沿坝地区天然次生林对降雨再分配的影响

为了探究天然次生林对降雨再分配的过程,通过对沿坝地区的北沟林场内天然次生林进行穿透降雨、冠层截留和树干径流3个方面进行监测,结果表明:（1）穿透雨量和林冠截留占林外降雨量的比例比较大,树干径流量的比例则非常小,分别为59.46%,37.33%,3.21%。（2）穿透雨量和林外降雨呈现线性关系（R²=0.980 4）,林冠截留量与林外降雨量也具有明显的幂函数关系（R²=0.823 4）,树干径流与林外降雨量具有明显的线性相关关系（R²=0.909 8）,并且都达到了极显著水平（p < 0.01）。（3）根据穿透雨与林外降雨的方程y=0.8034x-1.7939,当林外降雨量高于2.23 mm时会产生穿透雨;依据林外降雨与树干径流的方程y=0.0552x-0.1981,当林外降雨高于3.58 mm时会产生树干径流;林冠在降雨再分配过程中起到了很重要的作用,形成了二次降雨。     

伏牛山区陶湾流域径流泥沙模拟误差分析

以豫西伏牛山区陶湾流域为研究对象,利用该流域2006—2007年22次径流、泥沙数据对分布式AnnAGNPS（Annualized AGricultural NonPoint Source）模型进行校准,2008—2009年31次径流、泥沙数据对模型进行验证。选取R²（决定系数）、E（效率系数）、VE（误差比）等统计参量评估流域径流、泥沙、氮、磷物质输出的模拟精度。结果表明:（1）SCS-CN值是径流模拟精度的主要影响因素,校准期内径流VE=-7.7%（R²=0.95,p < 0.05）,验证期内VE=-6.1%（R²=0.90,p < 0.05）,误差值位于可接受的范围之内, < ±15%。径流误差相对较低,径流模拟精度也影响泥沙和氮、磷的模拟精度;（2）泥沙模拟误差影响因素较为复杂,植被覆盖率、曼宁粗糙系数等因素最为敏感,还受流域DEM、土壤、土地利用等空间参数精度的影响。校准期内VE=15.1%（R²=0.55,p < 0.05）,验证期内VE=17.0%（R²=0.60,p < 0.05）,泥沙模拟误差较径流要大。泥沙和径流模拟误差趋势相同,对小型降雨事件,模拟值偏高,大型降雨事件模拟值偏低。（3）氮、磷模拟值具有更大的不确定性,氮VE=22.0%（R²=0.69,p < 0.05）,磷VE=24.0%（R²=0.48,p < 0.05）。AnnAGNPS模型对径流、泥沙、氮、磷模拟均存在有一定的不确定性,模拟误差呈现一定的变化趋势。校准后的AnnAGNPS模型可以用于伏牛山区流域。     

春季解冻期棕壤坡面磷素迁移过程研究

春季解冻期土壤季节性冻融发生最为强烈,极易发生土壤侵蚀,也是磷素流失的关键时期。采用人工模拟降雨的方法,探究春季解冻期不同磷素背景值坡面产流产沙及磷素流失动态过程。结果表明:产流后14 min内径流量和泥沙量均呈现较好的线性分布,径流相关系数为0.969,泥沙相关系数为0.936;14~18 min内径流量缓慢增加,从18 min开始一直到产流结束径流量基本保持在3 100 ml/min,而泥沙则总体呈现先增大再减小的趋势;土壤背景值（APb）越高,径流、泥沙中磷浓度越高;径流中磷素流失比率均值APb₂₀坡面最大,且随着背景值的增大呈减小趋势;而泥沙中磷素流失比率均值变化则与径流不同,APb₄₀的坡面其流失比率最小,其他坡面差异较小;径流中磷素流失量与泥沙中磷素流失量呈线性关系,y=6.751x-0.628（R²=0.958）。     

巨尾桉工业原料林地与不同土地利用类型坡面产流产沙特征对比分析

为了进一步探讨巨尾桉工业原料林地与不同土地利用类型的水土流失规律,采用坡面径流小区试验法,对巨尾桉工业原料林地与不同土地利用类型坡的产流产沙特性进行了比较研究。结果表明,巨尾桉林地有较好的调节径流和减少土壤侵蚀的作用,荒草地的产流量最多,分别是灌木林地和巨尾桉林的1.1倍和1.9倍,不同地类的产流量大小为:荒草地>灌木林地>巨尾桉林地,巨尾桉林地与荒草地之间的径流量存在极显著差异,而与灌木林地之间差异显著。灌木林地的产沙量最高,分别是荒草地和巨尾桉林地的1.3倍和2.9倍,不同地类的产沙量大小排序为:灌木林地>荒草地>巨尾桉林,巨尾桉林地与灌木林地之间的产沙量存在极显著差异,而与荒草地之间差异显著。巨尾桉林地的产流量与产沙量分别比荒草地减少47.83%和55.90%。不同地类的坡面产沙量与产流量之间都不存在线性相关。研究结果为科学和客观地认识巨尾桉工业原料林的地表径流和产沙之间的关系,以及水土保持效益,并为巨尾桉工业原料林的可持续经营管理提供理论基础和科学依据。     

黄土区林草植被对坡地产流产沙的影响

为进一步探讨林草植被对流域降雨产流产沙的影响,为黄土区植被建设提供理论依据,对蔡家川流域坡面径流小区和试验小流域降雨产流产沙进行了测定和分析。结果表明,坡面自然更新的次生林和虎榛子灌木林较人工林有更好的涵养水源、保持水土功能;通过灰色关联分析,林分郁闭度和草本、枯落物生物量对坡面产流产沙影响显著。在对嵌套流域聚类分析的基础上,相似地形地貌的子流域,少林流域比多林流域的雨季径流深、径流系数高2.7~2.9倍,且前者暴雨径流输沙量是后者3倍~6倍。     

高程梯度性质和算法不确定性的初步分析

高程梯度指高程在平面坐标中x和y两个方向上的变化率。在坡度算法θ=（p²+q²）/2中分别用p和q表示,因为高程梯度p和q算法的不同而衍生出多种坡度算法,因此对p,q算法性质和精度的研究是坡度算法精度评价的基础。选取陕西省绥德县、秦岭、黑龙江省拜泉县的三个样区,基于7种不同算法计算了高程梯度（p和q）,并对其统计分布特征、空间结构特征、p和q相互关系、算法稳定性与不确定性等进行了分析。结果表明:（1）p和q均值为零,相互独立,方差相等,呈正态分布;（2）各种算法均能表现局地结构和样区之间的差异;（3）从算法稳定性、精度等方面看,Evans-Young算法,特别是经过Shary改进的Evans-Young算法的效果最佳。     

滇中城市水源地水源涵养能力研究

水源涵养能力是水源地保护研究的主要内容。基于昆明、玉溪、楚雄3个城市水源地内的中和、大矣资、马家庄和凤屯（二）站1982—2011年实测流量数据,通过总径流和基流的变化来揭示水源涵养能力的时空变化规律,并依据MODIS,Landsat遥感影像分析其主要影响因素。结果显示:总径流和基流均为凤屯（二）站最大,马家庄站最小,两站分别相差48%,70%;1982—2011年,总径流和基流除大矣资站呈显著下降趋势（α≥99.6%）外,其余站变化趋势不显著;总径流和基流与降水量、林地面积比率呈较好正相关（R²≥0.814 4）,与园地面积比率呈负相关（R²＝0.687 7）,与植被覆盖率、耕地面积比率相关性不明显（R²≤0.379 8）。可见九龙甸水库的水源涵养能力最强,东风水库最弱;松华坝水库、九龙甸水库和东风水库的九溪河流域的水源涵养能力无显著的变化趋势,东风水库的董炳河流域呈显著减弱的趋势;水源涵养能力随降水量、林地面积增大而增强,随园地面积增大而减弱,植被覆盖率的大小不能反映水源涵养能力的强弱。     

SWAT模型在黄土丘陵区参数敏感度分析及率正研究

SWAT模型是基于水文过程的、具有很强物理机制的流域分布式水文模型。应用SWAT模型,结合1986—2000年罗玉沟流域实测水文资料对径流进行模拟,并进行了模型参数敏感度分析和率正。通过敏感度分析,辨析出影响该流域产流模拟结果精度的主要参数因子,如径流曲线数CN2等。依据上述结论调整参数值,对模型进行了率正和验证,得出率正期的相对误差为14.0%,R²为96.1%,Nash—Suttcliffe系数为0.89;验证期的相对误差为8.8%,R²为91.5%,Nash—Suttcliffe系数为0.82。结果表明实测流量和模拟流量的线性回归系数和模型的效率系数满足模型模拟的要求,SWAT模型适用于该研究区域。     

基于SWAT模型的阿克苏河流域径流模拟

阿克苏河流域地处中国西北干旱区域,受高寒气候影响,其冰川和积雪融化补给对流域径流量变化、区域水资源合理优化及生态环境的保护影响重大。结合阿克苏河流域融雪径流的产流、汇流的独特之处,应用SWAT分布式水文模型对其月均径流进行了模拟研究。收集阿克苏河流域7个气象站点1980—2013年的逐日观测数据和阿拉尔水文站2000—2013年月均实测径流数据,基于DEM数据、土地利用数据、土壤数据,建立适合阿克苏河流域的融雪径流模型并进行月均径流的模拟。结果表明:SWAT模型在阿克苏河流域具有良好的适用性,校准期和验证期相对误差R_E均在8%以内,决定性系数R²和Nash-Sutcliffe效率系数NS均高于0.82,达到了模型的评价标准,为高海拔干旱区建立分布式水文模型提供了参考。     

东辽河流域吉林省境内的径流模拟研究

以东辽河吉林省境内河段为研究对象,采用SWAT分布式水文模型对东辽河泉太水文站进行径流模拟,模型采用2006—2008年实测的逐月径流资料进行参数的率定,并以2009—2010年为模型的验证期,分析对水文过程影响较大的因素、模型的模拟精度及对研究区的适用性。结果表明:泉太水文站率定期与验证期径流的模拟值与实测值总体上拟合较好,率定期与验证期径流模拟的相关系数（R²）均大于0.6,Nash-Suttclife效率系数（E_ns）均大于0.75,相对误差（R）均小于30%。验证期的月径流模拟相对误差较率定期小,且相关系数R²、效率系数均大于0.9,降雨是径流的重要影响因素,月径流模拟值与年内的降雨过程存在较好的正相关性,且率定期相关性较验证期相关性大。应用率定后的参数在SWAT模型中进行径流模拟的结果较好,精度较高。将SWAT模型应用于东辽河吉林省段的径流过程模拟,具有较强的适用性。     

基于SWAT模型的中尺度流域产流产沙模拟研究

以黄河下游小花间（小浪底-花园口）区域洛河卢氏水文站以上流域为研究区,在GIS技术支持下,应用分布式模型SWAT（Soil and Water Assessment Tool）进行了流域产流产沙模拟。采用卢氏水文站1992～1997连续6年的实测月均径流和泥沙数据对模型进行了校准:在模型校准过程采用自动数字滤波技术将径流总量划分为直接径流和基流,并分别对直接径流和基流进行了校准,以达到径流总量的拟合,在此基础上对流域泥沙负荷进行了校准;采用1998～1999连续2年的实测月均径流和泥沙数据对模型的适用性进     

大豆鼓粒期叶片荧光参数与叶绿素含量的关系

叶绿素含量是研究大豆光合作用的重要生理指标,对大豆产量和品质具有重要影响,因此,进行叶绿素含量和光合功能的同步分析具有重要意义。本研究以鼓粒期大豆叶片为研究对象,对63个样本的叶绿素含量和荧光参数进行相关分析,建立回归模型,并用28个样本验证集进行验证及评价。结果表明,可变荧光与初始荧光比(F_v/F_o)、最大光化学效率(φ_PO)、初始时间点活性反应中心捕获的单个激子驱动除QA外的电子传递的效率(ψ_EO)、初始时间点用于电子传递的量子产额(φ_EO)、t=t_FM时单位面积内电子传递的量子产额(ET_O/CS_M)、性能指数(PI_ABS)、J点相对可变荧光(V_J)7个荧光参数与叶绿素含量相关性较好,相关系数分别为0.78、0.76、0.75、0.80、0.82、0.77、-0.75。回归模型方程为y=-0.138x₁+ 2.154x₂+0.002x₃+0.077x₄+0.076(R²=0.694)(x₁、x₂、x₃、x₄和y分别为F_v/F_o、φ_PO、ET_O/CS_M、 PI_ABS和叶绿素含量),验证模型决定系数(R²)=0.805 8,均方根误差(RMSE)=0.293 4,预测残差(RPD)=1.773 8,该模型具有较好的预测效果,可以丰富非生物逆境胁迫下无损监测大豆叶绿素估算方法。回归和通径分析发现,ET_O/CS_M对叶绿素含量直接作用最大,φ_PO次之,F_v/F_o对叶绿素含量起直接负作用,PI_ABS直接作用最小,直接通径系数分别为0.706、0.382、-0.303、0.078。本研究实现了大豆叶绿素含量与光合功能的同步分析,明确了荧光参数对叶绿素含量的影响效应,可为调节栽培措施,实现大豆高产提供理论基础。     

泾河典型流域水沙变化及其景观格局分析

以黄河中游泾河流域的3个子流域为研究对象,借助GIS和RS技术与基本的水沙数据,分析各子流域水沙变化特点与土地覆被空间格局特征。结果表明:流域北部的环江上游、合水川与汭河的径流量和输沙量以及土地覆被空间格局分布差异显著;30多年来环江上游的径流量增加了60%而输沙量却增加了1倍多,汭河的径流量减少了约40%而输沙量却减少到1/5,合水川的径流量基本保持不变而输沙量略有增加;环江上游只有6种土地覆被类型以低密度草地和半荒漠草地为主,汭河有9种土地覆被类型以林地、农田和高密度草地为主,合水川有7种土地覆被类型以林地和郁闭灌丛为主。     

黄土丘陵沟壑区不同土地利用类型水土流失效应

为了探究黄土丘陵沟壑小流域不同类型植被措施的水土保持效益,以地处黄河中游内蒙古段的圪坨店小流域为研究区,建立6个投影面积为5 m×20 m的径流监测小区,基于野外径流小区定位监测和降雨监测数据,分析不同年份降水特征和坡面不同土地利用类型(油松、沙棘、人工草地、天然草地、农田)对产流产沙的影响,并设置裸地径流小区作为对照,采用不同土地利用类型径流系数和单位面积侵蚀量与裸地的比值表征减流减沙效益。结果表明:研究时段(2014—2017年)内,降水集中分布在6—9月。不同土地利用类型的径流量和泥沙量差异显著(p<0.05),径流量最小的是油松林地,为(4.55±3.25)L; 径流量最大的是裸地,为(412.73±97.09)L。不同土地利用类型径流量具体表现为:裸地>农田(玉米)>天然草地(针茅)>人工草地(苜蓿)>沙棘>油松林。泥沙量观测结果与径流量类似,最小的是油松林,为(0.8±0.38)g/L; 最大的是裸地,为(87.36±15.37)g/L。不同土地利用类型径流系数和侵蚀模数差异显著(p<0.05),其中,农田径流系数最高,为12.26%±1.27%,油松林径流系数最低,为0.09%±0.06%,不同土地利用类型径流系数具体表现为:农田>天然草地>人工草地>沙棘>油松林地。同样的,油松侵蚀模数最低,是(0.002±0.001)kg/(m²·a),农田侵蚀模数最高,为(1.49±0.71)kg/(m²·a)。观测时段内,不同土地利用类型侵蚀模数与径流系数表现一致。综上所述,植被恢复能有效控制水土流失,不同植被措施的减流减沙效益有显著差异,具体表现为:油松>沙棘>人工草地>天然草地>农田。研究结果可为黄河中游内蒙古段植被恢复流域综合治理提供依据。     

黄土丘陵区不同土地利用方式水土流失及养分保蓄效应研究

对黄土丘陵沟壑区安塞水土保持试验站3种草本、3种灌木、4种乔木、1种农田共计11种不同土地利用方式径流小区进行径流和侵蚀泥沙观测，并分别分析其养分含量。研究黄土丘陵区不同土地利用方式水土流失及养分保蓄效应。结果表明，试验区2003年草本的年均径流量为1248m^3／km^2。灌木为843m^3／km^2。乔木为2079m^3／km^2，农田为10672m^3／km^2；草本的年均土壤侵蚀模数为4．6t／km^2，灌木为1．0t／km^2。乔木为2．6t／km^2，农田为169．5t／km^2。2003年乔木的径流年均氮素损失量5．68kg／km^2，灌木为3．32kg／km^2，草本为2．49kg／km^2，农田为10．80kg／km^2，乔木的径流年均P2O5损失量为0．29kg／km^2，灌木为0．22kg／km^2。草本为0．17kg／km^2，农田为0．49kg／km^2。乔木的侵蚀泥沙年均氮素损失量为2．69kg／km^2，灌木为1．18kg／km^2．草本为7．51kg／km^2，农田为139．95kg／km^2；乔木的侵蚀泥沙年均P2O5损失量为1．51kg／km^2，灌木为0．54kg／km^2，草本为2．78kg／km^2，农田为259．25kg／km^2。在本研究区注意发展和恢复草灌植被，使之尽快起到水土保持作用；另外，乔、灌、草土地利用方式相对农田对径流和侵蚀泥沙有很好的养分保蓄效应。     

皇甫川流域封育植被土壤保持功能及服务价值研究

以皇甫川流域五分地沟试验区为背景,运用相关手段和方法,对其土壤保持功能和服务价值进行了研究.(1)研究区土壤保持量已达到89.45 t/(hm2·a),总的土壤保持效率达到77.09%.按从高到低的排序依次为:草地>灌木林>乔木林>无植被地.(2)每年保持土壤价值为856 779.59元,其中保持土壤养分价值为822 925元,减少土地废弃价值为30 234元,减轻泥沙淤积价值为3 620元.植被类型的贡献顺序为:灌木林>无植被地>草地>乔木林.(3)研究区按单位面积的土壤保持价值量为2 049.71元/hm2,其中保持土壤养分价值为1 968.72元/hm2,减少土地废弃价值为72.23元/hm2,减轻泥沙淤积价值为8.66元/hm2,植被类型的贡献顺序是:灌木林>草地>无植被地>乔木林.