Evaluation of the SCS-CN-Based Model Incorporating Antecedent Moisture

Using a large set of rainfall-runoff data from 234 small to large watersheds from USA, this paper evaluates the modified version of the [Mishra, S. K. and Singh, V. P., 2002a, SCS-CN-based hydrologic simulation package, in V. P. Singh and D. K. Frevert (eds), Mathematical Models in Small Watershed Hydrology, Water Resources Publications, Chap. 13, pp. 391–464] (MS) model which is based on the Soil Conservation Service Curve Number (SCS-CN) methodology and incorporates the antecedent moisture in direct surface runoff computations. Comparison with the existing SCS-CN method using the t-test and the ranking-based grading shows that the modified MS model performs far better than the existing SCS-CN model.     

An Improved I a S Relation Incorporating Antecedent Moisture in SCS-CN Methodology

Employing a large dataset of 84 small watersheds (area = 0.17 to 71.99 ha) of U.S.A., this paper investigates a number of initial abstraction (I _a )-potential maximum retention (S) relations incorporating antecedent moisture (M) as a function of antecedent precipitation (P ₅), and finally suggests an improved relation for use in the popular Soil Conservation Service Curve Number (SCS-CN) methodology for determination of direct runoff from given rainfall. The improved performance of the incorporated M = α and I _a = λ S ²/(S + M) relations, where λ is the initial abstraction coefficient, in the SCS-CN methodology exhibits the dependence of I _a on M, which is close to reality; the larger the M, the lesser will be I _a , and vice versa. Such incorporation obviates sudden jumps in the curve number variation with antecedent moisture condition, an unreasonable and undesirable feature of the existing SCS-CN model.     

流域初始状态对环境同位素法划分流量的影响

在使用同位素示踪剂划分流量时,流域初始状态会对事件水和事件前水分割产生影响。为研究流域初始状态对环境同位素法划分流量的影响,以和睦桥流域2015—2016年间4场降雨事件为研究对象,根据稳定同位素含量(δ¹⁸O)确定其在流域出口断面径流的不同水源组成比例,着重分析流域不同初始流量和前期土壤含水量对流量过程线划分的影响。结果表明:流域出口径流总量中事件前水占优,洪峰流量以事件水为主;流域不同初始状态下同位素分割结果不同,表明该流域存在多种产流机制,流域初始流量与总径流系数及事件水贡献比例呈负相关;前期土壤含水量与事件水贡献比例的影响模式复杂多变,但在前期土壤含水量较高或前期降雨较多的情况下,总径流中事件水贡献比例将降低。     

陕西王东沟小流域野外土壤入渗试验研究

以野外土壤入渗试验为依据，利用时域反射仪进行了土壤水分动态变化的观测，并分析了积水入渗过程中土壤水分的动态变化规津及停渗后土壤水分再分布规律。结果表明：野外土壤积水入渗过程中，土体内任—埋深处士壤含水率的变化一般经历稳定不变、缓慢上升、急剧上升和再稳定4个阶段，不同土地利用类型的土壤每一阶段听经历的时间长短不同；积水深度越大，土壤剖面含水率、入渗量变化越明显，湿润锋的推移也越快；停渗后土壤水分再分布规律表现为表层0～10cm土壤含水率急剧减小，10～70cm土壤含水率开始呈增大趋势，然后再逐渐减小，70cm以下的土壤含水率略有变化。     

用科学发展观的思路探索小流域治理

总结了广灵县牛口峪小流域水土流失的治理过程,包括规划、治理模式的选定和治理的成果和效益,介绍了所创建的小流域治理科学管理系统,它们是：计划管理系统、组织机构系统、治理施工系统、物资供应系统、资料信息系统、管理监督系统。     

近40年来唐河上游降水-径流变化及原因探讨

以海河水系唐河上游流域为研究对象,根据1960年-2002年流域的降水及实测径流资料,利用肯德尔秩次相关法和双累积曲线,分析了年降水、年径流和降水-径流关系的变化趋势.结果表明,降水量不存在明显变化趋势,而径流量存在明显的下降趋势.整个降水-径流系列可以划分为三个阶段:1960年-1978年,1979年-1995年,1996年-2002年,三个阶段的降水-径流相关系数依次减少,降水-径流相关性减弱.此外,从流域内土地利用类型变化、水利工程建设、地下水资源开发利用状况等几个方面对流域降水-径流变化原因进行了初步分析与评价.     

松嫩流域98洪水与水土保持的关系调查

今年汛期，由于嫩江流域的几条支流发生大洪水，导致松嫩于流水位持续居高，江河横溢，泛滥成灾，通过考察，分析了洪涝灾害，论述了水土流失造成生态环境恶化、加剧了洪涝灾害程度。说明了水土保持在防洪减灾中的重大作用。得出结论：解决水土流失问题，做好水土保持工作，是不容忽视的防洪和减少泥沙淤积江河的根本措施，并对今后水土荼提出了建议。     

别斯哈勒马克沟小流域治理模式

别斯哈勒马克沟小流域综合治理集合了自然生态、社会经济等多方面的因素,从人工治理结合生态修复,采用层层设防、拦蓄截排的治理模式,取得了显著的生态、经济、社会效益。     

蓄水容量曲线设定分布式霍顿模型土壤含水量初值

分布式水文模型对土壤含水量的空间描述能力对土壤墒情模拟、分布式输出等具有重要的意义。但分布式水文模型的土壤含水量空间分布计算,需耗费大量的计算资源。为了提高分布式模型的计算效率,从定性的理论分析和定量的数据比对2个方面,证明蓄水容量曲线和分布式模型中逐单元土壤含水量序列的相关关系,并建立了二者之间的转换公式,据此可以将面平均的土壤含水量转换为空间分布的土壤含水量。用离散蓄水容量曲线法设置分布式模型的土壤含水量初值,并与传统模型预热法进行比较,结果表明两种方法得到的土壤含水量空间分布总体趋势完全一致,次洪模拟效果相同,并且节省了大量的计算资源,极大地提高了分布式模型的计算效率。     

土壤水分特征曲线试验研究

土壤水分特征曲线是表征土壤中水的含量与势能之间的关系,是研究包气带土壤水分的保持和运移所用到的基本特性曲线。现通过试验,分析了不同条件下不同剖面层次的土壤水分特征曲线的差异,验证了基于不完全分形理论的土壤水分特征曲线模型,并对模型中的参数进行求解。     

溃坝后果综合评价模型特性分析及适用性研究

溃坝后果评价是计算大坝风险的核心内容之一,溃坝损失后果评估是否准确直接关系到大坝风险度的大小。溃坝后果评价是一件复杂繁琐且系统性工作,需要将生命损失、经济损失、环境影响和社会影响等4个方面的评估结果进行综合。随着数学理论发展,线性加权综合评价、模糊数学综合评价、物元综合评价、灰色关联度综合评价、主成分分析综合评价等成为常见综合评价模型。而每种模型方法各有特点,实际适用性效果各异。就常见的5种综合评价模型,以江西省5座水库溃坝后果评价为例,对5种评价模型计算特性和结果进行了比较分析,获得了每种方法使用技术要点,并得出在对多座水库的溃坝后果严重程度评估排序时,线性加权综合评价模型应用效果最为可靠,其次推荐采用物元综合评价模型的结论。     

龙门山区小流域降雨产流数值模拟研究

龙门山区小流域常由暴雨引发山洪泥石流等灾害,但由于数据的缺乏而无法明确其产流机制及发展过程.本文选取四川省龙溪河地区的山区小流域碱坪沟作为研究区域,利用基于物理概念的模型InHM对该流域的降雨产流过程进行分析.与实测流量数据的比较表明该模型在碱坪沟流域有较好的适用性.基于模拟结果分析了该流域土壤含水率以及地表/地下交换水量(入渗/出渗)在产流过程中的分布特征,结果表明:(1)土壤含水率以及地表/地下交换水量(入渗/出渗)在流域内不同位置分布不均匀;(2)在河道周边,Dunne产流机制占主要地位;(3)出渗常发生在河道周边;(4)流域内存在地下径流,且在总径流中占较大比例.该研究证实了InHM模型在西部山区小流域水文模拟中的适用性,也加深了对碱坪沟流域产流机制的了解,进而有助于明确该地区山洪泥石流灾害的产生机制.     

Field Applicability of the SCS-CN-Based Mishra–Singh General Model and its Variants

The general soil conservation service curve number (SCS-CN)-based Mishra and Singh (Mishra and Singh, 1999, J. Hydrologic. Eng. ASCE, 4(3), 257–264) model and its eight variants were investigated for their field applicability using a large set of rainfall-runoff events, derived from a number of U.S. watersheds varying in size from 0.3 to 30351.5 ha, grouped into five classes based on the rainfall magnitude. The analysis based on the goodness of fit criteria of root mean square error (RMSE) and error in computed and observed mean runoff revealed that the performance of the existing version of the SCS-CN method was significantly poorer than that of all the model variants on all the five data sets with rainfall 38.1 mm. The existing version showed a consistently improved performance on the data with increasing rainfall amount, but greater than 38.1 mm. The one-parameter modified SCS-CN method (a = 0.5 and = a median value) performed significantly better than the existing one on all the data sets, but far better on rainfall data less than 2 inches. Finally, the former with = 0 was recommended for routine field applications to any data set.     

Evaluation of Non-point Source Loads in the Reservoir Watershed using the GIS/GPS/RS Information Technologies and Numerical Models

Abstract

One of the recent concerns of reservoir eutrophication issues focuses on a fast assessment of the non-point sources pollution impact. It frequently requires an initial evaluation of the land use pattern and the reservoir assimilative capacity. This information is useful for estimating the non-point source loads, assessing the proper uses of natural resources in the watershed, and generating the essential control strategies when required. To achieve this goal, the state-of-the-art 3S information technologies, which properly integrates the skills of geographic information system (GIS), global positioning system (GPS) and remote sensing (RS), is viewed as an integrated means for reservoir land use assessment and watershed management. Substantial efforts in this study are placed upon identifying seven types of land use patterns in the watershed of the Tseng-Wen Reservoir in Southern Taiwan, which would directly assist in the required estimation of non-point sources pollution impact. With the aid of SPOT satellite images, Erdas Imagine⁰ image processing system, and ArcView⁰ GIS, the numerical model based on the export coefficient method yields an estimation of non-point source loads on a yearly basis with respect to four target constituents. These constituents of interest consist of total phosphorus (TP), total nitrogen (TN), biochemical oxygen demand (BOD), and total suspended solid (TSS). The analysis of assimilative capacity of the Tseng-Wen Reservoir based on various types of numerical models is also included for the evaluation of the eutrophication issue. Advanced management strategies with regard to the proper use of assimilative capacity of the Tseng-Wen Reservoir and the land resources in the watershed are then discussed in terms of three classified impact levels of non-point sources in the watershed. The methodology is proved practical, promising, and effective for assessing the eutrophication issue in the reservoir watershed within a short period of time     

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。     

纸坊沟流域水土流失综合治理减沙效益评价

根据纸坊沟流域土壤侵蚀制图和多年径流泥沙观测资料 ,在阐明该流域土壤侵蚀特征的基础上 ,对比分析了“六五”、“七五”、“八五”和“九五”各治理期间流域输沙量的变化 ,重点定量评价了‘八五’和‘九五’期间降雨衰减影响和综合治理影响在流域输沙量减少中的作用。降雨衰减影响占 1 3;而综合治理影响占 2 3。     

流域管理中的几个新理念及其实践应用

分析阐述了传统水土保持工作面临的问题,结合黄土高原流域管理的成功实践,介绍了提高流域管理成效的综合流域管理,可持续替代生计、参与式、部门协作几个新的流域管理理念及其在实践中如何应用,以期推动这些理念能在流域管理实践中运用,提升流域管理成效。     

第二松花江流域平原区浅层地下水脆弱性时变特征分析

以第二松花江流域平原区为研究区,选择了地下水埋深、净补给量、含水层介质、土壤介质、地形坡度、包气带影响、渗透系数7个指标,运用DRASTIC评价方法对浅层地下水脆弱性进行了评价,进一步分析了地下水脆弱性评价结果的影响因素。结果表明:(1)地下水脆弱性分区在整体上具有空间分带特征性,并与地貌分区具有良好的一致性,其中河谷平原区由于地下水埋藏较浅,地下水脆弱性较高,污染风险大;(2)受地下水位变动以及净补给量的影响,具体地段的地下水脆弱性等级也具有较为明显的年际与年内变化特征,但整体区域上的地下水脆弱性的相对级别仍受地貌格局的控制。在开展区域地下水脆弱性评价时,应注意选择具有代表性的时段数据进行评价。     

基于GIS的粤北青莲水流域水土流失成因分析

随着人类社会经济活动的加强,水土流失有持续恶化趋势,青莲水流域内土壤肥力下降,河道泥沙淤积,影响河流行洪安全。本文选用通用土壤流失方程,利用ArcGIS的空间叠加分析等功能,分别计算分析研究区内与土壤侵蚀相关的降雨、土壤、植被、地形、土地利用等因子,经叠加分析后生成流域水土流失现状图。结果表明,地形地貌因子和土地利用因子是影响流域水土流失的关键因子,研究结果可为广东省中小流域治理提供水土保持方面的理论支撑。     

非饱和高液限土土-水特性试验研究

为研究非饱和高液限土土-水特性及其不同条件下土-水特性试验的适用性,分别采用滤纸法、非饱和土固结仪法和现场试验法对公路边坡工程中非饱和高液限土进行测量土-水特征曲线的试验研究。结果表明:滤纸法测得的土-水特征曲线与室内方法存在差距,大部分在室内测得土-水特征曲线的回滞圈内,对曲线进行拟合得到含水率与基质吸力对数呈线性关系;室内非饱和土固结仪法试验得到的土-水特征曲线出现滞回效应,曲线利用VG模型可较好地拟合;现场监测得到的土-水特征曲线(SWCC)与室内试验方法的结果存在差距,但大部分在吸湿曲线和脱湿曲线之间,更接近吸湿曲线,曲线受土体上覆应力影响,上覆应力越大曲线越陡,且基质吸力与含水率成负相关,二者不存在滞后现象,曲线可利用线性函数较好地拟合。