黄土高原小流域雨水资源化及其生态环境效应

在黄土高原地区,水土流失和干旱缺水是导致经济贫困和生态环境恶化的主要原因。通过人为干预,实现小流域雨水资源化,是减缓水土流失和干旱缺水的有效途径。雨水资源化的主要方式有三种:就地拦蓄入渗、覆盖抑制蒸发和雨水富集叠加利用。详细介绍了黄土高原雨水资源化的主要技术途径,分析论述了雨水资源化带来的诸如调节气候、净化空气、改善流域水质、提高土壤质量、减缓水土流失、防治洪涝灾害等一系列生态环境效应。     

黄土高原水土保持分子生物学与生物技术措施

在概述水土保持研究主要成就的基础上，重点从分子生物学与生物技术角度来阐明黄土高原水土保持研究的策略与新思路。利用生物措施中的植被进行黄土高原的水土保持工程与生态环境改良有着明确的目的性与可控制的操作性。从分子生物学与生物技术角度进行黄土高原的水土保持研究与生态环境改良，目前还有很多问题需要深入研究，但是相关的农业、林业、园艺、医药业等实验结果与取得的经济社会效益说明其思路是可行的，并且在本世纪内必将得到认可。深信从内因入手考虑黄土高原水土保持研究是根治问题的关键。     

城市雨水利用研究进展与发展趋势

城市雨水利用已成为缓解城市水资源危机和水污染严重的有效途径。在论述城市雨水利用相关理论与技术等研究现状的基础上,对城市雨水利用急待研究的若干问题与发展趋势进行探讨。指出城市降雨产汇流模型的建立与资源化潜力的计算、城市雨水水质监测与管理技术、城市雨水利用规划以及城市雨水利用技术的综合应用等是目前城市雨水利用研究急待解决的热点问题,认为城市雨水利用应用基础研究正在从定性向定量化方向迈进,城市雨水利用技术由单一化向多元化和综合方向发展,城市雨水利用的功能在不断拓展,并将成为城市防洪工作的重要内容与手段之一。     

模型黄土高原建设与研究的若干问题探讨

模型黄土高原是为研究黄土高原水土流失规律和水土保持治理模式、治理效益,借助实体模拟理论与技术、测控技术、信息技术等而构建的高科技试验研究模型体系。模型黄土高原的物理模型具有广义性、多目标性、多类型性、典型性、交互性特点。模型黄土高原需要研究的内容包括水土流失规律、水土保持治理模式和水土保持效益三方面。讨论了建设模型黄土高原的技术路线和工作基础,认为借鉴国内外已有的水土流失规律和土壤侵蚀预报模型研究成果,依托黄委科研机构,已初步具备了建设模型黄土高原的条件。     

建设降雨集流补灌工程形成主动抗旱技术体系

近年来,我国北方干旱严重,水资源紧缺,雨水资源化受到普遍关注。山西地处黄土高原半干旱气候区,水土流失严重,水资源非常贫乏,生态环境十分脆弱,农业生产受到极大威胁。但年降水集中且强度大,以及广阔的山地又为雨水径流的利用提供了有利条件,建设集流补灌工程已成为主动抗旱技术体系的重要组成部分。在工程建设中应树立雨水资源化的新观念,制定科学的发展规划,建立合理的投资机制,提高科技含量。     

陕北干旱半干旱地区雨水集蓄与高效利用技术的分析

干旱的山坡地雨水资源潜力巨大,雨水的集蓄与高效利用为解决干旱缺水与水土保持找到一个结合点,分析了降雨特点,总结了雨水利用的发展过程,提出了雨水及径流资源利用的主要形式(1)蓄水保墒技术.蓄水技术主要有水土保持耕作法,以及改良土壤,增强土壤持水能力.保墒技术有覆盖(秸秆覆盖、地膜覆盖)保墒,耕作保墒技术.(2)雨水叠加利用技术.主要有鱼鳞坑以及径流林业等形式,集水技术在空间上对降水起到了有效的再分配作用.(3)雨水聚集利用技术.在山坡地径流汇集处兴修"旱井",把降水富集并存储起来,使自然降水变成时空可调的现实水资源.(4)雨水在聚集条件下高效利用技术.在雨水聚集利用技术的基础上,利用地形落差,实施自压滴灌或渗灌,使降水与植物需水错位可得到改善和缓解.最后,提出了雨水聚集和高效利用需要研究解决的关键技术.     

建设模型黄土高原 维持黄河健康生命

模型黄土高原是为研究黄土高原水土流失规律、水土保持治理模式和治理效益 ,借助实体模拟理论和技术、测控技术和信息技术而构建的高科技试验研究模型体系 ,包括原型小流域观测、实体小流域模型和室内比尺模型。模型黄土高原建设的总目标与任务是 :在黄土高原地区选择不同类型区 ,构建野外和室内物理模型 ,开发数学模型 ,探索水土流失规律 ,提出水土流失治理模式 ,研究水土保持效益。开展模型黄土高原建设在基础理论、应用实践和技术及设备等方面都有一定的工作基础。介绍了近期已开展的工作和当前急需探索的关键技术问题     

黄土半干旱区林草复合优化配置与结构调控研究进展

林草复合系统是我国干旱与半干旱地区陡坡农林复合的主要模式之一。该文在综述黄土高原林草复合模式生态效益、社会效益、经济效益的基础上,对黄土半干旱区林草复合优化配置与结构调控研究进展进行了研究,提出了适宜黄土半干旱区林草复合的造林树种为刺槐和油松,草种为以苜蓿为代表的豆科类优质牧草。并对目前晋西黄土区林分密度研究进行了分析,根据水量平衡原则确定了适宜于在黄土高原推广应用的林分合理密度计算公式。在对黄土高原林草复合研究现状进行分析的基础上,提出了黄土高原林草复合研究中存在的问题,以及未来的发展方向,旨在为黄土高原退耕还林及水土保持人工林建设提供借鉴。     

黄土高原水土保持二期世行贷款项目蓄水保土效益分析

结合黄土高原水土保持二期世行贷款项目的蓄水保土监测资料,在重新确定单项措施蓄水保土指标的基础上,应用水保法计算黄土高原水土保持二期世行贷款项目的蓄水保土效益,并对计算结果进行分析评价,指出黄土高原水土保持世行贷款项目的实施,使项目区的水土资源得到了合理开发利用,减少了入黄泥沙,改善了生态环境。     

天津市某大学校园雨水利用探究

雨水是一种宝贵的淡水资源,对其加以利用能够缓解城市水资源短缺的形势,雨水资源化利用正逐渐成为生态校园建设的重要内容.在对天津市某大学校园雨水径流水质进行监测的基础上,设计了雨水资源化技术方案,以保证景观湖、绿地及道路浇洒用水为核心,以自然净化、生态处理和循环净化为关键技术,多种途径收集利用雨水.同时还着重介绍了下凹式绿地、花坛式渗滤净化技术、景观湖净化系统等雨水生态化利用技术的特点及机理.分析与计算表明,该校园的雨水资源化利用方案具有明显的经济、社会和环境效益,能够为其它校园乃至天津市的雨水利用设计提供借鉴.     

小流域雨水资源化潜力及其可持续利用分析

针对黄土高原地区水资源严重短缺的态势和生态环境建设的需要，基于可持续发展理念，以小流域作为研究单元，以雨水资源作为研究对象，提出小流域雨水资源化潜力的概念，分析不同层次的小流域雨水资源化潜力，探讨雨水资源可持续性与可持续利用的关系，建立了小流域雨水资源不同利用类型的判别模式，为黄土高原雨水资源的持续高效利用和流域生态环境健康发展提供理论依据。     

基于作物需水与降雨径流调控的隔坡梯田结构优化

 针对黄土高原丘陵沟壑区坡地作物普遍存在的干旱缺水与水土流失问题,基于作物需水过程和降雨径流调控理念,利用WEPP模型对不同梯田模式下春玉米生育期的降雨、径流、入渗、蒸发、土壤水进行作物生育期需水耗水过程计算。结果表明:研究条件下,单一模式隔坡梯田不能完全解决春玉米需水与天然来水在时间上的错位问题,且一般情况下需要1∶6～1∶8平坡比收集降雨径流,土地资源浪费严重;结合水窖,不但能大量节约土地资源、满足作物需水,且隔坡梯田作物年产量、作物水分利用效率和降水利用效率较无隔坡条件均增加50%以上,基本实现作物增产和减少水土流失的双重目标;得出的典型模式隔坡梯田平坡比取值参考表可供黄土丘陵沟壑区隔坡梯田设计规划参考。在黄土高原丘陵沟壑区,隔坡梯田与水窖蓄水配合,不但可满足作物生长过程需水,而且又可防止水土流失,是适宜推广的坡地降雨径流调控方式,这对坡地水土资源高效利用具有实际指导意义。     

黄土高原典型地区不同植被覆盖下坡面土壤侵蚀阈值研究

为了分析植被覆盖对黄土高原坡面水土流失的影响，量化土壤侵蚀的植被覆盖阈值，基于模拟降雨数据分析了植被覆盖对土壤侵蚀的作用机制，利用绥德、西峰、天水等黄土高原高原典型地区的野外径流小区定位观测资料，探讨了不同覆被类型下植被覆盖控制径流和土壤侵蚀的有效性，确定了不同覆被类型下植被覆盖调控径流和防治土壤侵蚀的植被覆盖下限阈值和上限阈值。结果表明：(1)植被覆盖度的提高增加了土壤入渗、减少了径流量、延缓了径流流速、增加了土壤抵抗侵蚀的能力。(2)坡面径流量随植被覆盖度呈幂函数或指数函数下降，土壤侵蚀量随植被覆盖度呈指数函数、幂函数或者对数函数下降。(3)总体而言，不同地区植被控制土壤侵蚀的下限阈值在20%～30%,上限阈值在50%～70%。(4)土壤质地、植被类型、甚至植被的根系特征对植被控制径流和土壤侵蚀的效益有重要影响。研究结果为黄土高原水土保持工作提供研究依据。     

人工模拟降雨供水水质对坡面产流产沙的影响

利用黄土高原2种典型的土壤类型(黄土和塿土),在2个降雨强度(45.5,95.5mm/h)和2个坡度(8.7%,25.9%)条件下进行了人工模拟降雨试验,研究了3种水质(去离子水、自来水、盐水)对坡面产流、产沙过程的影响。结果表明,2种土壤类型的产流过程差异显著,黄土条件下去离子水最先产流,但产流速率小于自来水与盐水;而塿土条件下去离子水的产流速率始终最大,自来水与盐水由于离子数量相当,产流速率差异较小。水质主要通过地表结皮的形成与发育影响径流,以总降水量45.5mm为例,径流深随供水电导率的增大而减少,与去离子水相比,黄土条件下自来水和盐水的径流分别减少了5.7 mm和1.5mm,而塿土条件下分别减少了7.2mm和9.8mm。受产流过程的影响,不同供水水质条件下产沙过程不一,产沙速率与产流速率变化同步。2种土质条件下产沙量均是去离子水最大,与去离子水相比,自来水和盐水分别减少了45.9%,35.8%(黄土)和65.6%,68.3%(塿土),结果显示模拟降雨水质会显著影响坡面产流产沙过程,为保证试验数据的准确性和可对比性,建议在进行人工降雨相关试验时均采用去离子水。     

喷施中性多聚糖对黄土坡面降雨入渗的影响

中性多聚糖(Jag S)是一种新型高聚物,研究该高聚物对黄土坡面降雨入渗的影响可对采用土壤侵蚀化学调控技术措施防治黄土坡面土壤侵蚀提供新的理论基础。通过人工模拟降雨试验,研究不同雨强(1.0、1.5、2.0 mm min-1),不同坡度(10°、15°、20°)条件下,坡面降雨入渗及产流时间与喷施不同剂量(1、3、5 g m-2)Jag S之间的关系。结果表明:在不同坡度不同雨强下,与裸露坡面相比,喷施3种剂量的高分子化学材料Jag S均减少了前期降雨入渗率,但1及3 g m-2剂量Jag S处理能够明显提高黄土坡面入渗性能,减缓入渗在整个降雨过程的下降趋势,提高稳渗率,强化入渗效应均值分别为21.53%及9.17%,大剂量(5 g m-2)Jag S反而降低了土壤入渗性能(小雨强下除外)。喷施不同剂量Jag S的坡面其产流开始时间差异很小,但均早于裸露坡面,且表现为Jag S喷施剂量越大,坡面越早产流,大坡度大剂量对降雨产流时间影响较大。三个剂量对应产流时间提前百分比均值分别为47.26%、50.47%及66.28%。总之,Jag S在一定程度上能改善黄土坡面土壤结构,提高黄土坡面降雨入渗性能,从而降低土壤侵蚀,为采用高聚物进行水土保持提供了科学依据。     

黄土高塬沟壑区典型小流域土地利用变化及其对水土流失的影响

 基于水土保持学基本理论并结合RS、GIS技术,以黄土高塬沟壑区典型小流域一杨家沟小流域为主要研究对象,并与未治理的小流域——董庄沟小流域进行对比,以1954—2008年的降水、径流、泥沙以及土地利用变化为基础数据,以水利部颁布的《土壤侵蚀分类分级标准》为标准,研究杨家沟小流域50多年来的土地利用变化及其对水土流失的影响。结果表明：1)杨家沟小流域自50年代初开始采取水土保持治理措施以来,土地利用发生了较大的变化,林地面积大幅增加;2)杨家沟小流域水土流失状况得到了明显改善,年产流降雨量、年径流量、年输沙量、土壤密度都明显减小,侵蚀强度分级中强烈、极强烈、剧烈侵蚀面积不断减少;3)杨家沟小流域水土流失状况虽然得到了有效控制,但还可以加大治理力度,调整土地利用类型和土地利用结构,部分坡度较大的耕地应严格退耕还林,进一步植树造林,提高未利用地利用率,更加有效地控制水土流失。     

粮草豆隔带种植保护性耕作水土流失规律

为有效防治坡耕地水土流失,持续利用坡耕地,于2007-2010年在黄土高原西部坡耕地上研究保护性耕作对水土流失的影响,重点探讨传统耕作与免耕秸秆覆盖2种耕作措施下春小麦、鹰嘴豆、马铃薯与紫花苜蓿间作的水土流失规律。结果表明:(1)各处理8月份的径流量分别占观测时段内总径流量的46.46%～51.29%,侵蚀量分别占观测时段内总侵蚀量的40.10%～61.22%。(2)降雨量与径流量、侵蚀量间呈现多元多项式关系。(3)2007-2010年不同种植模式下径流总量和侵蚀总量的变化趋势是一致的,均表现出NTSPL相似文献   

黄土高原水土保持措施强化降雨入渗分析及灰色预测

黄土高原水土流失综合治理是以强化降雨入渗,减少地表径流,阻止土壤侵蚀为目的。因此,治理区降雨入渗量的大小是衡量水土流失治理效果的关键指标之一。目前入渗量的计算多利用年总降雨量,由于在黄土地区小雨量或小强度的降雨具有与水土流失治理的零相关性,因而会导致对水土流失综合治理强化入渗作用估计的较大误差。提出用1a中产生径流的次降雨总量(产流降雨总量)计算入渗量。以西川河流域为例,采用1997—2001年的降雨径流资料,分别用年降雨总量与产流降雨总量推求降雨入渗系数,对比分析了入渗量随流域水土流失治理度的变化,结果表明:利用产流降雨总量能比较清晰地反映流域治理程度对降雨入渗的影响。在此基础上,采用GM(1,1)灰色动态模型预测西川河流域降雨入渗量随水土流失治理度的变化趋势。结果表明,GM(1,1)灰色模型能够合理地预测黄土高原水土保持措施对自然流域入渗量影响的变化趋势。     

室内模拟降雨条件下径流侵蚀产沙试验研究

降雨及其产生的径流是引起黄土高原土壤侵蚀的主要动力,开展黄土区降雨产流产沙过程研究可为土壤侵蚀过程模型研发奠定基础,为水土保持与生态建设提供重要科学依据。利用室内模拟降雨试验,研究了不同植被格局条件下的坡面侵蚀产沙、径流、入渗规律及相关关系。研究结果表明,裸坡坡面下,雨强是影响径流的主要因素,径流贡献率为87%;坡度是影响产沙的主要因素,产沙贡献率为76%;在大雨强或陡坡条件下,这种趋势更加明显。模拟降雨条件下,坡面含水量以坡面中下部最大,坡面中部居中,坡面上部最小。坡面植被覆盖对侵蚀产沙的影响大于坡度因素的影响;相同覆盖度条件下,植被空间位置对水沙调控作用大小顺序依次为:坡底>坡中>坡顶。随植被覆盖率的增加,径流总量呈幂函数减小趋势,产沙总量和径流含沙量呈指数函数减小趋势,植被对水沙调控作用逐渐增强。本文研究成果对于深入理解流域径流产流产沙过程具有重要意义,可为相关的模型研究提供可靠的试验支持。     

北京通州区“7·21”特大暴雨灾害与城市水土保持

2012年7月21日发生在北京市的＂7·21＂特大暴雨引起了社会的广范关注,北京通州区作为北京重点发展新城之一,在这次特大暴雨中也遭受了严重的灾害。通过分析通州区＂7·21＂特大暴雨灾害发生的原因,根据水土保持新法规,提出通州区城市建设从源头控制水土流失、提高城市雨水管网利用率,综合利用渣土资源、提高土石方利用率,减少地面硬化率、提高植被覆盖率以及充分利用雨洪资源、提高城市建设雨洪利用率等水土流失防治对策,以期为城市建设防灾减灾提供参考。