雨强和地表糙度对坡面微地形及侵蚀的影响

地表糙度是影响坡面侵蚀产沙的重要因素之一,以往研究多关注糙度对坡面产流产沙特征的影响,而较少关注不同糙度条件下坡面微地形变化和侵蚀产沙的关系。通过人工模拟降雨试验,结合Photoscan技术研究了不同雨强和地表糙度对坡面微地形及产流产沙的影响。结果表明:在试验条件下,降雨后光滑坡面和粗糙坡面4个微地形因子(地表糙度、地形起伏度、地表切割度、洼地蓄积量)数值均减小,且有随雨强增大,其减幅增大的趋势;相同雨强和降雨历时条件下,粗糙坡面微地形因子变化幅度大于光滑坡面,微地形因子变化量与侵蚀产沙量呈明显正相关;与光滑地表相比,粗糙地表只在降雨初期能有效减少产流,随着降雨时间延长,2种坡面的产流率趋于一致;在试验选取的4个雨强条件下,粗糙坡面和光滑坡面产流率均呈现先增大后趋于稳定的趋势。粗糙坡面产沙率和产流率变化规律一致,但光滑坡面产沙率表现出在产流初期迅速增大,而后呈降低并趋于稳定的趋势。研究结果可为揭示坡面土壤侵蚀机理和建立坡面侵蚀产沙模型提供参考。     

基于矢量糙率的栅格单元流量分配模型

本文认为地表径流在汇流过程中由于流域坡面上地质层理走向、人类耕作活动、天然植被分布等一系列影响使坡面不同方向上具有不同的曼宁糙率系数取值,从而对栅格单元内地表径流向下游各栅格单元的流量分配产生影响,基于这一认识本文提出矢量糙率的概念,并在分析以往模型的基础上,利用一维圣维南运动波方程结合曼宁方程建立了考虑糙率因素的栅格单元间地表径流流向及流量分配模型.经试验流域应用检验,该模型能更精确地模拟降雨径流过程.     

降雨过程中黄土坡面微地形因子与侵蚀关系研究

以断续降雨过程中不同阶段的黄土坡面栅格单元地形信息为研究对象,通过12段30 min、 60 mm/h雨强的降雨进行模拟降雨试验,对微坡度、微坡向与黄土坡面侵蚀过程、细沟形态演变的相互影响进行研究。研究结果表明：坡面微坡度与微坡向的变化主要集中在降雨初始阶段(0～30 min),后续阶段(30～360 min)变化幅度较小,微坡度和微坡向变化与坡面时段侵蚀量显著正相关。细沟网络形成后,微坡度<15°区间和45°以上区间栅格占比缓慢上升,且主要产生于细沟内部,细沟内部在发育过程中会产生泥沙堆积的平台和坡度较大的陡坎。细沟的发育过程是细沟内径流的剥蚀和边壁不稳定土体的坍塌共同作用的非均匀发育过程,径流的剥蚀和土体的坍塌互相促进,加速了细沟的发育过程,从而造成了侵蚀量的波动。细沟侵蚀过程中坡面微坡向以坡面坡向为主导,坡面坡向栅格占比在30 min后保持不变,而细沟总表面积逐渐增加,说明微坡向与坡面同向的细沟栅格数增加。细沟会产生有一定宽度的沟底,沟道的横截面由“V”形向“U”形过渡。除北向外,其余微坡向栅格数变化与细沟密度、细沟割裂度、细沟复杂度、细沟累计长度和细沟平均宽度显著相关,微...     

微地形尺度对地表水文特征的影响研究

通过GIS技术模拟了黄土高原坡耕地人工锄耕10°坡面的微地形模型,并将栅格大小划分为0.3,0.6,1.0,3.0,5 cm和7.5 cm,以期探讨微地形尺度对地表水文特征的影响。结果表明:①RR、MUD和T指标计算的地表糙度各不相同。其中,RR和MUD受栅格大小的影响较小,T值随栅格的增大明显减小。②MDS值与地表糙度指标呈相同的变化趋势。③栅格大小对Linsley产流模型(1949)影响明显,当P-F值小于2.5 cm时,微地形对地表产流和蓄水特征具有影响。④地表蓄水面积与地表水位线呈明显的正相关性,当地表水位线高于0.015 m后,蓄水面积迅速增大,原来相互分离的洼地相连,地表产流增大。因此,微地形尺度对地表水文特征具有明显的影响。     

基于南水北调GPS-RTK技术在微地形测量中的应用

随着GPS-RTK技术的不断发展及日趋成熟,其在测量领域的应用也越来越广泛。对GPS-RTK技术的工作原理进行了阐述,较为详细地介绍了其应用于测量领域的技术优势,并通过工程实例展示了RTK技术在微地形测量中应用的可行性及优势,对工程应用中的不足之处给予说明并提出优化建议。     

植被和降雨类型对地表径流和土壤侵蚀的影响研究

在不同植被类型的径流地块进行地表径流和土壤流失监测实验,评估植被和降雨类型对土壤侵蚀的影响。结果表明：(1)白羊草地块的年地表径流最低,4年平均值为3.10 mm;沙棘地块的年平均土壤流失最低,为7.18 t/km²。(2)年平均地表径流呈现沙棘+刺槐>刺槐>沙棘>白羊草的顺序递减;年平均土壤流失量呈现沙棘+刺槐>刺槐>白羊草>沙棘的顺序递减。(3)三种降雨类型的平均径流系数和土壤损失的比较表明,在所有植被类型下,强度高、持续时间短的降雨事件造成了更多的地表径流和土壤损失。     

低山丘陵区地表径流形成区的防治措施

地表径流的防治必须从源头抓起,在坡面实施防治措施,主要包括：修建梯田、保土耕作、造林种草、封山育林和修建小型蓄排水工程等。     

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。     

试析基于GIS技术的水文水资源研究

文章着重分析阐述GIS技术在水文水资源中的应用,期望为相关的从业人员提供建设性的意见。     

基于GIS技术的西江干流(肇庆—思贤滘段)河道地形变化分析

利用西江干流(肇庆—思贤滘段)河段1997—2012年的固定大断面的实测资料和思贤滘附近地形测量资料,采用GIS技术,构建了用于河床变化分析的水下断面地形数据库和思贤滘附近水下地形三维模型,用以分析该段河道深泓变化、断面形态特征变化、单断面的时空冲淤变化和河道冲淤变化情况。结果表明:GIS技术是研究河道地形变化的一种行之有效的方法。西江干流(肇庆—思贤滘段)河床在1999—2007年间主槽地形平均下切深度10.5 m,2007—2012年间呈现轻微淤积之势,平均淤积厚度1.3 m,河道地形变化主要集中在羚羊峡至砚洲岛和砚洲岛下游河道,航道疏浚工程成为该段河道地形变化的主要因素。     

基于表面粗糙度参数的管道当量粗糙度快速评测

管道水力摩阻系数的精确取值是输水工程水力设计的重要前提,当量粗糙度k是计算水力摩阻系数的基础参数,然而传统的水力学试验方法检测k值需耗费较多的人、财、物、时。研究首先对3种不同粗糙度内衬的球墨铸铁管进行水力学性能的试验检测,基于不确定度理论给出合理的k值。在此基础上,采用触针式表面粗糙度仪对管道内壁的表面粗糙度参数进行检测,将检测结果与k值进行比较,结合国外已有试验数据,分析给出工程中管道k值的快速评测方法:当粗糙度轮廓的算术平均偏差Ra≤10μm或粗糙度轮廓的最大高度Rz≤50μm时,取样长度为lr=2.5 mm,采用中线制评定所得的Rz≈k,可使用Rz值代表k值对管道的水力性能进行评价。研究成果也可用于生产中管道内涂层加工质量的控制和提高。     

基于GIS技术的区域水资源量评价研究

地理信息系统（GeographicInformationSystem，简称GIS）以其独特的功能在各个领域中应用广泛。本文针对目前水资源评价中普遍存在的问题，论述了应用GIS软件之-Ar-cview的空间分析功能和等值线的生成，通过生成区域降水等值线和径流等值线来计算区域降水量和地表径流量及其统计特征参数，为区域水资源量的计算提供新的方法。     

Relationship between soil surface roughness and hydraulic roughness coefficient on sloping farmland

The soil surface roughness and hydraulic roughness coefficient are important hydraulic resistance characteristic parameters. Precisely estimating the hydraulic roughness coefficient is important to understanding mechanisms of overland flow. Four tillage practices, including cropland raking, artificial hoeing, artificial digging, and straight slopes, were considered based on the local agricultural conditions to simulate different values of soil surface roughness in the Loess Plateau. The objective of this study was to investigate the relationship between the soil surface roughness and hydraulic roughness coefficient on sloping farmland using artificial rainfall simulation. On a slope with a gradient of 10°, a significant logarithmic function was developed between the soil surface roughness and Manning’s roughness coefficient, and an exponential function was derived to describe the relationship between the soil surface roughness and Reynolds number. On the slope with a gradient of 15°, a significant power function was developed to reflect the relationship between the soil surface roughness and Manning’s roughness coefficient, and a linear function was derived to relate the soil surface roughness to the Reynolds number. These findings can provide alternative ways to estimate the hydraulic roughness coefficient for different types of soil surface roughness.     

一种基于下垫面变化的产汇流模型及其应用

为土地利用变化较大的流域构建产汇流模型时,下垫面的变化是一个极其重要的因素。利用中国科学院土地资源分类系统将流域分为不同的下垫面类型,在每一种下垫面上分别考虑蒸发和下渗要素的影响,运用超渗-蓄满耦合产流模式进行产流计算,并采用单位线汇流和线性水库模型演算至流域出口断面,从而构建了基于下垫面变化的产汇流模型。在模型率定和验证时,对大清河水系紫荆关流域的洪水序列作频率分析,以不同重现期的洪水序列分别对模型进行率定和验证。从模拟结果来看,模型结构基本反映了流域产汇流的各个环节,模拟结果能够满足研究精度要求。     

基于GIS的分布式流域水文模型

分布式流域水文模型比较客观地描述实际水文过程,但需要强大的数据库支持。这一特点为地理信息系统(G IS)在分布式流域水文模型的研究与应用提供了可能,反过来又推动水文模型的发展。目前,基于G IS的分布式流域水文模型的研究已成为水文学研究的热点。本文总结了分布式流域水文模型的优越性,综述了G IS在分布式流域水文模型中的应用及二者集成方式研究与应用的进展,讨论了当前研究中存在的问题,指出了今后的研究方向。     

粗糙度对坡面侵蚀及泥沙分选性影响试验研究

为进一步揭示土壤侵蚀的内在规律,以某一试验小区为例,通过模拟不同地表粗糙度,分析了不同雨强条件下的坡面侵蚀产沙及泥沙颗粒粒径变化特征。结果表明:相同雨强和降雨历时下,粗糙度对坡面径流率、水流功率、径流含沙量和产沙率有显著影响;侵蚀泥沙的搬运形式与雨强和粗糙度均有关,而不同泥沙颗粒搬运方式是引起不同粗糙度坡面侵蚀产沙分异的重要原因。因此,坡面侵蚀产沙模型中应综合考虑地表粗糙度和泥沙粒径信息。研究成果可为水土保持规划设计和水土保持措施优化配置提供一定依据。     

考虑降雨的下垫面变化对径流的影响分析

以下垫面覆被条件变化来表征的人类活动是水文循环研究中的核心问题,对流域发电、水资源管理以及社会经济可持续发展起到至关重要的影响。本文采用趋势分析法分析右江水电站控制流域内的年降雨量以及年径流量的变化特征及趋势,在利用Arc GIS分析流域下垫面变化的基础上,分别采用多元统计模型和考虑降雨的多元统计模型对径流系数进行模拟。结果表明年降雨量与年径流量的总体变化趋势是一致的,对年径流影响最大的要素是年降雨量,将降雨作为自变量放入回归模型后,模型拟合效果明显提高。     

黄土坡面地表径流挟沙能力研究综述

地表径流挟沙能力是研究黄土坡面侵蚀演变和坡面侵蚀产沙预测预报的基本参数,对坡面侵蚀控制具有十分重要的意义。本文在对国内外坡面地表径流挟沙能力的相关研究进行分析总结的基础上,提出了黄土坡面地表径流挟沙能力研究中急需解决的一些关键问题。     

人类活动对海河流域地表径流量影响的研究

由于剧烈的人类活动,海河流域水文下垫面条件变化已对流域径流形成产生了巨大影响.通过降雨径流一致性修正法和分布式水文模型法,研究了海河流域下垫面条件变化对径流量的影响和不同下垫面条件下的径流量及其变化趋势.