流域侵蚀输沙空间尺度效应及其影响因素研究进展

侵蚀输沙空间变异及其尺度效应是流域水文过程研究的一个重要内容,对流域水土流失控制和水沙资源科学管理具有重要意义。通过对流域侵蚀输沙空间尺度效应研究成果的系统回顾,从坡面到流域,阐述了降雨、土壤和植被等环境要素对侵蚀输沙尺度效应的影响,梳理了尺度效应产生机制方面的认知,总结了不同条件下坡面产流和侵蚀输沙尺度转换的代表性方法。在此基础上,对流域侵蚀输沙空间尺度效应研究的发展趋势进行了讨论,未来应增加新技术和数据的应用,建立具有明确物理机制的侵蚀输沙空间尺度转换方法,同时,急需突破剧烈环境变化对空间尺度效应影响的研究。本文的梳理与总结可为流域侵蚀输沙过程的深入研究提供参考,为土壤侵蚀防治和河流水沙的综合管理提供一定的科学支持。     

特大暴雨下不同土地利用类型坡面切沟发育特征

切沟侵蚀是黄土高原丘陵沟壑区水土流失的重要形式之一，然而极端暴雨条件下不同土地利用类型坡面切沟侵蚀研究还鲜见报道。该研究以陕北2017年"7·26"特大暴雨为例，研究了岔巴沟流域3种土地利用类型（农地、休闲地和撂荒地）坡面切沟发育形态特征及体积估算模型。结果表明：1）农地、休闲地和撂荒地切沟长度分布在20 m内的占比分别为55.6%、34.8%和44.8%；农地切沟平均深度为110 cm，分别比休闲地和撂荒地高18.3%、19.2%；农地和休闲地切沟平均宽深比分别为0.87和0.84，横断面呈"宽-浅型"，而撂荒地切沟呈"方型"（宽深比1.01）。2）撂荒地切沟侵蚀体积分别比农地和休闲地减少47.8%和28.3%，表明植被恢复有效地削弱了极端暴雨作用下的切沟侵蚀。3）农地切沟不同坡段侵蚀体积由高到低为下坡、上坡、中坡，而休闲地和撂荒地切沟侵蚀体积沿坡长方向呈递增趋势；3种土地利用类型切沟在上坡段的沟岸拓宽速率大于下切速率，中下坡则相反。4）农地、休闲地和撂荒地切沟侵蚀体积均与切沟长度、横断面面积呈极显著幂函数关系（P<0.001），横断面面积是切沟体积估算更为有效的参数。研究结果可为黄土高原丘陵沟壑区不同土地利用类型坡面切沟侵蚀体积估算及其防治提供重要依据。     

沟垄集雨对旱地燕麦前期水热状况及发育期的影响

通过4个沟垄集雨处理对旱地燕麦前期水热状况及发育期的影响进行了试验研究。结果表明,处理T3可以显著的提高作物耕作层的水分,显著高于处理T1。处理T1地温的日变幅最大(8.8℃),处理T3最小(5.8℃)。处理T3与T4的出苗率最高,分别为67.88%和65.85%,显著高于处理T1(49.51%)。处理T3到达苗期的发育期最短(22d),显著小于处理T1(29d)。可见,处理T3可以显著地提高作物生育前期的土壤水温条件,提高出苗率及缩短作物的发育期。     

基于神经网络方法和支持向量机的西安市水资源需水预测

【目的】建立精度更高的需水量预测模型,为水资源规划管理提供理论依据。【方法】建立基于神经网络方法和支持向量机的需水量预测模型,以西安市需水预测为例,对2种预测模型的预测结果进行了比较。【结果】利用建立的径向基函数神经网络需水预测模型,得到西安市2010和2020年的需水量分别为32 485.65,48 180.43万m3;采用支持向量机模型能全面考虑影响需水预测的各种因素,预测西安市2010和2020年的需水量分别为32 488.03,48 184.41万m3。【结论】基于神经网络方法和支持向量机方法的需水量预测模型均可全面反映需水量的变化规律,两者预测结果十分接近,均可用于需水量的精确预测。     

现行淤地坝设计洪水计算方法的适用性对比分析

[目的] 洪水是导致淤地坝水毁最根本的原因,深入探讨淤地坝设计中洪水分析计算方法,以期对其发展提供有益参考。[方法] 梳理现行淤地坝设计洪水计算方法,对比分析各种方法的适用特点。对理论性较强的推理公式法在淤地坝设计洪水计算中的适用性进行分析,总结其各类参数的物理意义,提出其运用要点。选取典型算例,研究比较各方法的计算特点及适用性。[结果] 洪水调查法可靠可行但受洪水资料条件限制,经验公式精度和应用具有地区局限性,两种方法均不宜较大范围应用;推理公式法具有一定理论基础和计算精度,且简单实用,具体运用中应注意淤地坝处于特小流域的特点,在计算流域特征值L和J时应判明最远流程中的坡面部分,在计算暴雨递减指数n时应选取由10—60 min的点暴雨n₁值,产汇流参数中μ偏大,m偏小,应在合理范围内相应的倾斜取值。[结论] 推理公式法应当作为淤地坝设计洪水分析计算中的首选方法,需关注淤地坝处于特小流域的特点,把握应用推理公式法的运用要点。     

中草药提取物对怀牛膝根结线虫的田间药效

为了替代高毒性、高残留的化学杀线剂,研究了黄姜、徐长卿、藜芦、喜树4种中草药提取物对怀牛膝根结线虫的田间防治效果。结果表明,黄姜和徐长卿提取物防治效果较好,根结减少率分别达到88.87%和86.66%,病级下降了3级以上,根长增长率为66.58%和62.18%,根鲜质量增长率为92.55%和93.23%,株高增长率为73.01%和73.64%,地上部鲜质量增长率为82.35%和81.09%,产量及齐墩果酸含量相比对照(水)也极显著提高。研究还发现,怀牛膝根结数与主根根长、根鲜质量、株高、地上部鲜质量、产量均呈极显著的负相关。总之,根结线虫会严重影响怀牛膝的生长发育,应用4种中草药提取物均能够有效防治怀牛膝根结线虫病。     

渡槽预应力钢绞线布置优化研究

为解决预应力渡槽实际施工中,纵向、环向预应力钢绞线张拉锚固后,预应力损失值高于设计值,不满足内壁不出现拉应力要求的问题,在不改动原渡槽设计体型的情况下,根据原设计渡槽拉应力分布特性,针对性地拟定环向和纵向预应力钢绞线布置优化方案,通过对比分析,确定了经济可行的预应力钢绞线布置优化方案,经过有限元计算复核及现场施工通水后安全监测资料分析,渡槽能够满足应力和变形的各项要求。     

增强小浪底调水调沙后续动力的三门峡水库水位方案优选

小浪底水库调水调沙后续动力不足,在不新建水利工程的前提下充分挖掘三门峡水库等现有工程的潜力,可为小浪底水库调水调沙提供后续动力,具有研究价值。该研究分析三门峡水库通过改建底孔形成双泥沙侵蚀基准面条件下的可能边界条件,考虑三门峡水库工程运用条件和入库洪水分期特点,分析拟定了三门峡汛期、非汛期抬高水位的方案,利用构建的三门峡水库泥沙冲淤数学模型和模糊优选评价模型进行方案计算分析与评价,提出了三门峡水库在降低侵蚀基准面的情况下最优运用水位方案,即按照前汛期运用水位308 m、后汛期运用水位312 m、非汛期最高水位321 m运行的方案,该方案与现状运用方案相比,2 600 m3/s以上增泄水量增加42%,电站发电量累计增加9%,湿地面积增加73%,评价的综合效益最优。研究成果对增强小浪底水库调水调沙后续动力、三门峡水库充分发挥综合效益具有重要意义。     

黄河上游高寒区河流水温变化特征及影响因素研究

探讨河流天然水温时空变化特征及其影响因素,为未来水资源规划和河流生态系统健康提供科学依据。基于黄河上游鄂陵湖～循化水文站河段各水文站1958-2008年水温资料,采用线性趋势分析和标准化距平分析,研究了该河段河道天然水温的时空变化特征;选取与水温同步系列的4个气象站1959-1997年气象资料,采用非线性Mann-Kendall检验方法分析其变化趋势,并对气温、降雨等水温变化敏感因素进行线性相关分析。结果表明:1)研究河段年内水温分布发生明显变化主要集中于暖季的5-10月份,黄河沿下游三站河道水温年际间均呈现较为明显增温趋势,但唐乃亥站下游两站河道水温却呈现降温趋势,开发河段水温变化的人为扰动影响远大于自然环境;2)天然河流的热异质性受气象、河流条件以及所处地理环境等因素影响,其中以降水和气温影响较大。     

基于不同分辨率遥感影像提取的水土保持措施精度分析

在韭园沟小流域选择试验样区,采用地理信息系统等技术,基于不同分辨率遥感影像开展了水土保持措施等信息提取和精度分析。结果表明,在黄土丘陵沟壑区第Ⅰ副区,开展梯田、沟台地、疏林地、未成林造林地遥感监测的影像分辨率应优于2.5m,开展坡耕地、坝地、退耕荒草地遥感监测的影像分辨率宜优于2.5m,开展天然草地遥感监测的影像分辨率可选择2.5m,开展林草植被遥感监测的影像分辨率宜优于10m。