模拟降雨条件下径流侵蚀力与地貌特征的动态响应关系

本文通过模拟降雨模型试验,用高精度摄影测量、GIS技术和分形理论,对不同雨强条件下小流域模型次降雨径流侵蚀力和地貌形态分形维数变化及其动态响应关系进行了研究。结果表明,基于次降雨洪峰流量模数和径流深乘积的流域尺度径流侵蚀力量化方法揭示了径流的做功效率;大雨强的次降雨径流侵蚀力明显高于小雨强,不同雨强的次降雨径流侵蚀力随模拟降雨场次增加均呈现较为相似的变化趋势;小流域模型历经25场模拟降雨,地貌形态趋于复杂化,地貌形态分形维数呈波动增加趋势;小流域模型地貌形态分形维数的所处取值范围对于相同降雨条件下次降雨径流侵蚀力变化趋势具有决定性影响。本研究揭示了地貌形态特征与次降雨径流侵蚀力空间变异定量作用关系,提高了流域尺度土壤侵蚀预报模型精度和适用性。     

十大孔兑暴雨洪水产输沙关系初探——以西柳沟为例

黄河上游十大孔兑暴雨洪水引发的水土流失及洪涝泥沙灾害是当地的主要环境问题。利用实测水沙资料,建立该地区洪水过程产沙量与降雨径流指标、流量与含沙量的经验关系,并探讨了这些关系的成因。结果表明:一次洪水过程的产沙量可以表示为降雨强度或径流深的幂函数,幂指数大于1;一次洪水过程流量和含沙量呈逆时针绳套曲线关系,含沙量可以表示为流量的幂函数,幂指数小于1。掌握该地区的水沙关系和规律,可为模拟该地区降雨径流产输沙过程,控制和预防流域水土流失和洪水泥沙灾害提供一定的基础。     

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。     

水塘系统对农业流域水资源调控的定量化研究

本文以一个典型农业小流域为对象，定量化研究水塘系统对流域因作物需水引起的水资源短缺的调控功能。结果表明，六岔河流域的水塘系统蓄水容量6.72万m3，在不同水文年均能有效地调控流域水资源的时空分布，满足作物生长需求。六岔河流域的多数降雨径流被水塘系统截留，减少流域径流输出；在连续流过程中，流域径流峰值急剧降低。水塘系统能够截留日降雨强度为144mm降雨产生径流的90%，径流峰值大大降低。由此说明水塘系统是雨水资源可持续利用的一种有效方法。     

五华河流域水土保持与河流泥沙变化分析

土壤被侵蚀后，经暴雨径流的搬运进入河流，导致水土流失并形成河流泥沙；河流泥沙的变化，与流域内的水土保持状况有着密切的联系。通过分析五华河流域的降雨、径流、泥沙等水沙对应关系，重点分析该流域内水土流失治理工作前后的水沙变化情况及变化规律，建立流域年径流产沙关系，分析流域的水土保持减沙效益。     

黄土坡面径流侵蚀泥沙的空间动态及其尺度关系

为认识近自然非治理状态下坡面系统径流侵蚀输沙的空间变化及其尺度关系,以黄土高原丘陵沟壑区团山沟集水区为例,筛选28次全坡面径流侵蚀产沙事件,选取或构建8类径流参量,建立了基于事件的尺度间的水沙关系,对径流泥沙动态进行量化描述。研究结果表明,输沙模数、平均及最大含沙量均在全坡面尺度达到最大值,变异系数则达到最小值。坡面土壤侵蚀防治应重点控制侵蚀能量的增长,改善侵蚀泥沙的输移条件,实现坡面系统的低输出平衡。     

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。     

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。     

渠江州河流域汇流输沙过程模拟研究

嘉陵江为三峡入库含沙量最大的河流 ,在长江上游各支流中居首位。支流渠江位于大巴山暴雨区 ,为含沙量较高的支流 ,其来沙量占北碚站比例较大。因此 ,在嘉陵江流域水土保持对三峡工程来沙影响研究中 ,选定水沙来量较大的渠江作为重点研究对象之一。流域中泥沙来量及其在出口断面的时程分配较为复杂 ,主要与泥沙来源和水流挟沙能力等有关。根据渠江流域降雨、地形、地质特点 ,选定合适的泥沙释放函数 ,结合现行流域降雨径流预报方案 ,建立起渠江州河流域产水、汇水汇沙模型。模型具有概念明确 ,能结合流域降雨径流预报方案等特点。水沙过程检验预报表明 ,能够较好地模拟洪水及其含沙量过程     

紫色土丘陵区不同土地利用类型小流域氮素流失规律初探

摘要： 以紫色土丘陵区3个土地利用类型各异的小流域为研究对象,监测了20场自然降雨侵蚀下径流氮素的流失 过程,旨在为流域尺度养分流失预测模型的发展与校正提供依据。结果表明,次降雨过程中硝态氮的流失浓度随 着流量的增加而降低,峰值流量处浓度一般达到最低;此后,随着流量的减小,硝态氮的流失浓度又呈现增加趋 势。铵态氮流失过程表现为波浪形变化,径流初期其流失浓度一般较高,随着时间的延长逐渐降低并趋于稳定。 硝态氮是紫色土小流域氮素流失的主要形式,其占到径流无机氮流失的50%~97%。单一农田土地利用将导致流 域     

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。     

泥沙淤积对公路黄土坝式路堤的影响研究

为了研究泥沙淤积对公路黄土坝式路堤的影响,根据坝式路堤实际情况,考虑泥沙危害和来源,综合考虑水域面积内及分水岭内降雨径流的入库量,得出径流深及最终年入库量,由此得出坡面产沙量。工程实例计算结果表明:由于没有径流,泥沙主要来源是降雨引起的侵蚀跟随地上径流而流进库区;分析了三种泥沙淤积对坝式路堤影响的情况,根据入库量计算出产沙量,得到每年入库的泥沙体积,并计算出泥沙淤积总量及有效库容;经过若干年的泥沙淤积,库区的有效库容仅剩设计库容的20%左右。     

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.     

流域植被对减缓土壤侵蚀作用的实验研究

根据河北省邢台市西部山区两个小流域实验站的水文泥沙监测资料,对不同流域在不同植被情况下,流域植被对减缓土壤侵蚀的作用进行分析,阐明流域植被对年输沙模数、地表径流含沙量以及次暴雨对输沙模数的影响等,结果表明,较好的流域植被对涵养水源、控制土壤侵蚀起重要作用。     

侵蚀泥沙颗粒中137Cs的含量特征及其示踪意义

通过对黄土丘陵区典型小流域—燕沟的林地、坡耕地与沟口洪水泥沙的颗粒组成分析 ,发现其颗粒组成有明显的差异 ,表明该研究区在侵蚀过程中发生了一定程度的颗粒分选 ,而在泥沙输移过程中颗粒分选不明显 ,在应用1 37Cs示踪流域侵蚀速率或利用沟口泥沙推算流域侵蚀模数时应适当进行颗粒校正。通过对坝地沉积泥沙1 37Cs含量进行分析 ,结果表明 ,1 37Cs含量、沉积厚度与次降雨侵蚀强度、侵蚀类型之间存在密切关系 ,同时运用沉积样中核素含量特征可望解决流域尺度坡面侵蚀与沟谷侵蚀的比重关系这一研究难题。     

三峡库区小流域降雨入渗和产流产沙特征试验研究

三峡库区暴雨集中,历时短,强度大,是造成土壤侵蚀的重要因素。为开展对三峡库区小流域降雨入渗和产流产沙特征研究,通过建立三峡库区小流域微缩模型,分别实施降雨强度为60,90,120 mm/h的3场人工模拟降雨,对小流域模型降雨入渗规律和径流侵蚀过程进行了分析。研究结果表明:径流量均随降雨强度的增加而增加,而降雨强度增加入渗的作用仅在一定范围内是有效的;随着降雨的进行,产流强度和入渗率都趋于稳定状态,入渗率服从对数函数规律,产流强度呈幂函数变化;3场降雨中累计产沙量和累计径流量的关系均满足幂函数形式,含沙量和侵蚀量之间呈较好的线性关系。该研究成果可为这一区域的水土流失防治提供重要的科学依据。     

降雨时空分布量化及其在洪水过程分类中的应用

洪水过程是水利工程运行管理、防洪调度决策的重要依据,降雨的空间分布和降雨雨型是影响洪水过程形成的主要驱动因素。本文旨在采用描述降雨时空分布的量化指标,分析降雨时空分布特征与洪水过程的联系,探索量化指标在洪水过程分类中的应用。基于大清河流域北支紫荆关和南支阜平流域68场降雨洪水资料,计算了降雨一、二阶空间矩和一、二阶时间矩,分析了降雨时空分布特征对洪水过程线形状的影响,依据降雨时空特征信息采用K-medoids聚类分析法对洪水分类。结果表明：采用的降雨时空分布量化指标能够准确刻画两个流域的降雨中心空间分布和降雨雨峰时间分布。基于降雨时空特征指标的洪水聚类分析得到的不同洪水类型特征显著,两个流域的洪水主要有3种代表性类型,即尖瘦型、多洪峰长历时型和矮胖型洪水过程。研究结果验证了仅将降雨时空分布特征作为洪水分类依据的可行性,展示了其应用于流域洪水过程分类的潜力,降低了传统洪水过程分类方法对洪水数据的依赖性。本研究可为分析流域洪水形成过程的驱动因素、预测无资料流域洪水类型及揭示流域产汇流机理等提供科学依据。     

乌兰木伦河流域暴雨产沙分析研究

乌兰木伦河流域位于沙粗沙地区，其产流，产沙变化具有独特的规律。本文用考虑雨强时空分布的超渗产流模型及胜前期影响雨量为参数分别就涨水、落水段的含沙星 与流量关系的流域沙经验模型以计算产流量和产沙量，效果良好，基本满足实用要求，具有生价值，也可应用于同类流域。     

Experimental Study on Slope Runoff,Erosion and Sediment under Different Vegetation Types

The relationships between precipitation, vegetation and erosion are important yet unresolved issues in the field of earth surface processes. Vegetation plays an important role in controlling soil erosion. Through field simulated rainfall experiments, we analyzed the characteristics, regulation of, and correlation among the slope rainfall-infiltration-runoff, erosion and sediment under different vegetation types. The results showed that the forest effectively improved soil structure, had stronger runoff and sediment regulation and was influenced less by rainfall intensity than those under other vegetative conditions. In addition, the efficiency and pattern of the regulation of runoff and sediment varied with vegetation types as did the mechanism of action. The soil and water conservation function of forest was water storage and sediment reduction by plant root systems to reduce erosion power, increase infiltration, decrease runoff and reduce flow speed. The function of grassland was direct sediment interception based on surface vegetation canopy for runoff and sediment regulation. The root contribution to runoff and sediment reduction was relatively greater than the shoot contribution under forest conditions, whereas, the effect of shoots and roots on soil loss was almost equivalent under grassland conditions. The different spatial structures of vegetation affected runoff and sediment regulation in different ways, and plant root systems were crucial for soil and water conservation. The cumulative sediment yield of the slopes increased as a statistically significant power function of cumulative runoff. The coefficient and curve shape of function were dependent on vegetation type, soil properties, rainfall intensity and surface roughness. The process of slope runoff and sediment was divided into development, active and stable stages. These stages correlated with each other to constitute a complete rainfall-runoff and erosion-sediment process, which exhibited their own features at each stage. This study furthers understanding of the relationships between vegetation, soil erosion and precipitation.     

昆明市松华坝水源区小流域土壤侵蚀分析

以1993-2009年松华坝水源区及昆明市的气象资料、2009年土地利用资料、第二次全国土壤普查资料、水源区牧羊河小流域的径流和泥沙观测资料为基础,用SWAT模型模拟分析了牧羊流域土壤侵蚀的空间差异。结果表明：牧羊河小流域输沙在年际上表现为与年降水量和输沙量峰谷变化具有较好的一致性,在年内表现出,输沙主要集中在6-9月;空间上牧羊河土壤侵蚀模数多年平均值介于21.4~4 586.5 t/(km²·a),且以中轻度为主,土壤侵蚀模数的空间变化与土地利用类型和地形坡度密切相关;土壤侵蚀模数与降水在年际变化上有较好的一致性。这一研究可为水源区土壤侵蚀空间分布的掌握和估算,以及制定有针对性的水土保持措施提供重要的理论依据。