流域坡面综合产流数学模型的研究

从流域坡面产流机制出发,依据Horton入渗曲线,建立起一个可适用于不同流域的综合产流模型,模型以降雨强度和土壤蓄水量为控制条件,同时兼顾超渗产流和蓄满产流,适应下垫面条件较为均一的流域或单元区域在不同条件下的产流计算。     

嘉陵江流域下游地表径流对土地利用变化的响应

近年来,嘉陵江流域下游发展迅速,流域内的土地利用发生了较大变化,下垫面的变化影响了流域的地表径流。在遥感和地理信息系统的支持下,通过解译1993年、2004年、2014年嘉陵江流域下游的遥感影像,获得了该流域不同时期的土地利用情况,并在此基础上,运用分布式水文模型的SCS模型模拟地表径流,分析了嘉陵江流域下游地表径流对土地利用变化的响应。结果表明:（1）1993—2014年,嘉陵江流域下游土地利用以耕地转出为主,耕地是研究区唯一减少的土地利用类型,而且减少量较大,居民点及工矿用地和草地以转入为主,其他用地的空间转移较为复杂;（2）以汛期6月份的累年平均降水量190 mm作为嘉陵江流域下游的降水量,土地利用类型综合产流能力1993年 > 2004年 > 2014年,径流系数分别为0.699,0.671,0.668,在空间分布上南部地区 > 中部地区 > 北部地区;（3）研究区不同类型土地利用的产流情况与土地利用类型面积相关联,当土地利用—土壤组面积发生变化时,其对应的产流能力也会发生变化,进而影响地表径流。     

滇中地区小流域水土流失治理前后产流模式变化研究

通过生物措施、工程措施和耕作措施对滇中地区典型小流域——王家箐进行综合治理,对治理前后气象、水文资料进行观测分析。得出如下结论(1)采取水保措施不改变流域地下水的退却过程。(2)该流域产流模式是超渗—蓄满兼容的转换产流模式,治理前以超渗为主,治理后以蓄满为主,且有逐步向蓄满产流转变的趋势。(3)采取水保治理综合措施后,径流中地下径流含量增加,流域地下蓄水量也相应增加。     

基于小流域产流特征的磷流失关键源区识别

以密云区石匣小流域为研究区,根据不同降雨类型,采用超渗产流机制的径流曲线模型(SCS-CN)和蓄满产流机制的变源曲线模型(CN-VSA)进行产流特征分析,并利用磷指数模型识别不同产流机制下石匣小流域的磷流失关键源区。结果表明:1)中雨量、高雨强的降雨类型导致的超渗产流机制,使流域的东部、南部土壤较为湿润的区域以及流域的东北部和西部的易产流的耕地区域产流量较高,产流量介于15~30 mm,产流面积约占整个流域面积的14.2%;北部林地区域产流量较低,产流量低于15 mm,产流面积约占整个流域面积的85.8%;2)低雨量、低雨强的降雨类型导致的蓄满产流机制,使流域几乎所有区域不出现产流,产流量低于15 mm的区域面积占比达99.9%;高雨量、中雨强降雨类型导致的蓄满产流机制,使水库及流域水系周围产流量最高,产流量高于30 mm,其区域面积占14.6%、产流量介于15~30 mm之间的区域面积占17.7%、产流量低于15 mm的区域面积占67.7%;3)该研究区土壤侵蚀程度较弱,部分地区产流量较高,存在较高产流风险;4)超渗产流机制下,石匣小流域南部有磷流失风险,约占1.4%的面积;蓄满产流机制下,石匣小流域南部及北部有磷流失风险,约占2.3%的面积,蓄满产流机制下的磷流失风险较大。总体来说,石匣小流域磷流失风险较低,研究区域的南部靠近密云水库附近的区域为磷流失关键源区,需重点治理。     

黄土丘陵沟壑区坡向对产流产沙影响的研究

坡向是坡面产流产沙的重要影响因素。以黄土高原岔巴沟流域新庄径流试验场阴坡和阳坡2个径流小区为研究对象,根据发生在阳坡农地和阴坡荒坡地上的11场降雨事件,对阳坡和阴坡上的产流产沙状况进行了对比分析。结果表明:2个径流小区的产流产沙差异显著。阳坡农地由于太阳辐射量和温度高于阴坡,土壤含水量较低,同时表层土壤扰动较阴坡荒坡地大,土壤孔隙度高,使其产流能力小于阴坡;阳坡土质疏松,沙量来源充沛,径流含沙量和侵蚀模数大于阴坡的概率分别在88%和85%以上。降雨强度对阴坡、阳坡产流产沙差异的影响显著,阴坡和阳坡的产流产沙均在0.05的概率水平上受平均降雨强度的显著影响,表现出平均降雨强度越大阴坡、阳坡产流产沙差异越明显的特征,而降雨量对阴坡、阳坡产流产沙差异的影响并不明显,这是黄土高原超渗产流的特征之一。     

澳大利亚半干旱流域水量平衡模型

60年代以来,在澳洲,从降水估算径流量一直采用计算机对流域内的水量平衡进行模拟。过去两年中,计算机模拟有两大变化:一是从超渗产流到全流域规模内蓄满产流;二是考虑了局域产流,即流域中不同部位、不同降雨和同一降雨不同时段的产流情况。本文给出了上述模型中两种技术转变的应用及从两个流域中得到的研究结果。     

基于SWAT模型的三峡库区大宁河流域产流产沙模拟及土壤侵蚀研究

为研究三峡库区大宁河流域土壤侵蚀的状况和特点,应用SWAT模型对大宁河流域进行了产流产沙模拟,并基于SWATCUP工具中的SUFI-2方法对模型进行了参数敏感性分析、校正、验证和不确定性分析(2008—2010年为校正期,2011—2013年为验证期),进而分析了流域内土壤侵蚀状况和不同土地利用、土壤类型和坡度对土壤侵蚀的影响,并提出了土壤流失超标区域防治措施。结果表明:(1)校正后的SWAT模型在大宁河流域产流模拟中,校正期和验证期的p-factor值分别为0.89和0.75,r-factor值分别为0.75和0.69,R~2分别为0.92和0.91,NS分别为0.87和0.91;在产沙模拟中,校正期和验证期的p-factor值分别为0.90和0.95,r-factor值分别为1.04和1.05,R~2分别为0.77和0.75,NS分别为0.74和0.72。构建的SWAT模型适合大宁河流域产流产沙模拟和土壤侵蚀状况研究,且不确定性满足要求。(2)整个大宁河流域2008—2013年的平均侵蚀模数为468.88t/(km~2·a),总体土壤侵蚀强度属于微度,但在局部子流域(1,2,3,4,22)的土壤侵蚀强度属于轻度,超过了流域土壤流失容许量500t/(km~2·a),其面积占整个流域的37.44%。(3)导致轻度土壤侵蚀区域土壤流失超标的因子包括土地利用类型中的耕地和草地、土壤类型中的深色淋溶土和饱和黏磐土以及坡度25°的耕地和草地,其中饱和黏磐土所占面积过多可能是导致轻度侵蚀区域土壤流失超标的最主要原因。建议在轻度土壤侵蚀区域,对饱和黏磐土、坡度25°的耕地和草地进行一定比例的退耕还林和退草还林。     

降水强度及坡度对不同土壤产流产沙影响

结合人工降雨方式定量分析降水强度及坡度对辽西水保小流域两种主要土壤类型(褐土、棕壤)产流产沙的影响。结果表明:降水强度和坡度递增条件下,各土壤类型径流量和土壤侵蚀量总体呈现递增,产流初期,变幅较大,当土壤蓄水饱和后,变幅逐步减小趋于稳定变化;在相同降水强度下,褐土的总径流量大于棕壤,而总土壤侵蚀量小于棕壤,土壤质地对土壤侵蚀量影响度高于降雨强度。     

小江流域土壤抗崩性实验研究

针对小江流域内不同的土壤类型和不同的土地利用类型,通过实验对小江流域土壤抗崩性进行研究,结果表明：小江流域的土壤具有较大抗崩性,其中棕壤的平均崩解速率最大,黄红壤的平均崩解速率最小;从土地利用的角度看,林草地的平均崩解速率最小,灌丛其次,裸坡的平均崩解速率最大;小江流域土壤的崩解速率与土壤中〈0.002 mm的颗粒含量之间存在明显的负相关关系。     

黄河中游地区暴雨产流产沙模型研究

根据黄河中游暴雨产流产沙特点，分析了产流机制和产沙的动力条件；通过径流水源划分，建立了两水源暴雨产流模型；综合考虑降雨，土壤含水量，地面径流的影响，在将地面径流概化为宽浅式明渠流的基础上，建立了暴雨产沙模型，并应用黄河中游孤山川，窟野河和黄甫川流域的资料对所建模型进行了验证检验。     

小江流域土壤抗崩性实验研究

针对小江流域内不同的土壤类型和土地利用类型,通过实验对小江流域土壤抗崩性进行研究,结果表明:小江流域的土壤具有较大抗崩性,其中棕壤的平均崩解速率最大,黄红壤的平均崩解速率最小;从土地利用的角度看,林草地的平均崩解速率最小,灌丛其次,裸坡的平均崩解速率最大;小江流域土壤的崩解速率与土壤中＜0.002mm的颗粒含量之间存在明显的负相关关系.     

金沙江干热河谷植被恢复技术及生态效应--以云南小江流域为例

金沙江干热河谷滑坡、泥石流等山地灾害强烈，水土流失严重，生态环境十分脆弱。以小江流域干热河谷为研究区，根据立地条件和植物的生物学特性，提出了7类治理措施，并通过人工降雨试验，应用对比研究方法对植被的生态效应进行分析。结果表明：植被延缓雨水汇集、截流拦沙、增强土壤入渗等生态功能效应显著；裸地、稀树草丛地、灌草地分别在人工降雨31，34，75min后开始产流，在61，79，150min后产流趋于稳定，稳定产流率分别为6．20，3．04，0．64L／min．径流平均含沙量分别为6．8，4．2，2．0g／L。     

佳芦河流域特大暴雨洪水对下垫面治理的响应

根据实测水文资料,从下垫面治理入手,对佳芦河流域“2012-7-27”暴雨洪水进行了实地调查和成因分析。采用回归分析方法分析了流域洪水泥沙关系和汛期降雨产流关系及其变化,采用“指标法”计算了流域水土保持措施减洪减沙量,并分析了水土保持措施减沙能力和植被措施对流域洪水泥沙的削减作用。结果表明:（1）“2012-7-27”暴雨的雨量、雨强和笼罩面积都很大,但洪峰流量、最大含沙量、洪水量和洪水输沙量却明显减小;流域汛期降雨产流关系具有明显的分区特征,以场次洪水对应的面平均雨量为参数,可以分为暴雨区、大雨区和一般降雨区等3个区。（2）流域水土保持措施削洪减沙作用十分明显。“2012-7-27”暴雨中水土保持措施减洪减沙效益分别达到26.8%和38.3%,其中坝地减洪减沙所占比例最大,分别为71.0%和51.9%,林草等植被措施（包括封禁治理）减洪减沙所占比例其次,梯田减洪减沙所占比例位居第三。（3）植被措施对流域洪水泥沙削减作用显著,但梯田、林地减沙能力均未达到其最大减沙能力,抵御暴雨洪水的空间仍然很大,草地减沙能力约为其最大减沙能力的1.8倍,需要继续加大植被措施建设力度。同时,在流域治理中要继续加大治沟骨干工程建设力度,大力实施“坡改梯”工程。     

小流域综合治理的防洪减沙效应研究

以北庄小流域各观测站的实测水文资料为依据 ,对小流域综合治理的产流产沙及防洪减沙效应进行了系统分析和研究。就单场降雨而言 ,在产流方式上 ,未治理流域以蓄满产流为主 ,治理流域以超渗产流为主 ;小流域暴雨径流量 W与降雨量 P和前期影响雨量 Pa 相关 ,即 W =0 .0 0 0 4 7P1 .794 P0 .786 a ,小流域洪峰流量 Qm=0 .3 797A0 .6 86 7W0 .584 2 ,用此二式计算综合治理的防洪效益为 16.7%～ 3 7.5 % ,削减洪峰效益为 9.1%～ 2 8.6%。就单场降雨产沙分析而言 ,综合治理后日平均含沙量随降雨时间的延后而减小 ,日平均含沙量 Qs与日平均流量 Q呈正相关 ,即 QS=- 0 .0 4 3 6 19.2 97Q ,由此式计算治理 10年后减沙效益达 90 %以上。就一般年份即汛期雨量 <90 0 mm的年份而言 ,减水减沙效益明显。     

黄土丘陵区生态恢复重建过程中流域降雨及其水沙变化特征研究

以燕沟流域为研究对象，着重研究生态恢复重建过程中流域系统的降雨和水沙变化特征，并对高度治理流域的总体减沙水平做了分析。结果表明：治理流域增强了土壤接受降雨的人渗能力，提高了流域自身林草涵养水分以及流域地表对径流的调蓄能力，因而增加了流域生态建设可用的径流资源量。燕沟流域1997年以来的年降雨量具有一定的代表性．说明燕沟流域的输沙模数逐年锐减，对近年来流域所实施生态环境建设和流域植被重建工程起到了显著的水土保持效果，与治理前相比，减沙效益约为83．7％。     

铁路工程建设中重塑坡面单元产流产沙规律研究

本文通过野外人工降雨试验的方法，对铁路工程建设中各主要坡面单元的产流产沙情况与原始坡面的产流产沙情况进行了比较研究。发现：（1）坡面产流：施工营地＞路堑边坡＞施工便道≈原始地面；（2）坡面产沙：路堑边坡＞施工便道＞施工营地≈原始地面。同时对工程中坡面产流产沙的因素进行了讨论，认为：（1）工程中重塑坡面单元上的产流主要受坡度和坡面土层的密实度等因素的影响，而坡面土壤前期含水量亏缺程度则是影响产流时间的关键因素；（2）重塑坡面单元上的侵蚀程度主要受坡面土层密实度、坡度以及受人为干扰土层的厚度等因素的影响。     

孤山川流域1980s以来次降雨-产流-产沙变化

[目的]研究入黄支流降雨—径流—产沙变化规律,揭示黄河水沙变化成因。[方法]获取孤山川流域1985—2010年115场降雨事件数据,运用径流系数、产沙系数和弹性系数指标,分析孤山川流域近30年降雨—产流—产沙变化。[结果](1)与1980s相比,1990s的降雨多为短历时、弱雨强类型,2000s的降雨多为长历时、中雨强类型;2000s的降雨—产流能力和降雨—产沙能力减小最为突出,其平均径流系数、平均产沙系数分别约为1980s的50%和23%。(2)1980s—1990s降雨—产流弹性系数和降雨—产沙弹性系数分别为0.13,4.21;1980s—2000s降雨—产流弹性系数和降雨—产沙弹性系数分别为1.73,6.19。(3)径流系数与林草面积比、植被盖度、梯田面积比和骨干坝控制面积比的相关系数分别为-0.662 3,-0.911 4,-0.801 0和-0.821 4,产沙系数与林草面积比、植被盖度、梯田面积比和骨干坝控制面积比的相关系数分别为-0.887 7,-0.998 5,-0.962 9和-0.971 7。[结论]1980s以来,孤山川流域的降雨—产流能力和降雨—产沙能力发生明显变化,尤其2000年后的变化最为突出;降雨—产沙能力比降雨—产流能力对雨强变化更为敏感;植被盖度变化是下垫面因素中影响孤山川流域产流产沙能力变化的主要原因。     

不同土壤抗蚀性能研究

该对四川省农业科学院资阳水土保持试验所布设的７种土壤试验小区，用模拟降雨装置进行了土壤抗蚀性能的初步试验研究，结果表明：（１）７种土壤的抗蚀能力大小依次为：冷沙黄泥＞棕紫泥＞红棕紫泥＞灰色潮土＞红紫泥＞黄红紫泥＞暗棕紫泥；（２）７种土壤的么径流过程累积量与降雨历时、产沙过程累积量与降雨历时，径流过程累积量与产沙过程累积量之间均有显的线性相关关系，以及６种土壤的土壤含水量与开始产流时间之间有非常     

极端暴雨条件下黄土丘陵沟壑区土壤蓄水能力和入渗规律

黄土高原退耕还林还草工程实施后,下垫面环境条件的变化可能对流域水文过程、水文通量、水量平衡以及生态系统产生十分重要的影响。研究极端暴雨条件下剖面土壤蓄水能力和入渗规律,对于阐明流域产汇流过程和影响机制具有重要的科学价值。采用土壤墒情仪对陕北"7·26"特大暴雨事件下黄土丘陵沟壑区草地剖面土壤水分进行了实时动态监测,分析了极端暴雨条件下剖面土壤水分的动态变化和蓄水过程,利用Horton入渗模型模拟了剖面土壤水分湿润锋的运动过程,揭示了极端暴雨条件下剖面土壤水分的入渗规律。结果表明:(1)极端暴雨条件下,黄土丘陵沟壑区坡面草地不同深度层次土壤水分与降雨过程的响应不同,具有层次性和明显的滞后效应,其中,0～140 cm是影响该地区土壤水文过程的关键层次;(2)土壤水分再分配结束时,湿润锋最深深度达140 cm,土壤蓄水量达225.99 mm,较降雨前95.37 mm增加了1.37倍;(3)极端暴雨过程中湿润锋的运动随时间呈对数递减关系,其稳渗速率随容重增加而减小,呈指数函数递减;(4)极端降雨过程中该地区坡面草地的产流机制仍以超渗产流为主,对于揭示流域的产汇流机制和完善水文预报模型具有重要的科学意义。     

黄土高原丘陵沟壑第三副区小流域土壤渗透特性研究

土壤渗透特性是土壤重要的性质之一,采用双环法对黄土高原丘陵沟壑第三副区吕二沟小流域不同地形、不同土地利用方式的土壤进行渗透性测定,研究其入渗透规律。结果表明:不同土地利用类型对土壤饱和渗透率影响较大,无论是在流域的上游、中游还是下游,饱和渗透率都表现出刺槐林草地耕地和果园的规律。在整个流域角度分析,饱和渗透率总体表现出不明显的流域中游流域出口流域上游和不明显的流域右侧流域左侧的规律;土壤饱和渗透率与含水量无关,与土壤容重和非毛管孔隙相关性较大,即土壤饱和渗透时主要是通过非毛管孔隙进行的;应用不同模型对渗透过程进行拟合,霍顿模型拟合效果较好拟合系数为0.930。