川北紫色土区典型小流域径流特征分析

针对日益加剧的四川紫色土地区水土流失情况,选取四川省南部县鹤鸣观小流域为研究区,对其径流特征进行探讨分析。结果表明,该流域径流季节变化与年际变化都较大,降雨量与径流量、土壤侵蚀模数与径流之间相关性与流域水土保持措施的实施与否关系密切,水保措施起到了很好的减水减沙效果。本研究为该区水资源合理利用与川北紫色土区流域水土流失机理分析以及区域水土保持治理提供了一定的科学依据。     

四川省紫色土地区小流域次降雨泥沙输移比探讨

选取四川省南部县鹤鸣观小流域与李子口小流域为研究区,在分布式侵蚀产沙模型侵蚀量计算值的基础上,探讨了小流域次降雨泥沙输移比.结果表明,在这两个流域,影响次降雨泥沙输移比的主要因素不同.在鹤鸣观小流域降雨量与径流深是影响泥沙输移比的主要因素,而在李子口流域,其主要因素为径流深与降雨强度.主要原因是鹤鸣观小流域的面积远小于李子口流域的面积,并且次降雨泥沙输移比随着流域面积增加而输移比逐渐减小.通过分析鹤鸣观小流域与李子口小流域次降雨泥沙输移比与降雨量、前期含水量、径流系数的关系得到了两个流域次降雨泥沙输移比公式.     

概念性土壤侵蚀模型的建立及在紫色土小流域的应用

概念性土壤侵蚀模型在描述流域基本过程的同时对参数要求较低,现有概念性模型中计算产沙所需参数主要靠律定或借鉴经验值。该文介绍了1个无需流域出口产沙量长序列观测资料来律定且能适用于研究流域的概念性土壤侵蚀模型。模型中引入了分布式水文模型WetSpa Extension作为水文模块,结合流域内试验小区上建立的流量—产沙量经验关系计算侵蚀量,再结合泥沙输移比构建起产沙模块。通过在紫色土地区小流域的应用表明,模型能够得到较合理的流域出口产流量、产沙量以及侵蚀率的空间分布等模拟结果,在没有试验小区的邻近流域地区也具有推广性,且能作为评价水保措施效益的有力工具。该概念性模型对于流域出口泥沙资料稀少的地区具有很高的应用价值和协助流域管理的 潜力。     

黄河多沙粗沙区分布式土壤流失模型研究

以侵蚀动力学、地貌学、水文学、泥沙运动力学的理论为基础,以黄河多沙粗沙区岔巴沟流域为研究区域,以地理信息系统为平台,构建了黄河多沙粗沙区小流域分布式土壤流失数学模型,可用于计算小流域梁峁坡、沟坡和沟槽三部分的土壤流失量,并达到了产汇流模型与产输沙模型的紧密耦合;提出了当量糙率系数的概念,初步解决了定量表达水土保持工程对产汇流的影响,使模型具备了预测评价不同水土保持治理方案效益的功能;利用3S技术实现了土壤流失预测模拟信息系统的自动提取。通过对岔巴沟流域和杏子河流域土壤流失实测资料的验证表明,本模型能基本正确反映黄河多沙粗沙区流域土壤流失规律。     

基于GIS的农林复合经营的侵蚀控制模拟研究

根据张家口郭家梁试验场的小区资料，建立了小流域侵蚀产沙模型以及植物篱侵蚀控制模型，并在GIS的支持下，从小流域数字高程模型（DEM）中提取基于地块间水沙汇流网络，生态基于地块的水沙运移网络图，并将地块间的水沙汇流过程引入小流域侵蚀产沙的模拟中，实现了侵蚀产沙模型与地理信息系统（GIS）的深层次耦合，模拟出坡面水沙在小流域的空间运动过程。1995－1999年的青边口河小流域模拟结果表明：坡耕地，荒坡地，低覆盖的天然草地的平均侵蚀模数最大，是侵蚀控制的重点土地利用类型，在坡耕地，荒坡地，低覆盖的天然草地配置面积占流域总面积的18．2％的植物篱一农作系统（10m带间距的二年生紫穗槐植物篱），利用次降雨资料的计算模拟结果表明，对径流的控制效果在８．１％－４６．２％之间，对侵蚀模数的控制净利要在４２．９％－５０．２％之间，养分流失的模拟分析表明，在现有条件下有机质的损失较大，而通过配置植物篱－农作系统可以有效地减少养分的流失。     

小流域土壤侵蚀信息系统研究与应用

在小流域土壤侵蚀模型研究的基础上，研究该模型与GIS结合的整体框架、关键技术，并构建全集成式的小流域土壤侵蚀信息系统；应用系统计算了北京怀柔东台沟流域坡面产流、产沙和流域内汇流、汇沙情况，得到了与实测值较为吻合的结果。     

北京山区小流域土壤侵蚀模型

北京山区土壤侵蚀模型是一个流域尺度的，以次暴雨为基础的与GIS相结合的分布式模型，在栅格单元的基础上，模型可以计算每一栅格单元的径流量和坡面侵蚀量。由于考虑了汇流汇沙过程，模型也可以模拟每一格的洪峰流量，淤积量和产沙量。模型应用结果表明，该模型具有一定的计算精度，该模型可以模拟流域内土壤侵蚀的空间分布和评价不同土地利用，水土保持措施等对水土流失的影响，该土壤侵蚀模型的建立，可为北京山区的土壤侵蚀灾害主价和水土保持规划和设计提供依据。     

GIS支持下小流域农林复合经营的侵蚀控制模拟——以冀西北青边口河小流域为例

根据张家口郭家梁试验场的小区资料 ,建立了小流域侵蚀产沙模型以及植物篱侵蚀控制模型 ;并在 GIS的支持下 ,从小流域数字高程模型 (DEM)中提取基于地块间水沙汇流网络 ,生成基于地块的水沙运移网络图 ,并将地块间的水沙汇流过程引入小流域侵蚀产沙的模拟中 ,实现了侵蚀产沙模型与地理信息系统 (GIS)的深层次耦合 ,模拟出坡面水沙在小流域的空间运动过程。1995～ 1999年青边口河小流域模拟结果表明 ,坡耕地、荒坡地、低覆盖的天然草地平均侵蚀模数最大 ,是侵蚀控制的重点土地利用类型。在坡耕地、荒坡地、低覆盖的天然草地配置面积占流域总面积的 18.2 %的植物篱—农作系统 (10 m带间距 2年生紫穗槐植物篱 ) ,利用次降雨资料计算模拟结果表明 ,对径流的控制效果在 8.1%～ 46 .2 %之间 ,对侵蚀模数的控制效果在 42 .9%～ 5 0 .2 %之间 ;养分流失的模拟分析表明 ,在现有条件下有机质的损失较大 ,而通过配置植物篱—农作系统可以有效地减少养分流失。     

GIS支持下小流域农林复合经营的侵蚀控制模拟 --以冀西北青边口河小流域为例

根据张家口郭家梁试验场的小区资料,建立了小流域侵蚀产沙模型以及植物篱侵蚀控制模型 ;并在GIS的支持下,从小流域数字高程模型(DEM)中提取基于地块间水沙汇流网络,生成基于地块的水沙运移网络图,并将地块间的水沙汇流过程引入小流域侵蚀产沙的模拟中,实现了侵蚀产沙模型与地理信息系统(GIS)的深层次耦合,模拟出坡面水沙在小流域的空间运动过程.1995～1999年青边口河小流域模拟结果表明,坡耕地、荒坡地、低覆盖的天然草地平均侵蚀模数最大,是侵蚀控制的重点土地利用类型.在坡耕地、荒坡地、低覆盖的天然草地配置面积占流域总面积的18.2%的植物篱-农作系统(10m带间距2年生紫穗槐植物篱),利用次降雨资料计算模拟结果表明,对径流的控制效果在8.1%～46.2%之间,对侵蚀模数的控制效果在42.9%～50.2%之间;养分流失的模拟分析表明,在现有条件下有机质的损失较大,而通过配置植物篱-农作系统可以有效地减少养分流失.     

汇流宽度随集水面积变化的分布式水文模型

传统的分布式水文模型在进行汇流计算时,把计算单元沿水流方向的宽度作为汇流宽度,据此得到的水流流速与实际流速有较大差异,造成模型无法输出较为准确的分布式结果,在进行分布式土壤侵蚀模拟或其它与流域产汇流密切相关的研究时,极大地影响相关模拟计算结果。建立了以霍顿下渗公式和简化的圣维南方程为基础的分布式水文模型,在汇流计算中引入汇流宽度曲线,考虑了流域栅格汇流宽度随集水面积的变化。经东湾流域实测资料验证,该模型在分布式结果输出方面具有一定的优势。     

北京市密云水库上游坡地水土流失监测系统的建立及应用

以北京市密云水库上游为示范监测区,利用遥感及地理信息系统,通过坡度、土地利用和植被覆盖度专题图形制作、交叉分析和土壤侵蚀强度判别,进行流域自然状况及水土流失面积调查;根据坡地土壤侵蚀区分布及坡地水土保持治理情况布设坡地径流小区,观测各类型区水土流失量及污染物流失量;分析计算全流域的水土流失量、污染物流失量及治理措施的水土保持效益。     

Analysis and modeling of soil conservation measures in the Three Gorges Reservoir Area in China

Experimental plots were constructed in the Zhangjiachong Watershed of the Three Gorges Reservoir Area to evaluate soil erosion of traditional slope land farming and effects of soil conservation measures. Surface runoff and sediment from the watershed and each plot were collected and measured during 2004–2007. Field investigations indicated that hedgerows were the best for soil erosion control, followed by stone dike terraces and soil dike terraces. The Water Erosion Prediction Project (WEPP) model was used to simulate erosion of annual and rainfall events both at the watershed and plot levels. The low deviation, high coefficient of determination and model efficiency values for the simulations indicated that the WEPP model was a suitable model. The soil erosion rate distribution was modeled to determine where serious erosion would occur during rainfall events in the Zhangjiachong Watershed and so control measures can be taken.     

北京市土壤侵蚀监测方法探讨

 为了科学定量评价北京市土壤侵蚀状况,通过北京市地面水土流失监测网络,开展水土流失定点观测,研究北京市土壤侵蚀监测的评价方法。结果表明：利用大量实测资料,基于美国通用土壤流失方程建立的北京土壤流失方程,可以作为北京市土壤侵蚀调查的模型工具;基T GIS和降雨侵蚀力模型的年度土壤侵蚀量推算方法,可作为从小区尺度转换到区域尺度的一种方法;由于网格法没有考虑水土保持措施因子,调查得到的土壤侵蚀量结果比采用抽样调查法得到的结果偏大。北京市土壤侵蚀监测方法的研究可为区域水土流失定量评价和动态监测提供借鉴作用。     

小流域侵蚀产沙分布式数学模型的研究

 为反映因下垫面因子空间分布不均和人类活动对流域侵蚀产沙的影响,建立了基于场次暴雨的小流域侵蚀产沙分布式数学模型。该模型能够模拟出流域在不同水土保持措施(不同土地利用类型)下的径流和侵蚀产沙的时空过程,从而加强了在水土保持措施制定中的应用,并能够检测流域管理措施对径流泥沙过程产生的影响,进而为配置流域内水土保持措施和检测流域管理,提供技术支撑和科学依据。经黑草河小流域实测资料率定和验证,计算值与实测值符合良好。     

Surface runoff and soil erosion estimation using the SWAT model in the Keleta Watershed,Ethiopia

This study evaluates surface runoff generation and soil erosion rates for a small watershed (the Keleta Watershed) in the Awash River basin of Ethiopia by using the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model. Calibration and validation of the model was performed on monthly basis, and it could simulate surface runoff and soil erosion to a good level of accuracy. The simulated surface runoff closely matched with observed data (derived by hydrograph separation). Surface runoff generation was generally high in parts of the watershed characterized by heavy clay soils with low infiltration capacity, agricultural land use and slope gradients of over 25 per cent. The estimated soil loss rates were also realistic compared to what can be observed in the field and results from previous studies. The long‐term average soil loss was estimated at 4·3 t ha⁻¹ y⁻¹; most of the area of the watershed (∼80 per cent) was predicted to suffer from a low or moderate erosion risk (<8 t ha⁻¹ y⁻¹), and only in ∼1·2 per cent of the watershed was soil erosion estimated to exceed 12 t ha⁻¹ y⁻¹. Expectedly, estimated soil loss was significantly correlated with measured rainfall and simulated surface runoff. Based on the estimated soil loss rates, the watershed was divided into four priority categories for conservation intervention. The study demonstrates that the SWAT model provides a useful tool for soil erosion assessment from watersheds and facilitates planning for a sustainable land management in Ethiopia. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于AnnAGNPS模型的黄土高原小流域土壤侵蚀定量评价

以位于黄土丘陵沟壑区的砖窑沟流域为试点，利用AnnAGNPS模型进行土壤侵蚀定量评价。采用流域8次径流事件监测数据进行模型检验，径流量和沉积物量的相对误差分别为10%和-10%，AnnAGNPS模型能够比较理想地模拟流域长期的径流量和沉积物量，并可应用于黄土丘陵沟壑区的径流流失和土壤侵蚀定量评价。采用2004年土地利用状况模拟分析了流域土壤侵蚀量及其空间分布，结果表明：该流域平均片蚀和细沟侵蚀强度为3508 t/(km²·a)，属中度侵蚀等级，黄土沟壑地的平均侵蚀强度最大，属极强度侵蚀等级；严重的沟道侵蚀显著增加了运移到流域出口的泥沙。     

面向地表过程模拟的降雨径流模型开发与应用

降雨径流是流域地表过程的主要驱动力,是众多地表模型的基础。该文在充分考虑流域气象及下垫面等要素空间异质性的基础上,提出了一个面向地表过程模拟的、基于DEM的分布式次降雨径流模型。模型将流域离散为栅格计算单元,并按水流特性将栅格划分为坡面单元和河网单元;模型考虑了降雨、植被截流和入渗等产流过程,利用运动波分级汇流的方式进行汇流演算。模型在江西躁口水流域进行了检验和应用。结果表明：该模型模拟的流量过程精度较高;模拟的径流深度及径流搬运力的空间分布符合水文规律。模型结构简洁、参数较少,具有较好的实用价值;为土壤侵蚀及非点源污染等以流路为基础的复杂地表过程研究奠定了基础。     

黑背山小流域保护性耕作防治坡耕地水土流失效应的研究

通过坡面径流小区试验,对黑背山小流域2009年和2010年5—8月径流小区径流量、侵蚀量和养分流失量进行了研究。结果表明,在天然降雨条件下,各径流小区的径流量、侵蚀量和养分流失量具有相似性,从大到小依次为裸地、垄作区田、等高垄作、地膜覆盖和等高深松。与裸地小区相比,保护性耕作措施可减少小区径流量29.8%～63.3%,减少侵蚀量64.6%～96.6%,减少全氮流失量54.0%～89.5%,减少全磷流失49.4%～92.2%。说明保护性耕作措施具有很好的保持水土和减少养分流失的作用。