纳米碳对不同植被覆盖下黄土坡地降雨侵蚀的抑制效果

纳米碳对黄土高原地区土壤水分运动具有显著影响。该文基于野外人工模拟降雨试验,研究了不同植被覆盖(空地、柠条、苜蓿、黄豆和玉米)条件下,在黄土坡面上中下位置条施不同质量分数纳米碳(0、0.1%、0.5%、0.7%和1.0%)对坡地产流产沙过程的影响。该文试验设计1.0 m×1.0 m降雨小区,前期在小区坡面种植植被以及埋入不同质量分数纳米碳,其中未做植被覆盖处理和未施加纳米碳的小区作为对照,共25个试验小区。采用针孔式人工模拟降雨器进行模拟降雨,雨强为60 mm/h,降雨历时40 min。降雨过程中定时收集径流及泥沙,用以研究在不同植被覆盖条件下纳米碳对黄土区坡地径流与泥沙的调控机理影响。研究结果显示,在土壤中施入纳米碳,对坡面初始产流时间的影响显著。随着施入纳米碳质量分数的增加,不同植被覆盖的初始产流时间总体随之增加,在4种植被覆盖中,苜蓿延缓产流时间效果最明显,较之空白对照最大增加了287.1%。纳米碳的施入,使各植被覆盖中坡面径流量明显降低,施入不同质量分数纳米碳,各植被覆盖中减流效果最显著的仍为苜蓿,径流量较之对照减少了66.47%,而空地、柠条、黄豆、玉米这4种处理减流幅度均在31.5%~33.6%之间。同时,纳米碳对于坡面径流减沙效果亦非常显著。施入纳米碳后,各植被减沙效果排序依次是:苜蓿柠条玉米黄豆。通过纳米碳对产流产沙量的影响进行相关性分析,得出纳米碳对试验结果具有显著的影响;在水土流失调控效果评价值影响分析中,纳米碳对水土流失调控效果较合适的质量分数为0.5%。综上,在黄土区土壤中施加纳米碳并提高施入纳米碳的比例,对于该地区水土流失的治理具有积极作用。     

新疆天池自然保护区春季融雪产流特征分析

通过对新疆天池自然保护区春季融雪期间径流小区的定位观测试验,对新疆天池自然保护区不同土地利用类型的降雪、积雪和融雪产流规律进行了研究.结果表明:(1)雪岭云杉的截雪率明显高于杨树,约75%,是杨树的3～4倍;(2)不同土地利用类型的融雪产流率依次为:裸露地(15.6%)＞杨树林地(8.5%)＞草地(1.6%)＞雪岭云杉林(0);(3)比起林地,草地融雪径流发生的时间较早;(4)植被因子、坡度、土壤性质都显著地影响着草地融雪径流量的大小,且植被因子对于草地融雪径流的影响大于土壤性质以及坡度对于草地融雪径流的影响.     

基于DEM的沟缘线和坡脚线提取方法研究

半干旱半湿润地区径流预报皆有超持与超渗的产流特征,是水文预报中的难点问题,而其中壤中流的计算又是关键,直接关系到模拟的精度.在分析"双超"模型、新安江等产流模型基础上,注意到壤中流可能产生于非饱和土壤及流域空间产流差异的实际,借鉴各模型处理壤中流的优点,用系统模型的思想,对半干旱半湿润地区的壤中流计算模式进行了改进.从实际模拟效果看,改进后的壤中流计算模拟精度大为提高.改进后的计算方法不仅适用于"双超"模型,同时也适用于其它类似模型.     

改进型TOPMODEL在不同尺度和气候条件流域上的适用性研究

在阐述TOPMODEL基本原理的基础上,针对现行TOPMODEI．地形指数计算方法、产流机制、汇流方式3个方面进行了改进,并将改进后的模型在小尺度湿润的子午河流域和中尺度半干旱的马莲河流域进行了模拟测试。在模拟过程中,定量分析了模型模拟的各个水文过程变量,探讨和揭示了该模型在不同尺度和不同气候条件流域上的适用能力。研究结果表明,改进后的TOPMODEL能够准确地表达实际流域关键地形参数的空间分布特征,客观地描述流域水文过程的内在机理。该模型在小尺度湿润流域测试效果较好,在中尺度半干旱流域虽然精度相对较低,但仍然能够模拟和解译大部分的水文机制。     

王东沟小流域水土保持防蚀措施优化配置与效益分析

根据野外天然降雨定位试验,野外人工模拟降雨与放水冲刷试验,土壤侵蚀类型遥感监测资料,以及小流域泥沙观测资料等,对王东沟小流域土壤侵蚀类型及其分布规律和水土保持减沙效益进行系统研究。尤其是对硬地面产流产沙的规律研究：进一步证明了黄土塬区村落系统硬地面及农田集流槽集水径流冲刷是导致沟头迅速延伸的主要原因。     

基于HWSD的GSAC模型网格化产流参数估计与校正

针对基于网格的萨克拉门托模型(GSAC)产流参数难以估计的问题,提出利用世界和谐土壤数据库(HWSD)土壤属性数据估计和校正该模型产流参数的方法。首先,采用HWSD土粒百分含量和土壤质地分类数据估算流域各网格顶层(T层)与底层(S层)土壤的凋萎系数、田间持水量、饱和含水量等土壤水分常数;再采用一个气候指数和HWSD的T层张力水容量、田间持水量及凋萎系数推求GSAC模型上层厚度,继而利用上层厚度将流域各网格的HWSD土壤水分常数转换为GSAC模型上、下层土壤水分常数;最后利用GSAC模型上层厚度与转换了的土壤水分常数估计流域各网格的产流参数;在估计产流参数的同时,采用12个系数对这些产流参数进行校正,所有的校正系数通过自由搜索(FS)算法率定GSAC模型确定。呼兰河流域的应用结果表明:基于HWSD土壤属性数据估计GSAC模型网格化产流参数的方法简便易行,利用校正产流参数驱动的GSAC模型在率定期与验证期的纳什效率系数(NSEC)分别为0.81和0.83,与不校正产流参数情况相比,校正产流参数的GSAC模型能够取得更高的模拟精度。     

沙棘林郁闭度对产流产沙过程影响的研究

利用人工降雨装置，在荒坡和不同郁闭度的天然沙棘林内进行百年－－遇短历时暴雨模拟试验，测得荒坡径流量、土壤侵蚀量分别为３９８６０ｍ＾３／ｋｍ＾３、７３６．６４ｔ／ｋｍ＾２。与荒坡比较，沙棘林有明显的减水减少沙效益，郁闭度越大，减水减沙效益越好，并且当郁闭度大于０．５时，即可有效地控制水土流失。     

岩层倾向对喀斯特槽谷区地表/地下产流过程的影响

喀斯特槽谷区在降雨过程中极易发生水土流失,这使得该区生态环境被破坏。以喀斯特槽谷区为研究对象,通过室内模拟其典型顺/逆层坡面特征及地下孔裂隙发育程度,利用人工降雨试验研究不同雨强条件下地表地下产流特征,从而揭示喀斯特槽谷区地表地下产流机制。结果表明:(1)喀斯特槽谷区地表地下产流受雨强影响,小雨强(30 mm/h)条件下地下产流量大于地表产流量,中雨强(60 mm/h)条件下地表产流量增大且裸坡条件下地表产流量大于地下产流量,大雨强(90 mm/h)条件下裸坡与顺层坡的地表产流量均大于地下产流量。(2)地下孔裂隙发育程度对地表地下产流量的分配比例产生影响,地下孔裂隙度越大则地下产流量越多,且2%～3%的地下孔裂隙度时地表地下产流量分配比例发生转变。(3)不同岩层倾向条件下,地表产流量及其分配比例最高为裸坡,最低为逆层坡,地下产流量及其分配比例最高为逆层坡,最低为裸坡。(4)不同岩层倾角条件下,顺层坡地表产流量最高为30°,最低为90°,地下产流量则相反;逆层坡地表产流量最高为90°,最低为60°,地下产流量最高为60°,最低为90°。研究结果可为喀斯特槽谷区地表及地下产流机制的进一步认识提供科学依据。     

坡地应用渗透径流模型模拟水文过程响应的研究

在坡地上,当蓄满产流作为产流的主要成因时,人们通常用荷顿氏渗透径流水文模型(HIRO2模型)进行模拟。在美国北亚拉巴马沙山地区一处牧场坡地上,采用此模型来评价该产流区是否适用于模拟空间与时间的变化趋势。为了研究产流及连续区的动态,采用不同降水强度和持续时间模拟3次,均做校准与验证。采用均方根误差(RM)、确定系数和纳西效率系数(EN系数)来评价荷顿氏渗透径流模型模拟的水位曲线性能。3次校准模型的确定系数与EN系数值均高于0.70,验证结果表明荷顿氏渗透径流模型模拟径流与试验观测的数据一致,在产流的空间与时间变化的模型中,径流区也与实测的变化相同。结果表明,在该牧场及类似地区,在非点源污染控制下,可以运用荷顿氏渗透径流模型评估产流。