SCS模型在干旱半干旱区小流域径流估算中的应用

SCS模型是一个只需查与前期降雨量、土壤类型和土地利用方式相关的参数CN(Curve Number),就可计算径流量的模型。但是地区间CN值差别很大,很难获得适合本地区的CN值。利用定西安家沟流域小区1986～1988年的降雨径流观测数据反算CN,然后在统计软件,SPSS下利用逐步回归和曲线模拟函数模拟CN与降雨量、前5天降雨量和坡度的关系,最后得出不同土地利用方式下CN与上述三个因素的关系,并得出相应的模拟曲线。利用1989年的降雨径流时间对模拟结果进行检验。证明得到了较好的结果。     

模拟降雨条件下黄土区SCS模型的参数率定

开展径流模拟的相关研究,是进行土壤侵蚀预报和水土流失防治的重要基础。SCS模型是较为常用的一种径流计算模型。模型中的两个参数初损率λ和径流曲线数CN对于模型准确计算地表径流有重要意义。通过对杨青川流域22场不同土地利用类型人工模拟降雨资料,应用穷举法对该地区运用SCS模型时初损率和径流曲线数进行了率定。结果表明:(1)在黄土区,运用标准SCS模型模拟人工降雨条件下的径流深有较大误差,且模拟值均偏小1.1~3mm。(2)初损率λ和径流曲线数CN都是模型的敏感性参数,且λ值敏感性更高。(3)运用穷举法的方式进行了各参数的率定后,得到在草地类型,SCS模型最适宜的初损率为0.13,径流曲线数为65;裸地类型最适宜的初损率为0.03,径流曲线数为83。优化后的模型能更好地模拟径流深,均方根误差、相对误差均显著减小,纳什系数有显著增大,能为该地区关于地表径流的模拟计算提供理论参考,具有重要意义。     

黄土丘陵区第三副区人工牧草SCS-CN值率定研究

径流曲线数法(SCS-CN模型)是估算地表径流的常用方法,可以快速评估不同地表覆盖对降水径流关系的影响。为探讨径流曲线数法在黄土高原地区人工牧草措施下的适用性,提高植被恢复对黄土高原水资源影响的理解,为黄土高原人工牧草地表径流估算提供理论参考,选取黄河水利委员会天水水土保持科学试验站罗玉沟试验场7个径流小区中73场降雨径流事件资料,采用步长法对黄土高原人工牧草标准SCS-CN模型的径流曲线数(CN)和初损率(λ)进行优化率定。结果表明:(1)人工牧草最优λ值为0.15,而对照农田为0.18;(2)不同种类牧草CN值差异不显著,约为79,对照农田CN值为81,表明美国土壤保持局推荐的CN值对黄土高原人工牧草径流计算具有适用性,但λ值需根据实际情况进行优化率定;(3)根据前期土壤湿度情况修正S值,模拟效果较为理想,修正后的SCS-CN模型适用于黄土高原半干旱人工牧草地区。     

基于修正SCS-CN模型集雨垄径流预测

为了探寻半干旱区垄沟集雨种植控制水土流失和增产的机理,利用前2年(2012—2013年)日降雨量、实测径流和修正SCS—CN模型,率定集雨垄的径流模型参数CN、λ和α,然后利用后3年(2014—2016年)日降雨量和实测径流资料检验该模型有效性,预测不同覆盖材料(土壤结皮、生物可降解地膜和塑料地膜)和不同垄宽(30,45,60 cm)集雨垄的径流量。结果表明,土壤结皮覆盖集雨垄、生物可降解膜覆盖集雨垄和塑料地膜覆盖集雨垄的CN取值范围分别为82.0~82.9,97.9~98.8,98.3~99.9,λ取值范围分别为0.045~0.071,0.251~0.327,0.189~0.213,α取值范围分别为2.35~2.89,4.21~4.82,3.32~3.99。通过对模型有效性进行评价,土壤结皮覆盖集雨垄、生物可降解膜覆盖集雨垄和塑料地膜覆盖集雨垄的平均相对误差取值范围分别为1.36%~3.41%,1.21%~3.42%,2.48%~5.42%,纳什效率取值范围分别为0.97~0.98,0.97~0.98,0.96~0.98。日降雨量等级对修正SCS—CN模型参数CN、λ和α的影响不明显,不同覆盖材料之间的CN、λ和α差异远大于不同垄宽之间的CN、λ和α差异。修正SCS—CN模型集雨垄径流预测的相对误差满足要求(≤20%),可信度较高(纳什效率≥0.95),可以用于半干旱区集雨垄的径流预测,为控制水土流失和提高降水利用效率提供科学方法。     

SCS模型在贵州省毕节市石桥小流域坡面产流模拟中的应用

[目的]研究喀斯特地区径流形成规律,得到适合研究区的SCS(space cooperation system)模型参数取值。[方法]利用野外径流小区观测获得的径流数据与降雨资料,对研究区的降雨进行雨型分类,并利用SCS模型进行坡面产流模拟。[结果](1)根据降雨随历时的分配可将研究区的降雨雨型分为4类,即前期型(Ⅰ类)、中期型(Ⅱ类)、后期型(Ⅲ类)以及均匀型(Ⅳ类)。(2)基于SCS模型对研究区坡面径流进行模拟时,初损系数λ取值多为0.01,0.05,远小于λ=0.2的取值。(3)随着坡长的增加,前期型降雨、中间型降雨和后期型降雨的CN(curve number)值变幅较小,均匀型降雨的CN值呈现增加的趋势。随着坡度的增加,前期型降雨和中期型降雨的CN值呈现减少的趋势,后期型降雨和均匀型降雨的CN值增幅不大。[结论]基于SCS模型得到的模拟径流量与实测径流量之间的相关系数和模型效率系数都较高,具有较好的模拟效果。     

SCS模型在鲁中南丘陵区典型林分中的优化及应用

SCS模型是世界范围内应用最为广泛的地表径流估算方法,准确率定径流曲线数(CN)是保证该模型高精度模拟结果的基础。以鲁中南丘陵区药乡小流域2016—2018年降雨和径流实测数据为基础,以赤松(Pinus densiflora)和刺槐(Robinia pseudoacacia)径流小区为研究对象,引入雨前土壤含水量(MC)(0～20 cm)、林下植被盖度(UC)和枯落物厚度(LD),结合多元线性回归模型,构建能够反映下垫面整体环境的CN值估算方法,据此优化形成SCS-CN_R模型,探究标准SCS模型和SCS-CN_R模型的在不同林地中的适应性,并探讨CN值对同一土地利用类型不同下垫面情况的响应。结果表明:(1)标准SCS模型在两种林地中的应用效果均较差,各项模型评价参数均较大程度偏离理想值;(2)SCS-CN_R模型在率定期内的CN值分别为62.17(刺槐)、56.32(赤松),在验证期内的CN值分别为61.57(刺槐)和55.14(赤松),相较于标准SCS模型明显减小,且SCS-CN_R模型在两种林地中的应用效果均优于标准SCS模型;(3)总体而言,SCS-CN_R模型在刺槐林地中的应用结果优于赤松林地。研究成果可为鲁中南丘陵区地表径流模拟及SCS模型进一步的改进提供科学依据和理论参考。     

SCS模型在泥石流多发区降雨—径流模拟中的应用——以云南省蒋家沟流域为例

基于云南省蒋家沟流域的DEM,根据流域地貌,利用地理信息系统软件划分流域子单元,在此基础上利用蒋家沟土地利用类型、土壤类型等地理信息数据和流域水文、气象资料,根据SCS模型CN值标准表,提出适合各子流域产流计算的CN值,绘制出了蒋家沟流域次降雨的CN值分布图,进而应用SCS产流模型和等流时线法对云南省蒋家沟流域的降雨一径流过程进行了模拟.模拟结果表明,与有限的实测资料相比较,模型的模拟精度在90%以上,模拟结果较为满意,说明基于CN值的SCS模型可以应用于蒋家沟流域,同时模拟的径流过程可以弥补实测资料的不足,为蒋家沟流域分布式水文模型的建立提供理论依据和研究方法.     

徐州市土地利用变化对径流的影响

[目的]研究1983—2013年徐州市土地利用变化对径流的影响,为该市水资源利用与保护和土地利用结构调整服务。[方法]基于Landsat TM/ETM+影像提取徐州市土地利用变化信息,采用验证后的SCS(soil conservation service)水文模型模拟了不同降水条件和下垫面状态下径流量的时空特征。[结果](1)丰、平、枯降水条件下,年均径流深分别增加46,42和38mm;(2)径流深变化范围为299~800mm;(3)林地与建设用地之间转换导致径流系数的变化超过0.3,其余在0.1~0.3之间;(4)不同土壤湿润程度条件下,径流增幅大小表现为:AMCⅠAMCⅡAMCⅢ。[结论]建设用地的增加是近期径流增大的主要因素;2003年建设用地比超过20%,为土地利用变化影响径流突变的一个阈值;径流深的高值区为水体、建设用地、耕地以及煤矿区,低值区为林、草地;林地转为建设用地导致最大的径流增加值。     

径流曲线法在黄土区小流域地表径流预测中的初步应用

径流曲线法是目前国际上预测无径流观测资料地区降水地表产流的主要模型,由于气候、水文及下垫面的差异,在黄土高原地区的应用受到限制。利用黄土高原地区3个小流域的303场降雨径流资料,针对黄土高原降雨地表径流特点优化模型中的初损率λ,并提出降雨强度修正函数,将降雨强度因子引入径流曲线法。优化后的模型效率E达到0．812,实测径流深与预测径流深的线性回归决定系数R2达到0．822。改进后的SCS．CN模型可用于黄土区小流域降雨地表产流预报,对黄土高原无资料地区侵蚀产流预报、指导水土保持工程配置和设计具有重要的理论和工程实践意义。     

流域土地利用变化对径流的影响

美国农业部开发的SCS水文模型可以定量反映土地利用/土地覆被变化对径流的影响,是应用较广的模型之一。在GIS支持下,以1965年西双版纳地形图及1988、2003年两期Landsat TM/ETM卫星影像获取的土地利用数据及实地土壤调查资料确定模型参数(CN值),通过分析CN值的变化来反映土地利用变化对径流的影响。研究结果表明,从1965~2003年,土地利用变化使流域径流系数增大,其中旱地、水田、有林地和草地的变化对流域径流的影响较大;人类活动逐渐向水文土壤条件较差的区域扩张,这种土地利用变化趋势使流域CN值增大,下垫面产流能力增强;人类活动干扰程度大的土地利用类型面积增加,这些土地利用方式对流域径流的影响越来越大。流域水田和水域面积减少,对流域径流的调节能力下降,势必影响到流域的水文循环。     

辽宁部分河流流域面积变化与防洪工作分析

辽宁省水利厅在005年进行开展了省域河流遥感普查工作,结果表明:境内流域面积大于100 km的河流数量有较大变化.在省内的防洪减灾工作中应该注意这个变化,利用普查成果指导防汛.     

基于Copula函数的泾河流域水沙丰枯遭遇频率分析

流域水沙关系变化是洪旱灾害防治、重大水利工程布局的重要理论基础,同时又对人们的生产、生活产生重大影响。根据泾河流域主要控制水文站的年径流量和年输沙量数据,采用P-Ⅲ型曲线分别拟合计算得到各水文站的径流量和输沙量序列的边缘分布函数,然后采用Copula函数建立了泾河流域水沙联合分布模型,计算泾河流域各水文站水沙丰枯遭遇频率。结果表明:(1)Clayton Copula,Frank Copula,Gumbel copula函数均能较好地拟合泾河流域各水文站的水沙数据,根据拟合优度评价结果选用Frank Copula函数拟合各站的水沙联合分布;(2)在所研究的泾河流域8个控制水文站水沙丰枯遭遇均表现为水沙丰枯同步频率大于异步频率。在水沙丰枯同步频率中,同丰的遭遇频率基本与同枯的遭遇频率相同,二者均大于同平的遭遇频率。(3)在水沙丰枯异步遭遇频率中,丰枯遭遇频率最小的组合是水枯沙丰和水丰沙枯。该水沙联合分布模型对流域治理规划、防灾减灾及生态恢复等具有重要意义。     

金沙江流域1957-2016年气温时空变化特征

利用累积距平法、Mann-Kendall检验、Kriging插值及小波分析等方法,选取金沙江流域39个气象站点1957-2016年的平均气温数据进行了研究分析。结果表明:金沙江流域年及四季平均气温均表现为上升的趋势,且均呈现显著的增加趋势;金沙江流域年及四季年代距平的最高值均出现在2010-2016年,年代距平最低值春季出现在1980s,年及夏秋冬季均出现在1970s;流域年及四季气温变化均存在多个特征时间尺度,其中年平均气温具有6 a,21 a和28 a左右的主周期,以28 a左右周期相位变化最为显著;随着上游向下游海拔的降低,金沙江流域气温呈现逐渐增加的趋势,其中五道梁站气温最低,元谋站气温最高;除夏季外,年及其余季节39个气象站中均有87%以上站点均呈显著性增加趋势。     

简讯·动态

简讯·动态开县建立起小流域综合治理十项制度四川省开县位于长江上游水土保持重点防治区三峡库区片。该县自列入全国水保重点治理县以来，大力发展小流域经济，大抓水保产业，不断建立健全各项规章制度，目前已建立起小流域综合治理十项制度，有力地促进了水土保持工作的...     

近60年无为县降水变化趋势研究

为了揭示无为县降水的变化趋势和规律,服务于水资源管理、生态建设等方面,采用线性倾向性估计、MannKendall突变检测、小波分析等方法,对无为县1957—2016年降水资料进行了分析。结果表明:无为县年、夏季和冬季的降水量呈上升趋势,春季和秋季的降水量呈下降趋势;年降水日数呈下降趋势,四季降水日数与其降水量保持相同的变化趋势;年和四季的平均降水强度均呈上升趋势;年平均降水强度的上升主导了年降水量的上升趋势,春季和秋季的降水日数的下降主导了春、秋两季降水量的下降趋势,夏季和冬季的降水日数和平均降水强度的上升共同主导了夏、冬两季降水量的上升趋势;年降水量没有发生突变,春季、夏季、秋季和冬季的降水量分别在1993年、1979年、1985年、1987年发生突变;年和四季降水量存在丰枯交替的多周期变化规律,目前均处于偏多阶段并将持续较长时间;年、春季、夏季和秋季的降水量与相应时段的平均气温存在一定的负相关关系,而冬季的降水量与其平均气温则存在一定的正相关关系。     

基于滑动Copula函数的新疆干旱内陆河流水文气象要素变异关系诊断

选取乌伦古河流域源流区出山口二台水文站1959-2015年长系列实测月径流量和同步气象观测资料,采用累积距平法、R/S分析法、Mann-Kendall趋势检验法,在对水文、气象要素序列演变规律分析的基础上,运用Person相关系数法分析径流与降水、气温的相关性,将Copula函数与数据滑动窗口技术相结合分析了径流与气象要素（降水、气温）的内在关系及变异特征。结果表明:（1）乌伦古河源流区年径流量以0.026亿m³/10 a的微速率波动减少,减少趋势不显著（U_α/2=-1.96 < U=-0.15 < 0）,未来呈增加趋势（Hurst指数H=0.36<0.5）;同时段年降水量以7.52 mm/10 a的微弱增长速率波动增加,且在1990年后,波动较为频繁,未来呈持续增加趋势（Hurst指数H=0.63>0.5）,增加趋势显著（U=2.57>U_α/2=1.96）;（2）年降水量是影响乌伦古河源流区径流量的最主要因子;（3）将年降水作为气象因子与径流量构成联合序列,进行基于滑动Copula函数对乌伦古河流域源流区长系列径流-降水联合序列进行了变异特征分析与变异点诊断,表明:其径流-降水关系变异点位是1979年,且由第一阶段（1959-1979年）的Clayton-Copula函数分布变异到第二阶段（1980-2015年）的Gauss-Copula函数分布。研究结果与实际相符,造成该研究区径流序列变异的原因主要归结为第一阶段（1959-1979年）降水量和年均气温的显著减小趋势,以及1980年以后由于人类活动强度加大,二台水文站以上干支流先后修建了库容总量约3 000万m³的水库,对流域降水产汇流及河道上下游径流间的自然相关关系的改变。     

美国花生脱壳加工技术特点及启示

脱壳加工是花生进入消费领域前的关键环节,其技术与装备水平决定了花生果仁质量,关系到花生食品安全。美国先进而独特的花生脱壳加工技术,是其花生制品丰富及国际竞争力提升的重要原因之一。为发掘可供中国借鉴的技术和经验,在实地考察基础上,运用社会调查法、文献研究法和经验总结法,从美国花生脱壳概念、加工分类及其重要性入手,系统分析了美国花生脱壳加工方式、脱壳厂及脱壳加工装备、典型花生脱壳工艺及装备配置流程。分析了美国花生收储、脱壳和销售的产地化、一体化和工厂化脱壳加工等特点。总结了花生脱壳技术和设备的最新进展,包括果仁储藏技术、典型花生脱壳加工工艺等技术和在脱壳加工装备总体构成中增加花生与果仁处理设备、独立驱动多滚筒花生脱壳机分级脱壳等。分析了中国花生脱壳技术概况和向双滚筒循环脱壳、设备大型化发展等最新进展。针对中国花生脱壳加工的主要问题,在分析中国国情和借鉴美国花生脱壳加工经验的基础上,提出了进一步加强脱壳技术研究、提高花生预处理、果仁精选技术与储藏技术、建立适当规模的花生收储与脱壳中心和提高花生产业有序化等发展建议。     

锡林河流域1981-2016年干湿变化及其与温度的关系

为了探清锡林河流域历年干湿变化情况,利用锡林河流域1981-2016年共36年的降水与气温的逐月数据,在全年尺度和季节尺度上分析了36年来的降水与气温的时间变化,并计算了各月不同时间尺度（SPI1,SPI3,SPI6,SPI12）下的标准化降水指数,分析了气温与SPI的相关性、不同时间尺度SPI的敏感性和干湿事件的年际变化,根据逐月SPI序列,在牧草生育期内分离出不同月份的逐年序列来分析了生育期内SPI的变化情况。结果表明:（1）多年来年降水量的整体变化趋势极不明显,降水量年内分配不均匀,夏季占总降水量的一半还多;气温的年际变化比较显著且呈上升的趋势。（2）随着时间尺度的增加,SPI序列上升趋势减弱、波动频率减小、旱涝的起止时间延后。在各等级干湿事件发生频次来看,重涝、中涝、重旱与中旱事件表现出了明显的年际变化,而轻涝与轻旱事件每年均有发生,年际变化不明显。（3）生育期内5月、6月、10月SPI序列呈现出上升的趋势,而7月、8月、9月则呈现出下降趋势,说明春末夏初更为湿润,夏季整体偏旱,进入秋季则呈现出由涝变旱的趋势变化。（4）干湿事件与5月份和12月份的气温呈现出的是正相关关系,其他各月呈现出的均为负相关关系,且1月、6月、7月、8月、11月呈现出极显著的负相关关系。     

城市化进程中雨水资源利用研究

辽宁省是一个重工业大省,同时也是一个水资源匮乏的省份,全省多年人均水资源量为860m³,是全国平均值的1/3,仅是世界平均值的1/12,随着城市化进程的日渐加快,水资源匮乏程度也逐渐加剧。降雨时空分布不均,水灾、旱灾频繁发生,水资源过量开发,地下水超采严重等是造成辽宁省水资源匮乏的主要原因。以辽宁省沈阳市为研究对象,对沈阳市多年降雨资料进行了系统分析,对危害性较强的暴雨进行了时间特性分析,得出沈阳市暴雨的短历时的时间特性。利用DPS绘制出短历时降雨的频率曲线,并对雨型特点进行分析。以沈阳农业大学校园为实例,按照不同用地类型分别计算可利用量。提出了雨水利用规划,并且进行了雨水量的计算。研究表明:雨水资源化可以有效地缓解沈阳市用水矛盾突出的情况,并且创造出良好的环境、生态、社会、经济效益。     

γ-聚谷氨酸对土壤结构、养分平衡及菠菜产量的影响

通过盆栽试验研究了土壤增施γ-PGA(0.1%,0.2%,0.3%,0.4%)对土壤团聚结构、土壤养分平衡、菠菜产量与经济效益的影响。结果表明:随γ-PGA施量增加,水稳性团聚体(WR0.25)、平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)均显著增大,而团聚体破坏率(PAD)与分形维数(D)均减小,说明γ-PGA对改善土壤团聚结构具有显著的效果;随γ-PGA施量的增加,菠菜对氮、磷、钾的吸收量减少,土壤养分残留量与盈余量增加,养分表观损失量减小;5组处理中,0.1%施量的土壤养分平衡状况最优,0.4%施量对作物养分吸收与土壤养分的平衡产生负效应;菠菜产量及经济效益均随γ-PGA施量增加而显著减小,0.4%施量时较未施γ-PGA减产42.98%;菠菜经济效益拟合结果表明γ-PGA在0～0.1%施量范围内菠菜获利高于不施加γ-PGA处理。综上,0.1%施量对改善土壤结构与养分状况、促进作物增产及作物养分吸收效果较优,这对进一步将γ-PGA应用于实际生产中提供了理论参考。