气候变化和人类活动对渭河流域入黄径流的影响

以渭河流域气温、降水、实测径流量、河川耗水量及流域水土保持措施面积等资料为基础,应用秩次相关法检验分析了气候要素的变化趋势;应用回归分析法,以降雨为气象要素,以水土保持、河川径流引水、傍河取水为人类活动要素,定量研究了气候变化和人类活动对渭河入黄径流的影响。结果表明,不同径流来源区的降雨变化对入黄径流变化的影响不同,其中关中地区的影响最大;与多年平均值相比,20世纪90年代渭河入黄径流减少了29.04亿m3,其中因降雨量减少10.4%而对应的径流量减少了19.81亿m3,占径流减少量的68.2%;水土保持活动、河川耗水、傍河取水激发地表水对地下水的补给以及雨水集蓄等人类活动的变化,引起径流的变化量分别占径流减少量的8.5%,10.1%,9.8%和0.2%。     

黄土区土壤结皮和垄高对坡面产流产沙的影响

通过室内人工模拟降雨方法,研究不同坡面处理(有结皮、无结皮)和垄高(7、10和13 cm)产流产沙情况,为黄土区等高耕作水土流失治理提供理论依据。结果表明,同一垄高下,土壤结皮使坡面初始产流时间提前,径流强度增大,径流总量增加;同一坡面处理下,随垄高增加,坡面径流总量和泥沙总量减少。垄高通过蓄积雨水能力影响土壤结皮对坡面泥沙总量作用。垄高7 cm时,蓄积雨水能力较小,坡面径流量较大,土壤结皮增大坡面产沙量,相比无结皮坡面增加38.70%;垄高为10 cm和13 cm时,蓄积雨水能力较强,坡面径流量较小,土壤结皮减少坡面产沙量,相比无结皮坡面分别减少21.10%和65.70%。坡面土壤侵蚀过程中,土壤结皮首先抑制坡面产沙,但随着降雨历时增加,土壤结皮促进坡面产沙。因此,在黄土区等高耕作中,应合理设置垄高,抑制结皮,以降低土壤侵蚀程度。     

大青山不同植被下的地表径流和土壤侵蚀

该文以内蒙古大青山6种植被为对象，在不考虑林冠层作用的条件下，于2006—2007年用人工降雨方法，以地表径流和土壤侵蚀为指标，研究不同植被条件下地表的产流产沙状况，并就降雨因子、坡度、凋落物、地被物、土壤等因子与产流产沙的相关性进行探讨，以期为大青山生态环境建设和植被恢复与保护提供依据。结果表明:①４种林地间凋落物特性和土壤物理特性差别较大，白桦山杨林的减流减沙功能最好，落叶松林次之，油松林最差；② 6种植被的水土保持功能不同，差别较大，产沙量大小依次为油松林＞未封育荒草坡地＞落叶松林＞虎榛子林＞已封育荒草坡地＞白桦山杨林，油松林的产沙量是白桦山杨林的218倍；③ 坡度、降雨强度和降雨量对产流产沙影响较大，随坡度、降雨强度和降雨量的增大而增加；④ 降雨季节不同，产流量也不同，主要取决于活地被物层干燥度和凋落物层自然含水率；⑤对于荒草坡地，产流量与坡度和降雨量相关性较大，产沙量与径流量和降雨量相关性较大；对于森林植被，产流量与凋落物厚度和降雨量相关性较大，产沙量与径流量和凋落物厚度相关性较大。      

自然降雨条件下不同水土保持措施对坡耕地土壤侵蚀的影响

吉林省是坡耕地较多的省份之一，坡耕地土壤侵蚀是东北主要面临的持续性自然灾害，是人们关注的生态环境问题。在自然降雨条件下，采用收集径流的方式得到产沙量与径流量，探讨不同水土保持措施对坡耕地土壤侵蚀的防治效应。结果表明：地埂植物带、土坎水平梯田与顺坡垄作的土壤侵蚀量表现为顺坡垄作>地埂植物带>土坎水平梯田；在5°和10°坡度下采用地埂植物带措施对土壤侵蚀治理效果明显；坡度为10°的土坎水平梯田的年径流量为7.83 mm，保土率为98.09%;2种措施与顺坡垄作相比，地埂植物带与土坎水平梯田的产沙量和降雨侵蚀力均达到极显著相关。可见，说明地埂植物带与土坎水平梯田措施有良好的保土、保水效应。地埂植物带和土坎水平梯田措施可显著降低土壤侵蚀量，有效地拦截地表径流，减慢径流流速和拦蓄水流，因而减少径流量。     

西南喀斯特地区不同覆被下产沙、产流特征分析——以贵州省关岭县为例

为了揭示西南喀斯特地区不同覆被下产沙、产流特征,选取贵州省关岭县典型喀斯特地区为研究对象,利用不同覆被下野外径流小区径流和泥沙观测数据与降雨特征资料,开展喀斯特地区不同覆被下产沙、产流特征研究。结果表明:研究区年降水总量1 039.7 mm、降雨时间183 d,降雨多以小雨形式产生,并计算得出侵蚀性降雨总量占50%左右;各径流小区坡面产流产沙特征与降雨的年内分布密切相关,相关性以经果林最大,水保林次之,撂荒草地最低;不同植被覆盖下降雨的产流产沙特征差异显著,以灌木为主的水保林减沙减流效果明显,其坡面产流产沙明显低于经果林和撂荒地;3种覆被方式下产流量与产沙量相关性较好。     

安家沟流域坡沟系统坡面径流泥沙特征的研究

该文以黄土丘陵沟壑区第Ⅴ副区安家沟流域为研究对象,采用1986—2011年坡沟系统地表径流和产沙量指标数据,研究不同土地利用条件下地表产流产沙特性,并分析了时间尺度上地表径流与产沙变化特征。结果表明:不同土地利用类型条件下径流量、产沙量的均值存在差异,且呈现规律性,即在同等降雨条件下灌木小区径流量和产沙量均最小,坡耕地径流量和产沙量均最大;不同土地利用类型小区产流、产沙次数均为坡耕地人工草地乔木林地荒草地灌木林地;模拟研究时间段内径流量变化趋势结果表明,在时间尺度上,径流量和产沙量变化均呈现y=ax+b(a0)线性关系,尤其灌木林地的斜率最大。     

次强降雨下不同植被类型产流产沙对比分析

设置径流观测场,观测次强降雨下不同植被恢复5年后产流、产沙特征。结果表明,苦竹＋牛鞭草植被类型在此次强降雨106.3mm下,产流、产沙量占其全年的15.24%和17.07%,调节降雨和抑制土壤侵蚀的能力最强;农耕地产流、产沙量占其全年的22.05%和31.65%,其中产沙量达其他3种植被类型的4.6～13.3倍,水土保持能力最弱;桦木＋牛鞭草、杂交竹＋牛鞭草植被类型因桦木生长和杂交竹间歇性采伐的原因水土保持能力居于中等水平。对比农耕地来说,3种植被恢复后土壤侵蚀得到了有效控制,但此次强降雨下地表径流控制程度还较弱,需继续加强对土壤和植被的培育。     

元谋干热河谷坡面造林整地截流减沙作用研究

选择元谋干热河谷地区典型区段，采用坡面径流小区观测方法，以自然荒草丛坡面为对照，研究在自然降雨条件下，反坡梯田整地、水平阶整地两种造林整地方式对坡面径流泥沙的截流减沙作用。结果表明，反坡梯田和水平阶造林整地对地表径流的拦蓄都具有很好的作用，但反坡梯田整地方式比水平阶拦蓄径流能力更强，观测期反坡梯田整地和水平阶整地比自然坡面产流量分别减少71．42％和33．68％，产沙量分别减少56．02％和38．57％；实施造林整地措施后，随着时间的推移，产流产沙量越来越少，单场暴雨或特大暴雨对拦蓄径流和拦截泥沙效果起主导作用。     

降雨对不同坡比边坡产流产沙过程的影响

为了给侵蚀沟植被边坡防护提供理论基础,通过野外径流小区试验,观测次降雨对1:1.5和1:1.2坡比边坡7种植被配置产流产沙的过程特征。结果表明：产流量主要随降雨量变化,大于其受植被影响,产沙量主要集中于前期强降雨,15 mm雨量为阈值,高于15 mm雨量产沙量大幅度增长,植被生长后期产沙极少;不同时间段次降雨减流减沙优势植被配置不同,紫花苜蓿草种前期减流减沙效果好,无芒雀麦和早熟禾草种后期减流减沙效果好;坡度变陡,产流量随植被生长由相近逐渐提高,产沙量只在强降雨下明显升高。在侵蚀沟陡坡防护时紫花苜蓿混播比例要高,提高前期对强降雨的承受能力。     

基于通径分析的陕北黄土坡面径流产沙影响因素

通过对陕北半干旱黄土区16场有径流产沙发生的次降雨数据进行收集,以径流量和产沙量为因变量,植被类型、植被盖度、坡度、坡向、降雨量、降雨历时、场均雨强、I5、I10、I15、I30、土壤密度、土壤稳渗率作为自变量,在进行逐步回归分析的基础上,对影响径流量及产沙量的主要因素进行通径分析,结果表明:1)植被盖度、降雨量、降雨历时、I30、稳渗率是影响径流量的主要因素,径流量、植被盖度、坡度、降雨量、场均雨强、I15、土壤密度为影响坡面降雨产沙量的主要因素;2)降雨历时、降雨量、I30对径流量起到决定性作用,且对径流量产生影响的直接影响因素排序为降雨历时I30降雨量植被盖度稳渗率,而间接影响排序为降雨量降雨历时稳渗率I30植被盖度,决定系数排序为d降雨量·降雨历时d降雨历时·降雨历时dI30·I30d降雨量·降雨量d植被盖度·植被盖度;3)径流量、降雨量、I15对产沙量起到决定性作用。对产沙量影响因素排序:从直接通径系数来看,径流量I15土壤密度降雨量场均雨强植被盖度坡度;从间接通径系数来看,降雨量场均雨强植被盖度I15土壤密度径流量坡度;从决定系数来看,d径流量·径流量d径流量·降雨量d径流量·I15dI15·I15d土壤密度·土壤密度d降雨量·降雨量。      

新疆奎屯河水文特征分析

依据奎屯河1972~2006年的水文统计资料对河流水文特征进行了初步分析,结果表明:奎屯河属于多泥沙的季节性河流,流域降水稀少,蒸发旺盛;河流主要以冰川融雪水为补给源;正常径流量为6.18×108m3,径流年内分配不均,集中度高,年际变化相对稳定,变幅较小;水质为中性,矿化度不高。     

新疆奎屯河水文特征分析

依据奎屯河1972~2006年的水文统计资料对河流水文特征进行了初步分析,结果表明:奎屯河属于多泥沙的季节性河流,流域降水稀少,蒸发旺盛;河流主要以冰川融雪水为补给源;正常径流量为6.18×108m3,径流年内分配不均,集中度高,年际变化相对稳定,变幅较小;水质为中性,矿化度不高。     

官厅水库上游典型植物措施特性及在侵蚀性降雨下的水沙效应分析

为了研究官厅水库上游地区水土保持典型植物措施的减水减沙效益,选取5个标准样地,通过分析该地区侵蚀性降雨特性和植物多样性程度,研究不同典型植物措施的减水减沙效益随雨量、雨强和时间的变化,并评估不同植被盖度对径流深、产沙量的影响,得出在官厅水库上游布设水土保持典型植物措施的有效方法。结果表明:1)草坡盖度越高减水减沙效益越好,在大暴雨和特大暴雨条件下时效果明显,但盖度在45%~60%的草坡即可以达到水土保持典型植物措施的有效盖度,因此这一盖度适宜在北京山区范围内推广。灌草结合可在减少径流和泥沙方面达到较好效果,在官厅水库上游布设较草坡安全。2)合理的植被群落配置可以增强该群落自身对不良环境的抵抗力,其中多样性程度是关键,可促进坡面植被的盖度和稳定性保持在一定水平。保证植物盖度的同时,多样性程度越高,其退化速度越慢,从而可以保证植物的盖度和正常生理活动,减少径流和泥沙的产生。在进行水土保持植物措施的布设时,需要考虑到植物种类的多样性,将盖度与多样性指数、丰富度指数、均匀度指数作为布设措施时需要考虑的因素,并逐年进行补植。该研究为比较相应措施的水土保持效益打下基础,从而为北京山区生态安全的研究提供一定理论基础。      

黄土丘陵沟壑区典型流域气候和土地利用变化 对径流泥沙产量的影响

为探讨气候和土地利用变化对流域径流与泥沙产量的影响,了解黄土高原区域水土资源变化规律, 以黄土丘 陵沟壑区罗玉沟流域为研究对象, 采用数理统计、双累积曲线、灰色关联度分析、多年平均水量平衡模型等方法分 析了流域1986—2008 年间降水、径流、泥沙年际变化特征, 并量化分析了气候与土地利用变化对流域径流、泥沙的 影响。结果表明: 1)1986—2008 年间,流域年均降雨量变化趋势不显著(P = 0.22); 流域径流、泥沙呈减少趋势, 减少趋势显著程度分别达到P =0.025 和0.087, 且二者均在1994 年发生减少突变; 2) 除降水外,径流与潜在蒸 散敏感性最强,而输沙量大小与日照时数关系更为密切; 3) 气候变化对径流、泥沙变化的贡献率分别为33.1% 和 32.5%, 土地利用变化贡献率则分别为66.9%和67.5%      

黑河流域金塔段水文特征与降水量关系初探

利用甘肃省酒泉市金塔县气象站1973~2014年降水量数据以及鸳鸯池水库径流量资料,通过最小二乘法、Mann-Kendall法、小波分析法等统计方法,对降水量与径流量的关系进行了不同角度的分析研究。结果表明,(1)42年里金塔县年降水量呈现出缓慢上升的变化趋势,降水量趋势倾向率为3.65 mm/10年。春季、夏季、秋季、冬季平均降水量趋势倾向率为-0.02、-0.47、0.51、0.62 mm/10年。四季当中夏季降水量占到全年的比例为62%,该季节降水量的减少必定会影响全年降水量变化。鸳鸯池水库1984~2004年径流量处在偏少时期,2004年之后径流量处在相对较多的时期。通过对径流量的季节分析来看,夏季平均径流量为1.01×108 m~3,为四季中最大,占到全年径流量的32%。年降水量与年径流量之间的相关系数为0.352,四季当中夏季降水量与径流量以及秋季降水量与径流量的相关性均通过了0.01的显著性检验。(2)Mann-Kendall法,对鸳鸯池水库年平均径流量序列做突变检测分析发现,2009年是径流量由减少转为增加趋势的突变点,对鸳鸯池水库径流量序列进行Morlet小波变换特征分析,在15年左右的尺度以及32年左右的时间尺度,径流量变化周期显著,小波方差进一步确认32年是径流量序列变化的第一主导周期,表现出的能量最大,而15年是第二主导周期。(3)对年降水量与径流量建立关系模型,选择三次方程(Cubic)作为建模需要,通过降水量来反映出径流量的变化特征。     

降水变化与人类活动对密云水库入库泥沙量的影响

近50年来,随着流域降水量减少,以及修建水利水保工程、引水等人类活动的增加,密云水库的入库泥沙量呈显著减少趋势。为了揭示密云水库流域的水土流失状况及变化趋势,分析水利水土保持措施对减少密云水库入库泥沙的实际作用,基于降水—产沙统计模型,定量评估了降水变化及人类活动对密云水库入库泥沙量的影响。结果表明,1966—1979年、1980—1989年、1990—1999年、2000—2005年,水利水保工程措施的减沙作用非常显著,减沙贡献率分别为89.45%、78.86%、86.90%和64.36%;降水变化的减沙贡献率分别为10.55%、21.14%、13.10%和35.64%。以植树造林和水土保持为中心的生态建设对防治密云水库流域的水土流失起了重大作用。      

植被过滤带水土保持和水质净化效益研究

植被过滤带是水土保持和面源污染防控的重要措施之一。本研究于2016年8月在鹫峰人工降雨大厅通过土槽植草冲刷试验，观测不同宽度和坡度的植被过滤带(高羊茅)对地表径流、总悬浮物(TSS)以及污染物(TN、TP、K)的削减效果，定量分析植被过滤带宽度、坡度及入流流量大小等因素对植被过滤带径流拦蓄、TSS拦截和水质净化效益的影响。结果表明:植被过滤带的宽度对径流拦蓄效益影响较大，宽度为1、3和5 m植被过滤带的径流削减率分别为25.9%、79.6%、79.7%；污染物(TN、TP、K)削减率随着宽度逐渐增大，分别为51.7%~92.9%、44.4%~98.8%、31.7%~97.9%；TSS削减率分别为97.6%、99.4%和77.4%。随着坡度的增加(3°、7°和10°)，径流和TSS的削减率呈逐渐减小趋势。对于同一个植被过滤带而言，较小的入流流量所对应的径流和TSS削减率较大，而污染物负荷削减率较小。研究表明，植被过滤带能有效拦蓄径流、拦截悬浮固体等污染物质，具有较好水土保持和水质净化效益。      

晋西黄土区不同植被格局坡面产流产沙特征

  目的   研究不同植被格局对坡面产流产沙特征的影响,为黄土高原水资源匮乏地区坡面水土保持植被格局的优化配置提供依据。   方法   采用野外模拟降雨试验,测定5种植被格局（2种块状镶嵌格局、横条带状格局、顺坡带状格局和裸地格局）的产流产沙特征及土壤入渗特征,探讨坡面不同植被格局和破碎度对产流、产沙、入渗的影响。   结果   （1）植被具有良好的蓄水减沙效益,植被的减沙效益为47.44% ~ 91.67%,蓄水效益为25.67% ~ 62.94%,植被的减沙能力强于蓄水能力。（2）植被格局对坡面的产流产沙量均有显著性影响（P < 0.05）,试验所设置的几种格局的蓄水减沙效益依次为:块状镶嵌格局 > 横条带状格局 > 顺坡带状格局。块状镶嵌格局水土保持效果最佳。（3）不同植被格局的产流过程均呈现“快速上升—相对稳定”的趋势,植被格局有助于延迟坡面径流峰值的出现时间。（4）植被斑块的破碎化指数与侵蚀产沙呈反比,植被斑块破碎化程度越高,侵蚀产沙量越低,蓄水减沙效益越好。（5）不同植被格局的入渗系数为:块状镶嵌格局 > 横条带状格局 > 顺坡带状格局 > 裸地,Horton模型对不同植被格局土壤入渗的拟合效果较好。   结论   通过以上研究发现,块状镶嵌格局的蓄水减沙效益明显优于裸地和顺坡带状格局,因此在水资源有限的黄土区,可以采取植被与裸地交替分布的方式种植植被,以达到蓄水、减沙效益最大化。      

间隔覆盖条件下坡面产流产沙状况的BP神经网络模拟

本文以塿土和黄绵土作为实验材料,尝试使用BP神经网络方法(Back-Propagation neural network)模拟人工降雨条件下,间隔覆盖坡面的产流产沙状况。通过设置不同坡度、降雨强度、面积比,获得各种因素不同水平组合下的实测数据;以实际降雨强度、坡度、面积比、径流起始时间和初始含水率5个因子为输入变量、坡面产流量和产沙量为输出变量,利用BP神经网络模型与多元线性回归模型对数据进行模拟分析,并检验其模拟效果。研究结果表明:训练样本集平均相对误差为18.23%,预测样本集平均相对误差为5.21%;与多元线性回归模型相比,BP神经网络模型拟合精度较高,拟合效果更理想,表现出更强的预测能力。另外,比较不同土质坡面产流量与产沙量模拟效果,塿土优于黄绵土。从本研究的结果看,BP神经网络模型应用于坡面产流产沙模拟预测,省时省力,方便快捷,具有一定的应用潜力,但其实际的模拟预测能力尚需进一步探索。