彭阳县姬阳洼小流域雨水资源高效利用实践

雨水资源是宁夏南部山区唯一的水资源。在彭阳县姬阳洼小流域,水资源高效利用所采取的措施主要有:结合小流域综合治理,大力建设水平梯田、改造坡耕地,就地拦蓄降雨径流;建设集雨工程,拦蓄利用庭院、道路、荒坡产生的降雨径流,发展高效节水设施农业;推广作物关键期补灌技术,结合微集雨技术,发展高效种植业、庭院经济、养殖业;推广利用库、池、窖水资源联合调度技术,利用水保骨干工程拦蓄的水资源,发展补充灌溉农业。这些措施有效提高了水资源的利用率与利用效率,取得了良好的实践效果。     

宁南半干旱黄土丘陵区土壤水分的演变特征

宁南半干旱黄土丘陵区干旱少雨、水土流失严重。为充分利用宝贵的天然降水,提高雨水资源的利用效率,针对项目示范区的几种坡地雨水就地拦蓄工程技术,主要从坡地雨水资源化工程对土壤水分的影响(土壤水分年际变化、土壤水分的季节性动态)方面,对坡地雨水资源化工程技术所产生的效应进行了综合评价。结果表明:宁南半干旱黄土丘陵区坡地在经过雨水资源化工程技术措施治理后,水分有了明显的提高。这些集雨整地技术,在促进林地农业土壤水分的快速恢复上效果极为显著,且对促进流域内的植被恢复、防止水土流失、改变山区生态环境、提高土地生产力有着重要的意义。     

宁南黄土丘陵区典型水保工程措施对土壤入渗性能的影响

土壤入渗性能是降水向土壤水转化的关键环节.利用双环法对宁南黄土丘陵区实施的88542水平沟整地、鱼鳞坑整地和机修水平梯田3种典型水土保持工程措施后土壤的入渗性能进行了试验研究.结果表明,实施水保工程措施后,土壤的入渗性能得到了明显改善,对土壤入渗性能改善程度表现为88542水平沟＞鱼鳞坑＞水平梯田,三者的入渗模型以Philip入渗公式精度最高,Horton人渗经验公式精度相对 较低.土壤入渗性质的变化主要由于在实施不同水土保持措施后土壤容重和孔隙性发生了显著变化引起的.三种工程措施对土壤容重和孔隙度的改善程度和土壤入渗性能各项指标的变化高度一致.     

不同水土保持措施下径流小区降雨与产流产沙关系研究

冀北山区生态环境脆弱,水土流失严重,因此在该区域开展水土保持研究非常有必要。通过在河北滦平县平坊小流域布设荒草地、山杏、刺槐、油松4种径流小区,并分析了2004-2005年降雨、小区产流量、产沙量、入渗率变化。结果表明:该区次降雨多为小雨和中雨,次降雨强度主要集中在<10 mm/h范围内;4种小区中产流产沙总量大小为:荒草地小区>山杏小区>刺槐小区>油松小区,且相同降雨条件下,荒草地产流产沙量明显高于其它3种小区,4种小区平均入渗率依次为65.07%,88.36%,90.16%,90.03%。说明鱼鳞坑整地,然后种植山杏、刺槐、油松等措施能够有效拦蓄径流泥沙。     

黄土高原坡地土壤干层形成机理及补水途径研究

对黄土高原坡地林地土壤干层形成原因进行研究,指出降水较少和下渗困难是本区干层形成的两个直接因素,大鱼鳞坑内打孔覆草拦蓄径流、强制下渗是缓解干层形成的最佳途径,同时指出在黄土高原植被建设中应注意树种的选择和搭配,避免种植蒸腾量大、根系吸水强的树种,在工程措施的基础上多种草是生态效益和经济效益双赢的最佳途径。     

伊犁河谷5种土壤管理措施减流减沙效果分析

伊犁河谷区域水力侵蚀等级中等偏强,分析土壤管理措施的减流减沙效果为土地资源的可持续利用和防治水土流失提供参考.本文采用野外人工模拟降雨试验,研究在10、20和36 mm/h 3种降雨强度条件下裸地、角果藜覆盖、木地肤覆盖、鱼鳞坑、水平沟等5种典型土壤管理措施的产流产沙过程,并分析比较不同土壤管理措施的减流减沙效果.结果表明:不同降雨强度下,裸地初始产流时间最短,水平沟未产流;降雨强度是影响产流产沙的关键因素之一,径流速率和含沙量随降雨强度的增大而增大;减流减沙效果由高到低的顺序为:水平沟＞木地肤覆盖＞鱼鳞坑＞角果藜覆盖＞裸地,木地肤覆盖、鱼鳞坑措施减沙效果明显.水平沟、木地肤覆盖措施减流减沙效果较好,可以在该区域防治水土流失中推广应用.     

宁南山区不同恢复措施对土壤环境效应的综合评价

通过宁南山区不同恢复措施对土壤环境效应研究的综合评价，结果表明：土壤水分的含量是影响土壤环境状况的最主要因子，其权重值达到了0．202，其次为土壤的毛管孔隙度和土壤有机质的含量，其权重值分别达到0．130、0．112，同时土壤的毛管持水量、土壤碱解氮的含量和土壤脲酶的含量也对土壤环境具有十分重要的作用，其权重值分别达到0．085、0．076及0．063。通过对影响土壤环境的化学性质、物理性质和生物活性的综合评价，88542水平沟整地、鱼鳞坑整地、梯田整地和人工种草不同程度地改善和提高了土壤的环境质量，其排列顺序为88542水平沟〉梯田〉鱼鳞坑〉人工草地〉天然草地。     

黄土峁状丘陵区坡地治理模式对土壤水分环境及植被恢复效应

在黄土峁状丘陵区研究比较了隔坡梯田、大台田、大鱼鳞坑3种坡地的治理模式,指出坡地工程治理能有效地提高坡地接纳降雨能力,提高土壤含水率,但大面积的坡地治理会破坏原有植被及土壤结构,引起40 cm以上表层土壤水分蒸发强烈;同时大台田处理侧坎水分散失严重,距田坎愈近其散失强度愈高;在坡地种植强根系、高耗水的人工林会加剧土壤干层的发育,影响林分自然更新能力。结果表明,隔坡梯田是该区坡地最佳治理模式,其土壤含水率明显高于其他处理,其顺序为：隔坡梯田〉大台田〉大鱼鳞坑〉对照。处理4年后,隔坡梯田分别与其他处理中同一种植模式比较,其牧草产量、树冠投影面积、植被覆盖度分别比大台田处理提高5.5%、29.4%、4.1%,比大鱼鳞坑处理提高22.6%、24.3%、5.4%,比对照提高出38.4%、50.5%和20.8%,经济效益及生态效益明显。     

丘陵半干旱区小流域入渗产流特征研究

为了探索我国丘陵半干旱区小流域入渗产流规律,为该地区雨水径流集蓄利用和区域生态环境治理提供依据,通过人工模拟降雨和自然降雨入渗产流试验,对小流域坡耕地、林地、草地和荒地的降雨入渗产流特征进行了系统研究。结果表明,农林草地比荒地具有明显的拦蓄地表径流和减少土壤侵蚀的效果,比荒地拦蓄地表径流效率增加35.7?.0%,拦蓄泥沙效率增加46.2?.6%;利用Philip入渗理论和逐步回归分析方法对入渗产流试验结果处理分析,建立了小流域坡耕地、林地和荒地土壤的入渗产流及其相关因子数学模型;小流域产流系数与降雨小区地形坡度、降雨强度、植被盖度、土壤雨前含水量和土壤孔隙度等因子显著相关。     

半干旱黄土丘陵区不同整地方式下退化草地植物群落恢复特征

[目的]对比分析2种造林整地措施处理后的草地植物群落特征,为宁南半干旱黄土丘陵区植被恢复和建设提供理论依据。[方法]以固定样地与群落样方调查数据为基础,对比了"88542"水平沟、鱼鳞坑2种不同整地方式下群落动态特征。[结果](1)在一定的时间尺度上,生境的异质性对鱼鳞坑整地植物群落的结构影响较大,整地方式对植物群落结构特征的影响不明显。(2)生境条件的不同影响了群落的多样性。鱼鳞坑整地的植物群落由于生境的异质性较大,促成了较高的多样性。植物群落物种多样性由高到低的顺序为:鱼鳞坑整地"88542"水平沟整地天然封育草地。(3)植物群落多样性总体表现出随着年限的延伸,整个示范区的植物群落物种的多样性开始下降。[结论]不同人为干扰方式和不同生境对植物群落多样性有明显影响。     

日降雨对降雨侵蚀力年雨量简易算法的影响分析

使用重庆市沙坪坝气象站1951—2010年日降雨数据构建降雨侵蚀力年雨量简易算法,分析年雨量简易算法预测精度,确定了年雨量算法预测精度最高时对应的日雨量,并进一步探讨了年降雨侵蚀力和降雨参数的时间变化特征。结果表明:(1)年雨量与年降雨侵蚀力呈指数关系。日雨量≥25mm的年雨量与年降雨侵蚀力的关系最为密切;采用日雨量≥25mm的年雨量算法预测年降雨侵蚀力的精度均优于其他日雨量对应算法。(2)1951—2010年年降雨侵蚀力与年降雨参数随时间变化趋势不显著。对于某一变化趋势时段,日雨量≥25mm的年雨量与时间的相关系数和年降雨侵蚀力与时间的相关系数数值相近。可使用日雨量≥25mm的年雨量作为替代指标分析水土流失对气候变化的响应。该文研究结果可为提高降雨侵蚀力简易算法预测精度,深入理解降雨侵蚀力对气候变化的响应以及区域水土流失防治提供参考。     

几种降雨侵蚀力模型的比较研究

以降雨—入渗—产流原理、土壤侵蚀原理及河流输沙理论为基础,根据天然降雨、人工降雨、放水冲刷等试验研究成果及典型区域开发建设新增水土流失量分析,建立了适用于开发建设项目新增水土流失评价的数学模型法、新增土壤侵蚀系数法和水土流失系数法等3种方法,它可应用于黄河中游地区开发建设项目人为水土流失预测和分析评价,对其它地区的开发建设项目水土流失预测具有借鉴作用。     

模拟降雨条件下玉米马铃薯间作对降雨入渗量的影响

为研究间作对土壤侵蚀的调控机制,采用人工模拟降雨方法分析了生育期内玉米马铃薯间作及起垄在不同降雨强度(40,80 mm/h)和坡度(10°,15°)下的降雨入渗规律。结果表明:(1)生育期内同一坡度同一降雨条件下玉米马铃薯间作的降雨入渗结束时间比单作玉米推迟,入渗开始时间差别不明显;玉米马铃薯间作的入渗量高于单作玉米(P<0.01),而与单作马铃薯差异不显著(P>0.05)。生育期内40,80 mm/h雨强下间作的入渗量比单作玉米分别增加了25.75%~69.07%和21.76%~50.95%。同一雨强下间作的入渗速率高于单作玉米,但与单作马铃薯差别不明显。(2)生育期内间作高垄的入渗量高于间作低垄(P>0.05)、单作玉米高垄(P<0.01)和单作玉米低垄(P<0.01)。生育期内40 mm/h雨强下间作高垄、间作低垄、单作玉米高垄的入渗量分别比单作玉米低垄增加了10.10%~28.14%,25.75%~65.96%,41.59%~75.46%;80 mm/h雨强下间作高垄、间作低垄、单作玉米高垄的入渗量分别比单作玉米低垄增加了9.12%~18.03%,21.76%~44.34%,36.45%~57.05%。间作增加了降雨过程中水分的渗入,减少地表径流的发生,为深入认识作物栽培控制土壤侵蚀的机理提供参考依据。此外,间作条件下起垄能有效增加降雨入渗量,这对于区域水资源管理以及农业的可持续发展具有重要的指导意义。     

红壤坡地侵蚀性降雨及降雨动能分析

侵蚀性降雨标准的确定、降雨动能的科学测算以及侵蚀性降雨和降雨动能特征的分析,是开展降雨侵蚀力研究和土壤侵蚀预测预报的基础,而目前针对红壤坡地的系统研究还较为鲜见.通过气象观测站与标准径流小区连续5 a的实测资料,采用80%经验频率法确定了江西红壤坡地侵蚀性降雨标准,其中雨量标准为9.97 mm,雨强标准为0.756 mm/h;在此基础上计算了侵蚀性降雨和侵蚀性降雨动能,并分析了侵蚀性降雨及其动能的时间变异规律.结果表明:侵蚀性降雨场次不多,仅占总降雨场次的25.85%,但雨量大强度高;侵蚀性降雨及其动能时间分配不均,主要集中在4-9月,分别占全年的74.51%和75.37%.最后建立了降雨动能简易估算方法,这对探讨江西红壤坡地降雨侵蚀力和土壤侵蚀预报模型具有积极的意义.     

变雨强人工降雨条件下坡长对径流的影响研究

降雨、入渗、径流是水循环的重要环节,坡长是降雨产流的重要影响因素之一。为了进一步揭示坡长对坡面径流的影响,实验选取1～10 m坡长小区,在变雨强过程人工模拟降雨条件下,分析了坡长对径流的影响。结果表明:(1)坡长变化对产流时间没有明显影响,干运行和湿运行产流时间分别约为21 min和1.1 min。(2)时段径流深与坡长的关系,总体来说,在产流初始到降雨历时40 min,土壤含水量较小,时段径流深随坡长增加有明显下降的趋势;在40～90 min时段,平均雨强较大,各坡长时段径流深差别不大;在90～120 min,由于雨强很小,时段径流深随坡长增加又呈现下降的趋势。本实验结果有助于深入理解坡面产流过程。     

模拟降雨条件下覆盖方式对冬小麦降水利用的影响

人工模拟降雨条件下,在大田设置地膜覆盖(PM)、4种秸秆覆盖量(覆盖量分别为1 500,4 500,7 500,10 500 kg/hm2,即SM15、SM45、SM75和SM105),同时设置无疆盖处理作为对照(CK),研究不同覆盖方式对雨后冬小麦棵间蒸发量、土壤剖面水分和降雨土壤蓄积量的影响.结果表明:各处理雨后冬小麦逐日棵间土壤蒸发累积量和日变化有相同变化趋势;同一时间段内不同覆盖处理的土壤蒸发差异明显,各生育阶段土壤累积蒸发量和日蒸发量均表现为SM105sM75>SM45>SM15>CK>PM;受植株冠层降雨截留量增大的影响,冬小麦拔节期后各处理的土壤含水量和降雨土壤蓄积量明显低于拔节期前的.研究结果可为提高冬小麦农田自然降水的利用率,促进节水农业的发展提供基础理论依据.     

侵蚀性降雨标准研究

建立侵蚀性降雨标准,是为了区分发生和不发生侵蚀和降雨事件,从而大大减少计算降雨侵蚀力的工作量,并提高土壤侵蚀预报精度。利用陕西团山沟小流域及所在3个小区1961－1969年的降雨过程资料,以漏选和多选降雨事件的降雨侵蚀力相等为原则,分别建立了黄土高原坡面侵蚀的侵蚀性降雨雨量标准12mm,平均雨强标准0.04mm/min,最大30min雨强标准0.25mm/min。其中时段雨强标准筛选精度最高,可剔除88％以上的降雨事件,只有5.3％的错选度。其次是平均雨强标准,雨量标准筛选精度最差。漏选降雨侵蚀力之和与多选降雨侵蚀力之和相抵为原则建立的侵蚀性降雨标准,对于计算降雨侵蚀力,提高土壤侵蚀预报精度,具有重要意义。     

野外模拟降雨条件下坡面降雨入渗、产流试验研究

利用野外模拟降雨试验,研究了植被类型、降雨强度、地表结皮、覆盖杂草等对荒草地和裸地降雨入渗、产流的影响。结果表明:裸地因降雨易产生地表结皮,产流时间主要取决于降雨强度,两者的关系可用幂函数描述,达显著水平;荒草地由于植被覆盖度较高,产流时间主要取决于土壤初始含水量,两者的关系可用线性公式描述,达极显著水平;与裸地相比,荒草地能延缓产流,并有效拦蓄径流;裸地形成地表结皮后,产流提前,平均入渗率降低,但坡面覆盖杂草(尤其是坡中下部覆盖杂草)能有效拦蓄径流、延缓产流、增加入渗,并促进土壤水分向深层的运移,而雨后采用抑制蒸发的措施能起到类似的效果     

武汉降雨侵蚀力特征与日降雨侵蚀力模型研究

本研究利用武汉市蔡店水保试验站25年的降雨过程资料分析了该市降雨侵蚀力的季节、年际和次分布特征,建立了一个基于日降雨量的降雨侵蚀力预测模型。研究表明:武汉市降雨侵蚀力集中分布在4~9月,高峰值出现在7月;不同年份的降雨侵蚀力差异很大,变异系数达到0.43,且降雨侵蚀力年际变化呈现负趋势,年倾向率达-253.3 M J.mm/(hm2.h)。次降雨的Ri值分布振幅很大,年降雨侵蚀力主要集中在几次降雨过程中。本研究提出的日降雨侵蚀力预测模型能反映降雨侵蚀力的季节分布,模型的决定系数f为0.86,偏差系数σ为2.2%。     

坡面氮素流失的坡度和雨强效应模拟研究

为了研究坡面径流和壤中流中全氮(TN)的流失特征,探索坡度和雨强对TN流失的影响,以风化花岗岩母质发育的土壤为研究对象,选定坡度(5°,8°,15°,25°)和降雨强度(60,90,120,150mm/h)作为可变量,采用原状土搬迁的方式,在室内设计的径流槽上进行人工模拟降雨试验,设计试验降雨时长为坡面径流产流后90min,壤中流水样收集延续直至无出流为止。结果表明:(1)坡面径流TN流失浓度在产流初期快速下降,随雨强的减小或坡度的增大而增大,产流后期浓度趋于稳定且差距不大。(2)壤中流TN流失浓度均明显高于坡面径流,其流失过程规律为"上升—下降—略有上升—平稳",总体上随雨强的减小或坡度的增大而增大。(3)坡面径流和壤中流的TN流失量均随雨强或坡度的增大而增大。壤中流是坡面TN流失的主要途径,流失比例可达91.26%~99.61%。坡面径流中TN流失量占坡面TN总流失量的比例随雨强的增大而增大。(4)雨强、流量与坡面径流、壤中流TN总流失量均呈极显著正相关,而坡度只与壤中流TN总流失量呈显著正相关。(5)在雨强90mm/h与120mm/h之间存在一个临界雨强,超过这个临界雨强,坡面径流TN流失量及其占总流失量的比例都会大幅上升。