤坡面侵蚀发生的临界条件

采用可移动式降雨侵蚀槽进行放水冲刷试验,研究了红壤坡面侵蚀产沙强度与坡面径流能耗的关系,并分析得到土壤侵蚀发生的临界平均径流能耗值.研究结果表明:运用能量守恒原理得出坡面径流能耗,在4种不同坡度条件下,径流能耗越大,坡面产沙强度也越大;在径流能耗相同的情况下,坡度越大,产沙强度越大;建立坡面产沙强度(Dr)与径流能耗(△E)之间的关系,两者存在良好的线性关系:Dr=2.842 5△E-15.172,可用此进行坡面产沙强度的估算;土壤侵蚀发生存在有一定的临界径流能耗,在试验研究的范围内,可得到红壤坡面侵蚀发生临界平均径流能耗为5.34J/min.     

长江上游坡耕地降雨径流蓄集利用效果评价

通过建立反映坡面降雨径流调控工程技术措施、拦截季节性降水、补充作物需水高峰期用水效果的综合评价指标体系,利用模糊多因素层次评价数学模型,对坡面降雨径流调控技术及其降雨径流蓄集和利用状况进行评价分析。计算结果表明,在具有季节性干旱缺水的坡耕地灌溉区域,在不同设计代表年份的降雨情况下均表现出良好的降雨径流蓄集利用效果。因此,通过修建雨水蓄集工程,实施坡面径流调控和水系的合理配置是很有必要的,同时也能为长江上游坡耕地整治与坡地高效生态农业的可持续发展提供科学依据和决策支持。     

浅谈小流域综合治理中径流调控技术的应用

坡面径流是导致陆地表土产生位移和搬运的主要动力,小流域综合治理的核心就是解决坡面径流的科学调配和合理利用的问题。为了探索径流调控在小流域综合治理中的应用,以山王河小流域综合治理工程为例,探讨坡耕地、坡式经济林等水土流失严重对象在治理中坡面径流调控技术的具体运用,通过调、蓄、用等一系列措施,形成径流调控网络,达到防治水土流失目标。     

公路弃土场坡面产流特征及过程模拟

公路弃土场坡面径流的模拟对流域水资源评价和道路侵蚀模型的构建均具有重要意义。通过不同雨强(0.6～2.79mm/min)的人工降雨试验,对不同坡度(19.4%～78.1%)弃土场坡面及坡度为30.6%的弃土场施工道路的坡面径流过程进行了研究。结果表明:在小雨强下(0.6mm/min)径流显著受到土壤干容重及小区坡度的影响,而随雨强的增加,坡度及土壤干容重对径流的影响逐渐被降雨所覆盖。使用Green-Ampt入渗模型可以较为准确地计算公路弃土场坡面径流,模型有效系数达0.975。     

前期土壤含水量对坡面产流产沙起始时间的影响

以水稻土为研究对象,采用室内降雨模拟试验方法,通过控制坡地不同的前期土壤含水量和坡面坡度,研究了3种降雨强度(I1≈0.6 mm/min,I2≈1.2 mm/min和I3≈3.0 mm/min)下水稻土的前期土壤含水量对坡面产流产沙起始时间的影响。结果表明,水稻土的土壤饱和含水量不随坡面坡度的变化而改变,而是维持一个常量;坡面坡度越小,幂函数对于前期土壤含水量与坡面产流产沙起始时间拟合的相关性越显著;前期土壤含水量在36.49%～50.93%时的水稻土最早发生水力侵蚀。研究成果可为湿润半湿润地区的水土资源管理提供基础理论依据。     

半干旱区径流调控工程抗旱性能与效益研究

以定西市安定区径流调控工程为研究对象,通过2003—2012年干旱状况、隔坡水平阶土壤水分和带状混交林草植被生长状况的观测,对径流调控工程抗旱性能及其生产效益进行了研究与评价。结果表明:在年均降水364.9 mm的中等干旱条件下,隔坡水平阶产流区紫花苜蓿地2 m土层土壤含水率为7.1%、蓄水区侧柏林地为6.6%,低于对照区的7.8%,紫花苜蓿产草量下降36.11%;在年均降雨474.5 mm的中等丰水条件下,产流区紫花苜蓿地土壤含水率提高到7.7%,蓄水区侧柏林地提高到7.8%,紫花苜蓿产量比正常年份增长13.9%,侧柏林新梢生长年均10 cm以上。隔坡水平阶径流泥沙被全部拦蓄,土壤增墒效果明显,社会经济效益显著。     

WEPP在黄土高原坡面径流调控中的适用性研究

针对黄土高原坡面降雨径流调控优化难以采用数学模型的情况,根据杨凌岭后降雨径流调控试验站部分降雨、产流、产沙观测资料,对WEPP 2006年坡面版应用于黄土高原坡面产流、产沙模拟计算的适用性进行了研究.结果表明:WEPP可对降雨径流调控措施下的径流量和产沙量进行模拟计算,但需对模型参数进行率定,并根据实测资料进行验证;WEPP对缓坡径流量和产沙量的模拟计算优于对陡坡的模拟计算,对裸地径流量和产沙量的模拟计算优于对径流调控措施(苜蓿地)的模拟计算,对径流量的模拟计算优于对产沙量的模拟计算.     

河道生态护坡漫流过程模拟及对降雨径流的影响分析

河道生态护坡技术可有效减少坡面水土流失,削弱降雨径流,保持坡面稳定性。采用坡面漫流与土壤入渗耦合模型模拟降雨径流过程,并分析不同坡比以及驳坎高度对该过程的影响。结果表明提高驳坎高度、减缓坡度可增加生态护坡拦截雨水效果,综合考虑各因素得到最优坡面形态,可显著延长径流峰值出现时间,减轻河道泄洪压力,科学指导工程实践。     

坡面调控措施下的水沙输出过程及减流减沙效应研究

为了了解坡面调控措施对其产流、产沙过程的减流减沙效应,通过坡面上方放水冲刷实验,研究不同放水流量下20聚流坑调控措施和裸地坡面产流、产沙过程以及径流携带泥沙的作用机制,运用起流时间、调控度、产流速率、输沙率定性指标阐明了调控坡面减流减沙效应,建立了次降雨输沙模数与径流量之间的水沙关系。本研究提出了"用水减沙比"概念与计算式,定性描述了调控措施拦截的径流量与减少的侵蚀量之间的复杂关系,揭示聚流坑工程措施在调控坡面径流的同时对侵蚀产沙的影响机制。     

Application of spatially varying storage capacity model for runoff parameterization in semi-arid catchment

This paper introduces the method of designation of water storage capacity for each grid cell within a catchment, which considers topography, vegetation and soil synthetically. For the purpose of hydrological process simulation in semi-arid regions, a spatially varying storage capacity (VSC) model was developed based on the spatial distribution of water storage capacity and the vertical hybrid runoff mechanism. To verify the applicability of the VSC model, both the VSC model and a hybrid runoff model were used to simulate daily runoff processes in the catchment upstream of the Dianzi hydrological station from 1973 to 1979. The results showed that the annual average Nash-Sutcliffe coefficient was 0.80 for the VSC model, and only 0.67 for the hybrid runoff model. The higher annual average Nash-Sutcliffe coefficient of the VSC model means that this hydrological model can better simulate daily runoff processes in semi-arid regions. Furthermore, as a distributed hydrological model, the VSC model can be applied in regional water resource management.     

"长治"工程对三峡入库泥沙特性变化影响研究

阐述了三峡水库以上流域的水土流失状况和影响入库沙量的主要因素。以长江干流及支流主要控制站的径流泥沙资料为基础，分析了自1989年实施“长治”工程以来入库水沙特性的变化，并对“长治”工程的效益进行了初步评价，得到寸滩、宜昌站径流泥沙来量减少、主要测站来沙量分配发生变化，主要是嘉陵江来水及来沙量减少的基本认识。同时探讨了减少三峡水库入库沙量的对策措施。     

黄河唐乃亥以上地区径流量变化分析

分析了黄河唐乃亥以上地区2002年以前径流的区域分布、各区间径流量年际和年内分配变化情况以及20世纪90年代以来年径流量减少的原因。分析指出，该地区多年径流量年际变化上游段大于下游段，近年来径流量减少主要是由于自然因素和人为因素造成的。     

水文过程对农业小流域氮素迁移的影响

以江西低丘红壤区农业小流域为研究对象,在自然降雨条件下对小流域内试验小区、上游灌渠和小流域出口径流中的氮素浓度进行监测,旨在从小区尺度和小流域尺度阐明农业小流域氮素流失与降雨和径流的关系。结果表明:在小区坡面流中,硝态氮浓度随降雨径流的变化趋势不明显,铵态氮和全氮浓度随降雨径流的增加呈先增加后降低的趋势;壤中流对硝态氮的流失有主要影响,而坡面流对全氮的流失作用不可忽视。小流域的氮素流失主要发生在4~6月,其间氮素NH4 -N、NO3--N和TN的流失量在上游干旱地灌渠分别占年流失量的74%、61%和62%;在小流域出口分别占年流失量的82%、70%和79%。年全氮流失量达43.8kg/hm2,占氮素施用量的22.6%。     

淮河正阳关以上主要控制站径流突变及原因分析

基于20世纪50年代以来正阳关以上主要控制站逐月实测径流资料及控制站以上雨量站逐月降水资料,采用Mann-Kendall趋势分析法、Mann-Kendall突变检验法和滑动t检验法,对其主要控制站径流进行趋势分析及突变检验,并对突变的影响因素进行分析.结果表明:50年代以来正阳关以上主要控制站径流均呈下降趋势,支流控制...     

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。     

标准小区和大型坡面径流场径流泥沙监测方法分析

通过对子午岭林区地未开垦及开垦后分布设的标准小区与大型坡面径流场所测定的径流，泥沙资料进行对比分析，提出在非林地的坡面上有标准小区观测资料建立的坡面土壤流失方程有局限性；在林地上，无论是标准小区，还是大型坡面径流场所测定的径流，泥沙量，均可作为有林小流域径流量和混沙量的参考值。另根据对大型坡面径流场，标准小区和小流域把口站所测定的径流量，泥沙量资料进行分析，认为利用标准小区所测定的非林地泥沙量可以     

乌江流域径流特征分析

依据乌江流域7个水文站56a的年径流资料,采用集中度(期)、Kendall和R/S等方法分析流域径流年内分配、趋势性等径流特征。结果表明:乌江流域径流年内分配极不均匀,径流近50a来总量呈不显著变化,具体表现为上下游不一致特点,且这一趋势状态在一定时间内具有正的持续性,研究成果可为流域梯级水库调度提供科学依据。     

城市地面产流的试验研究

采用室内模拟降雨试验，对各种城市地面，如土地面，草地，混凝土地面及其多种组合的产流特性作了系统试验，分析了降雨强度与历时，土壤湿度与密实度，地面覆盖，不透水面积比例与位置等因素对径流系数和产流过程的影响，为城市水文规律的研究和模拟计算了提供了可靠依据。     

关于降雨产流机制的几个问题的讨论

本文就当前国内外关于产流机制研究中的几个问题进行了讨论，提出了一些新的见解．这些问题是：特殊包气带的产流机制，产流机制的统一和转化，基本产流模式，地形坡度。土层各向异性及非饱和侧向流的作用等．