皇甫川流域水沙变化趋势及影响因素分析

为研究皇甫川流域水沙变化趋势,采用线性趋势法得皇甫川流域1954-2016年径流量和年输沙量均呈显著减少趋势;利用累积距平法检测出皇甫川流域水沙系列在1954-1979年为丰水期,1980-1996年为平水期及1997-2016年为枯水期。皇甫川流域内土地利用类型、植被覆盖度、淤地坝等水保措施在20世纪80年代大规模的水土保持治理工程实施后发生了明显变化,流域森林、草地面积大幅增加;流域的NDVI指数在2000-2016年间的增长速率是1981-1999年的2.5倍;淤地坝的修建、引水量的增加均致使流域产水产沙量显著减小。由于1954-2016年间降水量减少趋势不明显,皇甫川流域人类活动采取的水土保持治理措施是导致水沙量减少的主要因素。     

降雨类型和水土保持对黄土区小流域水土流失的影响

对黄土区桥子东沟流域的143场次洪水事件水文泥沙数据进行统计分析,并利用K均值分类法划分降雨类型,比较不同降雨类型条件下流域水土流失特征,探讨水土保持治理对不同降雨类型下流域产流输沙的影响。结果表明,次降雨量和最大30 min雨强是影响流域产流输沙的主要降雨特征。降雨事件划分为4种类型:Ⅰ型(小雨量、小雨强)、Ⅱ型(大雨量、大雨强)、Ⅲ型(大雨量、小雨强)和Ⅳ型(小雨量、大雨强)。4种降雨类型下次洪水事件的产流能力和洪峰流量由大到小依次为Ⅱ型、Ⅳ型、Ⅲ型和Ⅰ型。频次最少的Ⅱ型降雨次洪水事件的输沙量最多,Ⅰ型、Ⅲ型和Ⅳ型降雨条件下次洪水事件输沙量的差异不显著,输沙量均较少。水土保持综合治理显著减少了流域径流量和输沙量,其中Ⅱ型降雨次洪水事件减水量和减沙量最多,Ⅰ型最少。     

北方土石山区典型流域不同类型洪水的水沙关系差异及归因

基于水文站的降水、径流和泥沙数据，采用聚类分析、含沙量-流量（SSC-Q）滞回曲线等方法，从事件尺度研究北方土石山区弥河流域不同类型洪水事件的径流、输沙特征，揭示各类洪水水沙关系及输沙贡献情况及水土保持措施影响机制。结果表明：(1)弥河流域1951-2021年的261次洪水事件可划分为小型、中型、大型和特大型四类，洪水事件的滞回曲线类型主要为8字形。随着洪水量级的增加，洪水事件的洪水历时和径流输沙量均呈增长趋势，径流和泥沙变率增加，复合型滞回曲线的占比逐渐加大。(2)大型与特大型洪水事件发生频次最低，但输沙贡献率高达86.9%，是北方土石山区输沙的主要洪水类型，主导弥河流域的水土流失灾害，在流域治理中需重点关注。(3)水土保持措施和人类活动对中、小型洪水事件的影响较大，其水沙关系变率超过10%；但对大型洪水事件的影响相对较小，水沙关系变率仅为1.2%。通过合理配置流域中的水土保持措施，当地中小型洪水事件的水沙关系可得到调节，从而达到拦蓄洪水、调控泥沙的目的。同时，亟需持续加强特大暴雨的水土流失及洪水防控措施，避免其给北方土石山区的生态环境等造成严重破坏。研究结果可为该区域水土保持工作的...     

秃尾河流域水沙突变及其驱动因素

由于近年来秃尾河流域入黄径流量和输沙量锐减,基于高家川水文站1956-2011年56 a实测水文泥沙数据,综合分析了流域水沙演变规律,采用滑动t检验法和Mann-Kendall检验法对年径流量和年输沙量序列突变情况进行了检验,利用建立水沙双累积曲线模型,定量估算了人类活动的减水、减沙量。结果表明:流域年径流量和年输沙量均呈显著减少趋势;高家川站年径流量序列和输沙量序列突变年份分别在1976年和1996年。人类活动是影响流域入黄水沙量锐减的主要因素,受人类活动影响,径流量减少49.45亿m~3,占累积总径流量的35.94%;输沙量减少3.07亿t,占累积总输沙量的86.42%。     

流域治理技术应用进展

针对我国流经黄土地区的流域泥沙淤积严重的情况，在介绍流域治理目的的基础上，结合具体的治理实例，详细分析河口泥沙治理、水库防淤减淤、黄河流域水沙治理、河道淤积缓解等流域治理措施的应用效果，为实现泥沙的生态治理提供有益参考。     

小流域淤地坝系规划中水文特征基本参数的确定研究

小流域坝系具有拦截泥沙、保持水土、改善生态环境,淤地造田、促进生产的重要作用,是小流域水土流失综合治理的有效措施。淤地坝系规划阶段水文计算的主要任务是计算设计暴雨量、设计洪水量和输沙量等重要特征参数。以某小流域坝系为例,对缺乏水文泥沙资料情况下,坝系规划中所依据的重要水文特征参数的确定作了系统分析和研究,为小流域淤地坝系的合理规划提供了科学依据。     

1956年以来洞庭湖盆的演变

1956年以来洞庭湖盆经历了萎缩和扩容的历史过程，为分析各历史阶段变化原因和预测变化趋势，根据1956-2019年洞庭湖水系水沙和湖盆水面面积、湖容实测资料开展研究，基于分离变量法重点识别泥沙淤积、湖盆沉降、湖区围垦及洞庭湖水系采沙对湖容变化的贡献比例。结果表明：1956-2019年洞庭湖水面面积减小1 247.59 km2，其中东洞庭湖水面面积萎缩最为严重，1956-1980年湖区围垦是洞庭湖水面面积减小的主要因素，1980年以后洞庭湖水面面积趋于稳定。三峡水库蓄水前（1956-2002年）入湖沙量及出湖沙量均持续减少，泥沙淤积率约为70%；三峡水库蓄水后（2003-2019年），入湖沙量大幅减少，泥沙淤积率降至14%。湖盆沉降、湖区采沙与泥沙淤积对湖容的影响存在抵消效应，洞庭湖盆目前仍处于缓慢的构造沉降中，平均沉降速率约3 mm/a;2003年以后随着采沙活动进行，洞庭湖萎缩速率有所减缓。1980年以前湖容减小，湖区围垦、泥沙淤积和湖盆沉降对湖容增大的贡献比例分别为-92.7%、-13.2%和5.9%;1980年以后湖容经历了由减小至变大的过程，整体为减小，1981-2002年泥沙...     

近60年来长江入海水沙演变规律及影响因素分析

根据长江下游大通水文站长时间序列资料,运用累积曲线法、Mann-Kendall非参数检验法和小波分析等统计方法,揭示了长江入海水沙的演变规律及其影响因素。结果表明:①年径流量呈微弱减少趋势,而年输沙量显著下降,通过95%置信度检验;②径流量在1955年发生突变,输沙量在1997年发生突变;③小波分析表明径流量和输沙量分别存在23a和24a的周期性变化规律;④1971-1996年累积减沙量为22.13亿t,1997-2015年累积减沙量为44.44亿t;⑤年输沙量显著减少受降水影响不明显,主要是水库拦沙、河道采砂和水土保持等人为因素所致。     

黄土丘陵沟壑区小流域治理对侵蚀产沙特征的影响

以黄土丘陵沟壑区第Ⅲ副区内治理小流域桥子东沟和未治理小流域桥子西沟为对象,分析降雨、径流、泥沙资料,研究水土保持综合治理对流域侵蚀产沙、水沙关系、次降雨泥沙输移过程的影响。结果表明：水土保持综合治理的桥子东沟的年降雨侵蚀产沙显著低于未治理的桥子西沟。水土保持综合治理降低了径流平均含沙量、输沙率,桥子东沟的径流平均含沙量、输沙率比桥子西沟分别减少40%、80%。水土保持综合治理改变了次降雨径流含沙量和输沙率动态过程。治理初期,桥子东沟的径流含沙量过程都明显高于桥子西沟,桥子东、西沟输沙率在不同时间段有高有低;治理后期,桥子东沟的径流含沙量、输沙率都显著低于桥子西沟。水土保持综合治理影响小流域次降雨水沙关系。     

水土保持中的植物措施对位配置研究——以辽宁省凌河流域为例

水土流失造成了资源的逐渐枯竭,并严重威胁人类的生存环境.通过提高植被覆盖率虽然可有效控制水土流失,但如何有效提高植被覆盖率一直是水土保持植物措施的一个难点.本文以辽宁省凌河流域为研究背景,对该流域内植物措施进行对位配置分析与研究,并结合辽宁省凌河流域的植被研究,提出了宏观、空间、技术、管理、时序五种植物措施对位配置模式,可有效提高植被覆盖率,增强水土保持效果,同时也为水土保持工作提供借鉴和参考.     

基于数字高程模型的淤地坝地区河网提取方法

淤地坝作为黄土高原水土流失严重地区重要而独特的治沟工程，具有滞洪、拦淤、蓄水等作用，但在该地区利用数字高程模型(DEM)进行流域水系分析时，提取的河网会受淤地坝的干扰出现河网偏移、错位问题。本文提出一种通过对淤地坝进行检测并修正DEM的自动化方法来实现河网的有效提取。该方法先利用区域生长和形态学算法提取河道中心线，以缩小淤地坝检测范围，再基于改进的直线段检测(LSD)算法以及角度滤波确定淤地坝候选轮廓直线，然后构建十字模型定位淤地坝，最后对淤地坝所在栅格高程进行修正以提取河网。该方法在黄土高原两个典型样区中检测淤地坝的F1值分别为86.67%和86.95%,相比于仅使用填充、裂开的两种河网提取方法，本文方法能有效解决河网偏移问题。结果表明，本文方法提取的河网结果更符合真实地形，可为黄土高原淤地坝地区的流域数字地形分析技术提供有益补充与支持。     

砒砂岩区水土流失治理措施调研

通过对砒砂岩区治理水土流失的生物措施及工程措施进行调研,本文对最适合砒砂岩区生长的油松、沙棘、柠条的特点进行了详细的调查分析,给出砒砂岩区植被建设的几点建议.提出了砒砂岩区综合治理的总体思路,并总结了不同类型砒砂岩区的措施空间配置模式.生物措施方面以沙棘作为砒砂岩区生物措施治理的突破口,在立地条件较好的地方栽种油松、柠条,在造林方式上宜采用混交造林;在工程措施方面要结合沙棘植物"柔性坝"技术,以大、中型拦泥库为骨架,以淤地坝为主体,建设支流坝系.实现淤粗排细,改善进入下游河道的水沙条件及泥沙组成.     

保护性耕作下土壤水分变化特征模拟研究

为了对陇中黄土高原沟壑区不同保护性耕作措施下的土壤含水率进行差异性分析,利用长期定位试验,设置春小麦/豌豆、豌豆/春小麦轮作序列下传统耕作、免耕、传统耕作秸秆覆盖和免耕覆盖4种耕作措施,以当地月平均气温、月降水量、月平均辐射量、月平均蒸发量、月作物耗水量作为输入,以0~200 cm土层土壤含水率作为输出,建立基于长短期记忆(Long short-term memory,LSTM)神经网络的土壤含水率预测模型,并对模型的有效性进行评估,然后利用该模型模拟4种耕作措施下0~200 cm土层土壤含水率的动态变化过程。结果表明,基于LSTM神经网络建立的土壤含水率模型对陇中黄土高原沟壑区保护性耕作下土壤含水率预测具有较好的适用性,其模拟值与实测值的平均均方根误差为2.29%、平均相对误差为6.79%、平均决定系数为0.82。豌豆/春小麦轮作序列中4种耕作措施下的土壤含水率比春小麦/豌豆轮作序列的土壤含水率增加1.49%、1.61%、1.69%和1.76%,4种耕作措施下0~200 cm土层的土壤含水率由大到小依次为:免耕覆盖、免耕、传统耕作秸秆覆盖、传统耕作,免耕覆盖下的土壤含水率分别比免耕、传统耕作秸秆覆盖和传统耕作增加1.27%、1.75%和2.81%。免耕覆盖对0~30 cm土层土壤含水率的影响最为显著,其土壤含水率分别比免耕、传统耕作秸秆覆盖和传统耕作平均增加1.60%、2.63%和4.18%。4种耕作措施下的土壤含水率随季节发生变化,免耕覆盖下的土壤含水率整体高于其他3种耕作措施,且在作物生长前期的蓄水保墒效果更加显著。研究区豌豆/春小麦轮作序列中4种耕作措施的土壤含水率相对较高,而不同耕作措施下免耕覆盖更有利于提高该地区农田土壤水分,为陇中黄土高原沟壑区最适宜的耕作方式。     

华亭县土石山区水土流失控制技术与效益研究

华亭县土石山区属黄河流域多沙粗沙区,该区生态环境脆弱,水土流失严重,在该区开展小流域水土流失控制技术与效益研究,对促进黄土高原小流域生态建设有重要意义。该文采用统计分析的方法,通过对七条典型小流域的泥沙来源、土壤侵蚀量和治理措施分布的时空顺序的分析研究,得出在治理模式不同,在治理程度相近的情况下,其水保效益差异显著。建立良好的生态环境是经济社会发展的基础,水土保持是土石山区生态环境建设和新农村建设的基础。     

基于QuickBird影像的黄土丘陵区坡面浅沟侵蚀速率研究

以陕西省吴起县黄土丘陵沟壑区封禁流域(合沟小流域)为研究对象,通过野外实地测量60条浅沟形态参数,建立浅沟长度与体积回归模型,使用2007年和2013年2期同时相QuickBird影像,提取245条浅沟的长度,计算浅沟侵蚀速率。结果表明:在2007—2013年的6 a内,浅沟的数量基本不变,总长度从2007年的13.74 km增长到2013年的14.12 km,浅沟密度为36.21 km/km~2。浅沟长度变化分为缩减与增长2类,缩减类浅沟占46.94%,沟口多数与切沟沟头相连,由于切沟溯源侵蚀速率高于浅沟的发育速率,导致浅沟长度缩减。依据构建的浅沟长度与体积回归模型,基于影像解译的245条浅沟在6 a间总侵蚀量从1 889.97 m~3增加到1 961.49 m~3,若不考虑体积减小的浅沟,平均每条浅沟每年增长0.20 m~3,草本覆盖的坡面浅沟平均侵蚀速率约为215 t/(km~2·a)。     

Philip入渗模型参数的非线性预报模型

利用黄土高原区大田耕作土壤的水分入渗试验过程资料,拟合了Philip入渗模型参数,建立了以土壤体积含水率、干密度、粉、黏粒含量和有机质含量等土壤理化参数为输入变量,Philip入渗模型参数为输出变量的土壤传递函数,通过对函数的分析、检验,建立了土壤入渗参数S和A的多元非线性预测模型;在此基础上,运用灰色关联分析理论,将各输入变量进行了灰色排序。研究表明:用土壤体积含水率、干密度、粉粒含量、黏粒含量和有机质含量作为预报模型的输入参数可实现对入渗参数的预测,预测参数实测值与预测值之间的相对误差可控制在8%以下,所建立的非线性预测模型高度相关。     

黄土高原典型区雨水资源化潜力模拟与评价

为充分利用雨水资源应对黄土高原水土流失和干旱缺水的问题,引入分布式水文模拟技术,构建具有物理成因机制的分布式雨水资源化潜力评估模型,解决雨水资源利用的核心问题--评价当地的雨水资源化潜力。通过研究黄土高原典型区域黄河河口镇至龙门段(河龙区间)的雨水资源情况,定量评估该区域雨水资源化潜力,结果表明:在气候变化和人类活动的双重背景下,20世纪80年代后,黄河流域河龙区间的地表径流量、土壤有效水增量和雨水资源化潜力呈现上升趋势;河龙区间大部分地区雨水资源呈增长趋势,雨水资源可基本满足现有条件下区域植被恢复的用水需求。气候变化对雨水资源化潜力起正影响作用,贡献率为63.4%,土地利用/覆盖变化则为负影响,贡献率为-36.6%。人类活动对区域雨水资源利用的影响不容忽视,应大力发展干旱半干旱区降雨-径流调控技术,提高雨水资源化利用率,以保障区域生态-经济协同可持续发展。     

黄土丘陵区沙棘水土保持薪炭林土地生产潜力研究

本文对黄土丘陵区主要灌木水土保持薪炭林树种——沙棘(Hippophae rhamnoides Lo)的土地生产潜力进行了研究。应用Thornthwait Memorial模型估算了其土地气候生产潜力，揭示了沙棘在该地区实际存在的气候条件下可能达到的理论产量；实测了当前技术经济管理水平条件下所能达到的最高产量——现实生产潜力，分析了目前林业的现实生产潜力与气候生产潜力之间的差距，预示了其发展前景；从合理利用气候资源和充分发挥土地生产潜力角度，提出了沙棘应为当地水土保持薪炭林优选的灌木树种。其结果对该地区培育坡地水土保持薪炭林具有重要的实践指导意义。