极端土地利用变化和降雨类型影响下洪水特征响应分析

为降低洪涝灾害影响、提高对洪水灾害的防御能力,评估极端土地利用变化和降雨类型对洪水特征的影响至关重要。基于分布式水文-土壤-植被模型DHSVM对浙江省汤浦水库上游流域20场洪水进行入库洪水建模,并采用模糊决策树法将洪水划分为快速洪水、短历时降雨洪水和长历时降雨洪水3种类型,研究极端土地利用和降雨类型对各类型洪水的特征指标影响。结果表明：DHSVM模型模拟效果较好,率定期和验证期各场次洪水纳什效率系数均值大于0.7。受区域内耕地面积影响,退耕还林和退耕还草对洪峰和洪量的消减作用皆小于2%。快速洪水的洪峰对下垫面变化最敏感,在退林还耕和城市扩张的极端土地利用变化下其洪峰平均增长率分别为12.87%和60.88%。下垫面变化对长历时降雨洪水的洪量影响最大,在退林还耕和城市扩张情境下其洪量平均增长率分别为10.48%和20.70%。城市扩张情景使得峰现时间平均提前2.10 h,降雨类型改变使得快速-短历时洪水开始时间平均延迟 3.63 h,洪峰减小34.73%;短历时-快速洪水开始时间平均提前7.11 h,洪峰增大22.87%。     

黄土高原流域土地利用变化的水土流失效应

本文以黄土高原中部的油河流域为例,利用3个不同时期的遥感影像分析了1977年以来的讷河流域的土地利用变化特征,在此基础上,选择年径流深度、年侵蚀模数、汛期径流深度、汛期侵蚀模数和枯季径流深度为水土流失过程参数,通过基于流域降水与水土流失过程各参数的统计回归模拟分析,区分出了降水和土地利用等地表属性变化分别导致的流域水土流失变化过程.研究结果认为:1980年以来,流域水土流失明显趋缓,以10年为尺度得出的平均值,径流深度减少了32.75mm,侵蚀模数减少了778t/km2.水土流失的变化主要是由地表属性变化引起的,降水量变化的贡献很小.耕地面积变化和地表属性变化引起的水土流失变化具有显著的相关性,坡耕地改梯田的农田水利建设可能是导致水土流失变化的主要原因.     

泾河流域土地利用/覆被变化对径流情势的影响

通过建立泾河流域SWAT分布式水文模型,重点模拟分析了河流径流情势对土地利用/覆被变化的响应,对比了不同气候条件及人类活动综合影响下研究区水文过程的变化。结果表明:1996年以前土地利用/覆被变化是影响水文过程的主要人类活动影响源,径流量年际变化平稳,属有小幅增加的正偏;年内影响以枯水季节为主,年内分配更趋均匀,径流集中度降低,集中期略有滞后,且趋于平稳;土地利用/覆被变化导致流域蒸散发量、冠层和落叶层截留量减小,入渗量增加,河川基流量和地表径流量相应增大,并在时域上耦合形成了水文过程的新变化;1996年以后,气候条件驱动下泾河年径流量呈现明显的增大趋势,人类活动亦从以土地利用/覆被变化为主转变为以人类水事活动为主的综合影响模式,且人类水事活动超过气候变化和土地利用/覆被变化成为影响水文过程变化的主因。     

小流域综合治理实施方案编制探讨

小流域综合治理是我国水土流失治理的重要手段之一。结合工作实践,总结了小流域综合治理实施方案的4大特点,即阶段深度要求、任务限定要求、措施布局要求及特色产业要求,并提出了实施方案编制过程中还需注意的选址不合理、治理方向偏离以及措施配置针对性不强等常见问题。针对该特点及问题,提出了做好小流域综合治理实施方案设计的相关建议,即做好前期策划,措施布局要形成体系,注重时效性和生态性等。     

大暴雨作用下黄土高原典型流域水土保持措施减沙效益研究

正确评估大暴雨条件下流域水土保持措施的减沙作用,可为科学揭示流域侵蚀产沙变化的驱动机理提供理论支撑。综合采用改进的水土保持成因分析法、林草植被减沙模型和分布式土壤侵蚀模型,对近10年大暴雨作用下4个典型流域的水土保持措施减沙作用进行了系统分析和研究。结果表明:佳芦河流域水土保持措施在"2012.7.27"大暴雨中减沙效益为65.4%;杏子河流域在"2013.7.12""2013.7.25"和"2013.7.27"三场连续降雨中,水土保持措施减沙效益分别为56.5%、40.7%和36.5%;西柳沟流域上游在"2016.8.17"大暴雨中,林草植被措施减沙效益达84.2%;岔巴沟流域在"2017.7.26"大暴雨中,水土保持措施减沙效益为79%。大暴雨作用下水土保持措施减沙效益明显,但遭遇连续极端降雨情况,水土保持减沙效益会降低。     

赣江流域气候和土地利用变化对蓝绿水的影响

采用标准化降水指数(SPI)确定赣江流域的典型年,基于SWAT模型,对典型年份赣江流域蓝绿水的时空分布进行了分析;设置多种气候与土地利用情景,定量分析了气候和土地利用变化对流域内蓝绿水的影响。结果表明:1972年、1998年和2014年分别为赣江流域的干旱年、湿润年和正常年;湿润年的蓝水量最为丰富,是干旱年的2.01倍,绿水量的变化相对稳定,干旱年绿水系数最高,是湿润年的1.44倍;土地利用变化对蓝绿水的时空分布影响较小;气候变化情景下蓝水量、绿水量分别增加了75.52mm和30.65mm,绿水系数减小了2.33%,共同变化情景下蓝绿水变化趋势与气候变化情景大致相同,表明气候变化对流域蓝绿水的影响较大。     

基于水库流域非点源防治的用地规划

水体富营养化的一个重要原因是非点源污染。相对于点源而言,非点源控制难度较大。试图从非点源防治的角度,采用线性规划模型进行流域用地规划。列举横岗水库流域的用地规划进行污源预测以及环境容量计量。具体思路如下:①预测流域污染物产生量;②计算流域内纳污水体环境容量,分配点源与非点源环境容量;③通过线性规划,确定各种土地利用类型的面积大小;④根据纳污水体位置以及用地现状,确定各种用地类型的相对位置。     

江西省“四型”小流域综合治理模式初探

以小流域为单元的水土流失综合治理和农业资源综合开发利用是促进当地经济社会可持续发展的有效途径和手段.传统的小流域综合治理模式已不适应生态文明新形势的发展和新常态的要求,“四型”(生态清洁型、生态安全型、生态经济型、生态旅游型)小流域建设在全社会的影响力逐渐提高.基于第一次全国水利普查江西省水土保持情况普查数据,以江西省水土保持区划成果为基础,介绍了“四型”小流域的治理对象、原则和主要措施,探讨了各三级区“四型”小流域建设的方向和重点,为全省水土保持生态建设和宏观决策,加快推进江西省及其他地区的生态文明建设提供了重要的参考和依据.     

红壤坡地不同类型梯田的水土保持效应

应用江西省水土保持生态科技园红壤坡地不同类型梯田小区的观测资料,对不同类型梯田的水土保持效应和柑橘生长情况进行分析。分析结果表明:梯壁植草能大大提高梯田的蓄水保土效益和柑橘产量。从蓄水效益来看,采取“前埂后沟+梯壁植草”方式的水平梯田与外斜式梯田相比,其蓄水效益提高81.4%;从保土效益来看,采取“前埂后沟+梯壁植草”方式的水平梯田与梯壁不植草的对照水平梯田相比,其保土效益提高98.2%;从柑橘产量来看,外斜式梯田与采取标准方式的梯田相比,其产量提高45%;不同类型梯田水土流失量与柑橘产量不一致,这表明作物产量不仅与水土流失量有关,而且与农业技术措施关系密切。     

不同土地利用/覆被条件下松嫩盆地降水入渗补给量研究

土地利用/覆被条件是降水入渗补给量的主要影响因素,近10年来松嫩盆地土地利用/覆被变化显著.本次研究采WetSpass模型计算土地利用/覆被条件不同对降水入渗补给量的影响.定性分析不同土地利用/覆被类型的转化对降水入渗补给量的影响,并计算1995～2005这10年间,松嫩盆地的土地利用/覆被条件变化对其年均降水入渗补给...     

雨强和土地利用对豫西南山区氮磷流失的影响

为了掌握雨强和土地利用方式对丹江口水库水源区养分流失的影响,通过室内人工模拟降雨试验,对从豫西南山区采集的5种常见土地利用类型的表层土壤,开展了6种雨强下TN(总氮)、TP(总磷)的流失规律研究。结果表明:1地表产流中,雨强对TN的平均含量影响显著,雨强大于1.0 mm/min时才会对TP的含量产生影响;不同用地产生的泥沙中,雨强大于等于3.0 mm/min时才会对TN、TP的含量产生显著影响。2土地类型对TN、TP的流失量也有极大的影响,乔木林、灌草地因其具有较坡耕地、梯田与荒草地更好的土壤结构,TN、TP的流失量相对较少,但前两者之间与后三者之间的差异不大。3对径流中TN、TP的含量与雨强作回归分析,除乔木林地和灌草地略有不同外,其他各用地类均为对数拟合的效果最差,多项式拟合的决定系数较高;不同用地产沙中TN、TP含量与雨强的关系,均以多项式拟合的效果为最好。     

土地利用及降雨和气温变化对生态流量的影响研究

针对降雨量、气温和土地利用变化对生态流量的影响开展定量研究。以云龙水库流域为研究对象,采用SWAT模型和改进的Tennant法,定量分析了土地利用和降雨量、气温对月尺度生态流量过程的影响。研究结果表明：2008-2018年云龙水库流域内水域和建设用地面积有较大幅度的增加,使流域月平均生态流量和生态流量峰值均有一定程度的增大。经计算,流域水域和建设用地面积的增长率分别为950%、100%,累计年生态流量增加了7.82 m³/s;生态流量与降雨量和气温关系密切,其与降雨量呈正相关,与气温呈负相关,相较于气温,降雨量对生态流量的影响更大;在相同变幅下,降雨量增加比减少对生态流量产生的影响更大,气温下降比上升导致的生态流量变化更大。经计算,降雨量变幅分别为10%和-10%时,相应的生态流量变化量分别为+0.061 7和-0.057 0 m³/s,气温变幅分别为1 ℃和-1 ℃时,相应的生态流量变化量分别为-0.015 1和+0.019 3 m³/s。综上所述,降雨、气温和土地利用变化对生态流量的影响均较为显著。     

海南岛土地利用及产水量时空变化模拟EI北大核心CSCD

采用InVEST模型的产水模块研究海南岛1995—2015年的产水量时空变化,同时基于FLUS模型利用1995年与2015年两期的土地利用数据及自然、交通和社会因子,模拟2035年海南岛不同情景的土地利用变化及其对产水功能的影响。结果表明:1995—2015年海南岛城镇化加剧导致建设用地增加,增加的建设用地主要来源于林地和耕地的转换;1995—2015年海南岛产水量处于增长状态,产水深度总体呈现出东北部高、西南部低的空间分布格局;2035年自然发展情景下海南岛仍延续快速城镇化的发展速度,建设用地将增加36.7%,由此导致海南岛产水量较2015年增长0.67%;生态空间保护情景下的产水量增长率为-0.21%,实施生态保护措施可以很好地抑制产水量的增加,能够降低洪涝风险,保障海南岛生态系统产水功能。     

水土保持用水的调节问题

为了调节人类水土保持活动对河川径流的减少作用,在分析水土保持用水影响因素的基础上,提出了从调控生态建设目标、调节生物措施与工程措施的比例、合理选用树种、草种及配置模式等减少水土保持用水量的途径.同时为了激励当地农民减少水土保持用水量,增加流域产水量,需要制定相应政策,对保证供给生产及生活用水的流域内农民实行经济补偿.     

基于时序特征的黄河三角洲土地覆盖动态及驱动力分析

综合不同土地利用类型的Landsat影像时序特征和面向对象分割方法,分析1985-2018年现代黄河三角洲土地覆盖时空特征,探讨土地覆盖变化的驱动机制。结果表明:1985-2018年间研究区天然湿地面积大幅减少,共减少9.9847×104 hm²,其中沼泽和草甸湿地面积减少尤为明显,而人工湿地面积则逐年增加,年平均增加率达54.66%,主要是盐田养殖场和水稻种植面积的增大;社会经济因素对研究区土地覆盖的影响程度高于水文因素;输沙量是影响研究区土地覆盖变化的主要水文因素,实测径流量的减少进一步导致天然湿地向旱地类型转化;人口和GDP变化对人工湿地面积增加的正相关作用比较显著,而天然湿地面积的减少则与该两个指标的负相关关系比较明显。     

基于水动力模型的土地利用格局对流域雨洪过程的影响研究

为了定量分析不同土地利用对流域雨洪过程的影响,建立流域雨洪水动力数值模型,模拟了王茂沟流域不同土地利用情景方案的地表径流过程,对比流域洪峰流量削减程度。结果表明：在重现期为2、10、50、100 a一遇降雨条件下,对于不同土地利用情景方案,林地的位置对径流量影响较大;林地位于流域坡面下部时,对洪峰流量的削减作用最大;降雨重现期越长,林地位于流域坡面下部的削峰效果越好。该研究结果在优化流域内土地利用方案规划等方面具有重要意义。     

呼伦湖水系土地利用变化的水文水资源效应分析

本文基于呼伦湖水系1986年和2005年两期土地利用数据,1966～2005年的气象数据和水文数据。采用降水频率分析方法、统计相关分析方法研究了1986～2005年期间土地利用、覆被变化对水文水资源的影响。     

紫色土区土地利用类型与降水变化对水土流失的影响

以川中丘陵区鹤鸣观小流域及其3个试验小区2个试验阶段（1983-1986年,1989-2000年）为研究对象,分析了不同土地利用类型水土流失特征、径流侵蚀对降水变化的响应及小流域综合治理后的效益。结果表明:对于第一阶段,不同雨强下的径流深变化依次是荒地＞草地＞坡耕地;侵蚀模数的变化依次为坡耕地＞荒地＞草地。对于第二阶段,其径流深变化依次是梯地＞草地＞林地;侵蚀模数的变化依次为梯地＞草地＞林地。荒地、低覆盖草地、坡耕地径流量、侵蚀量与降水变量相关系数较高,土壤侵蚀主要受降水变化影响。林地、高覆盖草地、梯地径流量、侵蚀与降水变量的相关系数较小且没有显著性,可能是植被覆盖、土壤特性对减缓径流和侵蚀过程具有重要作用,说明土地利用/覆被变化具有明显分异的水土流失效应。由于水土保持综合治理的作用,1990-2004年小流域多年平均径流量比1985-1989年多年平均径流量减少30.67%,多年平均输沙量减少91.29%,多年平均含沙量减少76.05%。     

参地水土保持及可持续利用

人参从栽培到收获的６年时间内需换床一次，参后地在３０～４０年内不能重复利用，以免造成严重水土流失。其整地、晒地期由于土地失去了原有植被的保护，管理期间面积占参地２０％～２５％的作业道要承受整个参地的降水量，参后弃地土质疏散、表土裸露，在这三个不同阶段均需来取相应的水土保持措施，防止水土流失。