洪水径流对种子传播及种群更新的影响——以黄土丘陵沟壑区旱柳为例

针对2013年暴雨后旱柳在两个淤地坝坝地内成片密集生长的现象,对两个坝控流域内旱柳生长分布特征及繁殖方式进行了调查与分析。结果表明:(1)1号淤地坝控流域内的成树与幼树分布面积、胸径、树高与密度总体上均高于2号坝控流域,2号坝控流域内沟谷数量少且较浅,相反1号坝控流域内密集分布的地势低洼的沟谷为旱柳提供了适宜的生长条件,同时数量较多的高大成树提供了丰富种源,造就了种子扩散距离上的优势;(2)2013年与2014年降雨产生的地表径流携泥沙淤积于坝地,提高了土壤水肥条件,为旱柳的萌发与生长提供了有利条件;(3)幼树多分布于坝地上且均为两年生实生苗,少量萌生苗分布于支沟沟口,主要原因为2014年与2015年降雨所产生的地表径流均将坝控流域地表中存活的旱柳种子传播并聚集于坝地上,此时坝地水肥条件良好,促进了种子萌发和幼苗生长。研究表明地表径流会促进植物种子扩散,将种子传播至适宜其萌发和幼苗建成的生境,从而影响种群更新格局。     

洪水径流对种子传播及种群更新的影响

摘 要：针对2013年暴雨后旱柳在两个淤地坝坝地内成片密集生长的现象,对两个坝控流域内旱柳生长分布特征及繁殖方式进行了调查与分析。结果表明：(1) 1号淤地坝控流域内的成树与幼树分布面积、胸径、树高与密度总体上均高于2号坝控流域,2号坝控流域内沟谷数量少且较浅,相反1号坝控流域内密集分布的地势低洼的沟谷为旱柳提供了适宜的生长条件,同时数量较多的高大成树提供了丰富种源,造就了种子扩散距离上的优势;(2) 2013年与2014年降雨产生的地表径流携泥沙淤积于坝地,提高了土壤水肥条件,为旱柳的萌发与生长提供了有利条件;(3) 幼树多分布于坝地上且均为两年生实生苗,少量萌生苗分布于支沟沟口,主要原因为2014年与2015年降雨所产生的地表径流均将坝控流域地表中存活的旱柳种子传播并聚集于坝地上,此时坝地水肥条件良好,促进了种子萌发和幼苗生长。本研究表明地表径流会促进植物种子扩散,将种子传播至适宜其萌发和幼苗建成的生境,从而影响种群更新格局。     

洪水径流对种子传播及种群更新的影响

摘 要：针对2013年暴雨后旱柳在两个淤地坝坝地内成片密集生长的现象，对两个坝控流域内旱柳生长分布特征及繁殖方式进行了调查与分析。结果表明：(1) 1号淤地坝控流域内的成树与幼树分布面积、胸径、树高与密度总体上均高于2号坝控流域，2号坝控流域内沟谷数量少且较浅，相反1号坝控流域内密集分布的地势低洼的沟谷为旱柳提供了适宜的生长条件，同时数量较多的高大成树提供了丰富种源，造就了种子扩散距离上的优势；(2) 2013年与2014年降雨产生的地表径流携泥沙淤积于坝地，提高了土壤水肥条件，为旱柳的萌发与生长提供了有利条件；(3) 幼树多分布于坝地上且均为两年生实生苗，少量萌生苗分布于支沟沟口，主要原因为2014年与2015年降雨所产生的地表径流均将坝控流域地表中存活的旱柳种子传播并聚集于坝地上，此时坝地水肥条件良好，促进了种子萌发和幼苗生长。本研究表明地表径流会促进植物种子扩散，将种子传播至适宜其萌发和幼苗建成的生境，从而影响种群更新格局。     

基于数字流域的淤地坝规划水沙关系分析

以数字流域为基础,应用数字流域模型,对岔巴沟流域1960年6~9月的降雨—径流—产沙过程进行了模拟,分析了各沟道控制点的来水来沙规律,进而阐述了如何确定淤地坝的建坝位置、建坝顺序、建坝规模,再根据建坝规模确定淤地坝的设计标准。对于缺乏观测资料的支沟,模型还能通过模拟给出淤地坝的相关设计参数,解决了基础资料不足带来的困难。     

砒砂岩区典型淤地坝沉积泥沙特征及来源分析

黄土高原地区的淤地坝是拦减入黄泥沙的关键措施,尤以对泥沙具有绝对控制的"闷葫芦"淤地坝为甚。为研究淤地坝对侵蚀泥沙的拦蓄作用,以砒砂岩区皇甫川流域园子沟淤地坝为研究对象,采集坝地淤积剖面及沟间地、沟谷地表层样品,对沉积旋回进行断代分析,计算泥沙贡献率,反演其淤积过程。结果表明:坝地沉积泥沙粒径分布以2~0.05 mm砂粒为主,其次为粉粒、黏粒,砂粒中以极细砂和细砂占比最多。园子沟坝控流域内侵蚀性降雨事件对应的最小日降雨量为22.8 mm;淤地坝运行可划分为2个阶段,前期主要依靠坝体拦蓄泥沙,后期随着拦蓄泥沙的增多,减蚀作用凸显。坝地沉积泥沙主要来源为沟谷地,贡献率达71.4%,沟间地为28.6%,其中沟间地侵蚀产沙并非受植被唯一影响,在降雨量>45.4 mm时,地形因素会限制侵蚀的加剧。     

绥德王茂沟流域淤地坝调查及坝系相对稳定规划

王茂沟流域面积５．９７ｋｍ￣２，位于陕北黄土丘陵沟壑区，地形破碎，水土流失严重。１９５３年开始综合治理以来，在沟谷建成大小淤地坝４５座，已拦泥１７６．１８万ｍ￣３，淤垫坝地３３．３ｈｍ￣２，形成较完整的坝系．使年输沙模数由１８０００ｔ／ｍ￣２减少到４６０ｔ／ｋｍ￣２。随着淤地坝的逐年淤积，坝系的抗洪拦沙能力有所降低，暴雨中水毁坝体和坝地作物保收问题尚未得到很好解决。在调查分析坝系布局和抗洪能力基础上，按坝系相对稳定条件和标准，采用坝系相对稳定系数（坝地面积与坝控集流面积之比）１／２０、暴雨洪水频率２％，对流域内的１０座淤地坝进行加高加固规划，使其达到坝系相对稳定，以实现对流域洪水泥沙的长期控制、坝地作物保收。     

典型淤地坝坝控流域水土保持措施的合理性分析

[目的]分析淤地坝坝控流域水土保持措施的合理性,为黄土高原的淤地坝建设与规划提供科学指导。[方法]对黄土丘陵沟壑区第一副区两座典型淤地坝进行分层土样采集,通过室内试验用常规方法对土样的颗粒组成进行了分析计算,在此基础上,利用分形理论,计算了分层土样颗粒组成的分形维数,分析了两座淤地坝坝地分层淤积物颗粒组成与其分形维数随淤积年限的变化趋势。[结果]两座典型淤地坝粒径组成的分形维数随淤积年限的增大都呈现逐渐减小的趋势。[结论]该典型淤地坝坝控流域不同土地利用类型表层或者更深层的土壤存在沙化趋势,淤积年限内坝控流域水土保持措施配置不合理。     

基于MIKE模型的不同淤地坝型组合情景对小流域侵蚀动力和输沙量的影响

为科学认识黄土高原淤地坝建设对小流域侵蚀动力过程的影响,通过分布式水文模型MIKE SHE和一维水动力模型MIKE 11耦合模拟了王茂沟流域的洪水过程,并计算了流域主沟不同断面的侵蚀动力参数和不同坝型组合的减沙效益。结果表明:(1)淤地坝建设在不同程度上改变了小流域沟道的侵蚀动力分布,坝系建成后沟道的侵蚀动力参数减幅最大。(2)小流域径流侵蚀功率表现为上中游剧烈变化,下游趋于稳定,且下游径流侵蚀功率明显小于上游。(3)淤地坝建设可以有效减小流域的输沙量,其中单独建设骨干、中型、小型坝相比流域未建坝时,输沙模数分别减少24.74%,47.11%,64.11%;流域坝系建成后减沙效益最明显,流域输沙量减少83.92%。研究成果可为黄土高原淤地坝减沙效益评估提供科学参考。     

基于多源数据AnnAGNPS西枝江流域的污染模拟研究

以西枝江流域为研究对象,结合GIS技术,建立了AnnAGNPS模型数据库,对流域内非点源污染主要影响因素的特征以及非点源污染的时空分布特征进行了分析。结果表明:流域内降雨侵蚀力、径流深、土壤侵蚀和沉积负荷的年际间变化很大,降雨侵蚀力月间分布极不均匀,季节变化十分明显,后三者的变化趋势都与平均降水量表现出较好的对应关系,但是又并不完全一致;流域内的径流深空间分布极不均匀,而土壤侵蚀、沉积负荷空间变化相对不是十分明显,三者都有沿河道向两边逐渐递减的趋势,在人口密集地区及河塘密集地区,径流相对其他区域比较大。本文为西枝江流域的非点源污染模拟研究提供了基础数据平台,也为该模型在整个东江流域的合理应用奠定了科学基础。     

韭园沟流域典型淤地坝淤粗排细作用研究

对韭园沟流域8座典型淤地坝坝内淤积物进行野外挖探坑观测取样,将坝内淤积物和马兰黄土颗粒级配进行对比,初步分析淤地坝的淤粗排细作用机理。在空间分布上,垂直分布,淤地坝坝内淤积物具有一定的沉积层理,即粉土层与黏土层相间分布;水平分布,同一沟道上游淤地坝较下游淤地坝淤积物粒径粗,单坝远坝处较近坝处淤积物粒径粗。工程结构上,有放水建筑物的淤地坝,控制面积决定了其淤粗排细效果;控制面积相近的淤地坝,有无放水建筑物决定了其淤粗排细效果;水毁坝也具有一定淤粗排细作用。     

沂河流域植被覆盖时空演变及其与径流的关系研究

为探求沂河流域植被覆盖时空演变特征及其与地表径流的关系,基于MOD13Q1 NDVI遥感影像数据,利用趋势分析方法,分析了2000—2020年沂河流域植被覆盖时空演变特征,并利用SCS模型模拟地表径流深,使用相关分析在像元尺度上分析了植被NDVI变化与径流的关系。结果表明：(1)沂河流域20年间植被NDVI呈波动增加趋势,流域内NDVI空间分布差异较大,NDVI增加的区域主要分布在流域北部,NDVI减少的区域主要分布在流域东部和南部及各城镇建成区内;(2)沂河流域不同时期径流深均呈现出不同程度的由西北向东南逐渐增加趋势,径流深出现较大幅度波动,径流存在明显的丰枯变化;(3)流域NDVI和地表径流之间呈正相关和负相关共存的相关关系,以不显著正相关为主,呈显著正相关的区域主要集中在流域北部,显著负相关区域主要集中在流域南部兰山区境内。研究表明,沂河流域整体植被覆盖得到了改善,但流域内部植被变化存在分异,植被保护与修复主要集中在北部,而南部与东部地区随着人类活动的增加,NDVI出现一定程度减少。随着流域内不同空间位置NDVI的增加及减少,径流主要呈增加趋势且两者相关关系在小空间尺度下存在明显...     

基于水沙关系框架的黄土区不同水保措施减沙贡献分割方法

黄土高原水土保持治理已取得巨大成效,但常规的水文法和水保法均不能可靠地进行不同水土保持治理措施的减沙贡献分割。该研究首先分析了不同治理措施的减沙机制,认为在流域尺度上:1)由于坡面水下沟后继续冲刷,植被、梯田等坡面治理措施仅通过减少地表径流来减沙;2)淤地坝既通过减少地表径流来减沙,也通过降低地表径流含沙量来减沙;3)降雨对产沙的影响机制与坡面措施类似。基于此,该研究提出了一种新的针对黄土区的流域减沙贡献分割方案,给出了降雨、坡面措施以及淤地坝的减沙贡献计算公式。验证结果表明,这3个公式计算结果与实际观测结果均非常一致,其中淤地坝公式准确计算出了大理河、清涧河、延河流域的淤地坝拦沙量(R^2>0.9)。水文法被认为是一种较可靠的降雨变化和人类活动贡献分割方法,该研究提出的方法与水文法的计算的结果几乎一致。水保法计算结果为坡面减蚀率,因而会高估减沙贡献,而该研究方法考虑了减沙效应的空间尺度变异,计算结果为流域减沙率。该研究提出的方法具有较好的理论基础,对黄河流域减沙的归因分析以及未来治黄策略的制定具有重要意义。     

黄土高原小流域淤地坝系统水收支过程的数值解析

黄土高原的淤地坝系统对各小流域水资源再分布发挥着重要的作用。为了分析淤地坝系统的年水收支过程,选取位于黄土高原北部六道沟流域的一座淤地坝系统为研究对象,基于实际的地理条件开发了该淤地坝系统水利计算模型。通过对观测地下水位数据的数值模拟,验证了模型的实用性。2006年的数值计算结果表明：地表径流量、蒸散发量、入渗量以及地下水流出量分别占淤地坝系统总来水量的36.0%、49.3%、11.6%及3.1%。由结果可知：淤地坝系统对水资源再分布的影响主要体现在减少地表径流,增加蒸发及入渗。研究为黄土高原北部淤地坝系统水文循环过程的研究提供了一种实用的数值计算方法。     

黄土丘陵沟壑区不同土地利用方式下小流域侵蚀产沙特征

为进一步优化和合理配置水土保持措施,以黄土丘陵沟壑区3个不同土地利用方式下的坝控小流域为例,基于人工探槽取样、淤积层次甄别及与产流降雨事件的对应关系,结合1∶10 000早期地形图与全站仪测量,拟合库容曲线来估算淤地坝泥沙淤积量,进而反演坝控流域的产沙模数变化特征。结果表明:(1)延河马家沟3个不同土地利用方式下的洞儿沟、阎桥和芦渠坝控小流域,自建坝至2016年的多年平均淤积量分别为2 748.80,4 634.31,3 141.17 t;(2)洞儿沟、阎桥和芦渠流域多年平均产沙模数分别为2 432.56,3 131.29,1 794.95 t/(km~2·a),依次属于轻度、中度和轻度侵蚀;不同土地利用方式下坝控小流域的最小产沙降雨量均20 mm以上;(3)不同的土地利用方式对小流域侵蚀产沙影响显著,人类活动明显的阎桥流域多年平均产沙模数大于以林草地为主的洞儿沟流域,而以林地和梯田为主的芦渠流域多年平均产沙模数最小。由此可见,在黄土丘陵沟壑区合理配置不同的水土保持措施,是减少小流域侵蚀产沙的有效途径。     

延河流域2013年7月连续暴雨下淤地坝毁坏情况调查与评价

[目的]查明2013年7月延河流域连续出现的5次范围广,历时长,量级大的强降雨条件下淤地坝的运行及毁坏情况。[方法]对延河流域3县区15个小流域45座淤地坝进行实地考察。[结果]被调查淤地坝中35座经受住了暴雨洪水的袭击。遭毁坏的10座淤地坝中9座为已淤满变为耕地的"闷葫芦"坝(一大件)及1座新建坝。而尚未淤满正在发挥作用的淤地坝以及新旧结合的坝系大多数都正常运行。[结论]延河流域该次淤地坝毁坏的直接原因是高强度和持续集中降雨造成的超标准暴雨洪水,同时淤地坝在建设、运行和管理方面也存在诸多问题。     

基于坝地泥沙淤积信息的流域侵蚀产沙特征研究

以淤积年限53年、淤积厚度为10.58 m的王茂沟流域背塔沟闷葫芦坝为研究对象,利用2012年洪水冲刷成的深沟,通过剖面辨识将泥沙沉积层分为86个淤积巡回,结合1959-2012年间降雨资料以及流域侵蚀产沙沉积剖面的物理特征,建立了淤地坝沉积序列的时间坐标。在此基础上,依据泥沙沉积量计算了坝控范围不同时期的土壤侵蚀模数,分析了土壤侵蚀模数变化与当时对应农村经济政策和土地利用的密切关联。研究结果表明:对于无泄洪设施的淤地坝,层淤积泥沙量与次侵蚀性降雨最大30 min降雨强度(I30)具有极强的相关性;研究方法可为无水文资料地区水沙资料的反演提供新的可行途径;水土流失治理必须以生态经济学为指导,才能符合客观规律。     

持续模拟干旱胁迫对胡麻萌发特性影响及品种抗旱性评价研究

采用PEG-6000模拟干旱持续胁迫,研究不同PEG-6000浓度对6个胡麻品种(坝选3号、晋亚11号、定亚23号、天亚9号、陇亚8号、陇亚11号)的种子萌发、幼苗生长和幼苗生理指标的影响,并对6个胡麻品种的萌发期抗旱性进行分析和评价。结果表明:随着PEG-6000浓度的升高,胡麻种子的发芽率、发芽势和发芽指数呈先增加后减小的趋势;地上部分长度、地下部分长度、地上部分鲜重及地下部分鲜重整体呈下降趋势;丙二醛(MDA)含量、过氧化物酶(POD)活性呈先增后减的趋势,超氧化物歧化酶(SOD)活性和过氧化氢酶(CAT)活性呈增加趋势;萌发抗旱指数呈下降趋势。随着胁迫时间的增加,同一浓度下,MDA含量,POD、CAT、SOD活性均随着胁迫时间的增加逐渐增加。采用模糊数学隶属函数法,对6个胡麻品种萌发期抗旱性进行评价,其抗旱性强弱依次为:坝选3号晋亚11号定亚23号天亚9号陇亚8号陇亚11号。本研究为室内早期快速鉴定胡麻育种材料的抗旱性提供了参考依据。     

三七连作土壤对其种子萌发及幼苗生长的影响

为明确三七连作的障碍效应,以不同连作年限及不同空间分布的土壤为基质,通过发芽和幼苗生长试验,研究了连作土壤对三七种子萌发及幼苗生长的影响。结果表明:①与新土相比,连作土壤处理下三七种子萌发的最大速度加快,种子的发芽势变化不大,而发芽率、发芽指数和快速发芽期则明显呈降低或变短的趋势;②随土壤连作年限的增加,三七幼苗的成苗率和株高均显著下降(p0.05);③与根区外土相比,根区土和根区下土显著降低了三七种子的发芽势、发芽率和发芽指数,对种子萌发的最大速度也呈降低作用,但却使三七幼苗的地上生物量明显增加。连作土壤对三七种子的萌发及幼苗的生长均表现明显的障碍效应,化感(自毒)作用可能是造成三七连作障碍的原因之一。     

近50年泾河流域降雨-径流关系变化及驱动因素定量分析

为明确变化环境下流域降雨—径流关系变化特征,定量分析影响因素,该文提出利用滑动偏相关系数法诊断泾河流域降雨—径流关系变异情况,与双累积曲线法相互验证,引入Copula函数分析降雨-径流关系变化特征,在此基础上定量计算气候变化和人类活动对径流变化的影响。研究结果表明:泾河流域降雨—径流关系于1996年发生变异,主要由流域内持续增加的用水量以及大规模的水利水保工程致使的径流衰减性变化造成,降雨年际、年内变幅不明显;降雨-径流关系变异后(1997-2010年),相较1960-1996年,相同降雨条件下流域产流能力减弱,年降雨量≥400 mm时,产流量相对减幅达40%以上;降雨、径流联合分布发生明显变化,不同时段相同量级降雨、径流遭遇概率变化显著;1997-2010年与1960-1996年相比,人类活动对径流减少的贡献率达到80.96%,气候变化影响程度仅为19.04%。该研究可为合理进行流域水资源开发利用与水土保持工作等提供科学依据。     

黄土高原水蚀风蚀交错区小流域泥沙粒径的分形分析

泥沙颗粒特征是表征泥沙表面形态、泥沙机械组成、排列模式及泥沙絮凝现象的主要物理属性之一。在水土流失严重的水蚀风蚀交错区,不同地表覆被类型的侵蚀产沙方式和粗泥沙的侵蚀产沙强度很不均衡,导致其泥沙粒径分布的差异很大。以黄土高原典型淤地坝为例,采用分形原理和多重分形理论研究淤地坝坝控小流域泥沙粒径的分形特征,结果表明:淤地坝坝内泥沙与坡面泥沙存在线性关系,相关系数高达0.93;泥沙粒径分形维数D在淤地坝坝内垂直方向上随泥沙颗粒的增大而减小;分形的5个特征参数D,D（0）,D（1）,D（2）,D（0）/D（1）均表明不同地表覆被类型下,草地的粒度分布较均匀,裸地次之,分布最狭窄的是砂岩,该结果可为小流域泥沙来源和水土保持治理措施提供重要依据。