垂向混合产流模型在辽西地区水文模拟中的应用研究

引入垂向混合产流模型,结合辽西地区2000—2010年实测水文数据,分析垂向混合产流模型在辽宁西部地区水文模拟的适用性。研究结果表明:垂向混合产流模型在辽宁西部地区水文模拟精度较好,模拟的次洪径流深和实测的次洪径流深之间的相对误差在8%以内,相关系数达到0.7以上,可用于辽宁西部地区水文模拟。研究成果对于辽宁西部地区水文模拟具有参考价值。     

Evaluation of an erosion-sediment transport model for a hillslope using laboratory flume data

Climate change can escalate rainfall intensity and cause further increase in sediment transport in arid lands which in turn can adversely affect water quality. Hence, there is a strong need to predict the fate of sediments in order to provide measures for sound erosion control and water quality management. The presence of microtopography on hillslopes influences processes of runoff generation and erosion, which should be taken into account to achieve more accurate modelling results. This study presents a physically based mathematical model for erosion and sediment transport coupled to one-dimensional overland flow equations that simulate rainfall-runoff generation on the rill and interrill areas of a bare hillslope. Modelling effort at such a fine resolution considering the flow connection between interrill areas and rills is rarely verified. The developed model was applied on a set of data gathered from an experimental setup where a 650 cm×136 cm erosion flume was pre-formed with a longitudinal rill and interrill having a plane geometry and was equipped with a rainfall simulator that reproduces natural rainfall characteristics. The flume can be given both longitudinal and lateral slope directions. For calibration and validation, the model was applied on the experimental results obtained from the setup of the flume having 5% lateral and 10% longitudinal slope directions under rainfall intensities of 105 and 45 mm/h, respectively. Calibration showed that the model was able to produce good results based on the R2(0.84) and NSE(0.80) values. The model performance was further tested through validation which also produced good statistics(R2=0.83, NSE=0.72). Results in terms of the sedigraphs, cumulative mass curves and performance statistics suggest that the model can be a useful and an important step towards verifying and improving mathematical models of erosion and sediment transport.     

平原河网区产流实用模型研究

平原河网地区河道干支流概念模糊,水文关系复杂,水流流向随机,目前仍没有成熟的产流计算方法和模型。针对浙江省东部沿海平原河网地区的水文特征,按照不同的下垫面分别采用不同的产流计算方法,以蓄满产流理论和作物灌溉制度为基础,建立适用于该地区的平原河网产流模型。该模型不仅可以估算平原河网地区水资源量,满足水资源评价的需要,更重要的是嵌入了灌区灌溉过程模拟子模型,能同时反映平原逐日产流过程和灌区逐日灌溉用水过程,从而为精确模拟流域或区域水资源的配置过程并与实时调度实现无缝连接奠定基础。     

果树旱作水管理

一、蓄住天降水,把非灌溉期雨水留给旱期用 果园蓄水就是把果树生育期降雨的超产流采取各种有效措施就地拦蓄,储存于果树根层土壤,提高天然降水的利用率;或修建蓄水设施储存,在干旱缺水季节补浇关键水,解决果树的"卡脖"旱.主要措施如下.     

不同母质红壤坡面产流产沙特征比较

采用人工模拟降雨的方法,研究花岗岩、第四纪红黏土、红砂岩3种母质发育的红壤坡面产流产沙特征差异。结果表明:(1)地表产流方面,3种母质红壤地表产流时间为花岗岩红壤红砂岩红壤第四纪红壤,总径流量和场均产流速率均为花岗岩红壤红砂岩红壤第四纪红壤,其中45mm/h条件下花岗岩红壤的地表径流量为红砂岩和第四纪红壤的1.79~2.47倍,场均产流速率为后者的1.58~2.32倍。(2)地表产沙方面,在45mm/h条件下,场均泥沙浓度为第四纪红壤花岗岩红壤红砂岩红壤;135mm/h条件下,场均泥沙浓度为花岗岩红壤红砂岩红壤第四纪红壤。雨强对红壤坡面产沙的影响较大,135mm/h条件下的泥沙浓度为45mm/h条件下的8.31~11.32倍。(3)径流组成方面,3种母质红壤中壤中流所占径流比最高为第四纪红黏土发育的红壤,在2种雨强条件下为8%~44%。雨强越大,地表汇流越明显;135mm/h条件下,红壤坡面地表径流量可达到总径流的79%~90%。(4)壤中流产流方面,壤中流产流时间顺序与地表产流一致,均为花岗岩红壤红砂岩红壤第四纪红壤,花岗岩红壤的壤中流量最小,仅为第四纪红壤的53%~67%,峰值为后者的42%~52%;对于红壤而言,停雨后的壤中流消退过程可以用指数函数方程进行预测,在所有试验条件下,其决定系数均在0.82以上,表明具有较好的预测性。     

滩地杨树人工林皆伐后蒸发散与产流变化

[目的]揭示杨树人工林皆伐对滩地蒸发散和产流的影响。[方法]基于涡度相关系统对长江滩地杨树人工林皆伐前后水汽通量连续3年(2010―2012年)的观测数据,通过对比皆伐前、后气候条件相似的2个时段(1整年)的蒸发散,揭示皆伐后研究区蒸发散的变化,并基于水量平衡反推研究区产流的变化。[结果]皆伐后土壤温度和水位上升,土壤表层含水量全年均值减小约0.03;研究区蒸发散皆伐前、后具有相似的日变化规律和季节动态特征,但皆伐后的全年蒸散量仅为皆伐前的66.3%;皆伐后研究区产流率(产流量/降雨量)从皆伐前的0.53上升至0.62;皆伐前、后7、8、12月的干旱指数(潜在蒸发散/降雨量)均大于1,其他时期均小于1。[结论]滩地杨树人工林皆伐后滩地蒸发散减少而产流率增加,加剧夏季干旱的可能性有所降低,但洪水爆发期间削减洪峰的能力也减弱。     

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。     

秸秆覆盖对崩积体坡面产流产沙影响的模拟试验

通过室内模拟降雨试验,研究60 mm/h雨强条件下,不同秸秆覆盖度(0、25%、50%、75%、100%)和坡度(25°,30°和35°)组合崩积体坡面的侵蚀状况。结果表明:(1)不同条件下崩积体坡面初始产流时间在49~913 s;同一坡度条件下,崩积体坡面初始产流时间随着覆盖度的增加而延长;同一覆盖度条件下,初始产流时间35°25°30°;坡面产流时间与秸秆覆盖度呈线性正相关关系。(2)崩积体坡面径流量的变化过程具有如下几个特征:第一,在降雨初期,坡面径流率在短时间内迅速增加,之后趋于平缓;第二,坡面径流量的起伏变化幅度随着坡度的增加而增大;第三,同一覆盖度条件下,30°坡面的径流率大于25°和35°坡面。(3)崩积体坡面产沙量存在临界覆盖度,值为50%。     

植被对土壤入渗和地表产流过程的影响研究进展

从不同层面全面阐述了植被对土壤入渗产汇流作用的研究进展,包括不同植被类型、植被覆盖度、植被种植方式条件下土壤特性、入渗能力、产汇流过程等水文特性的变化规律,指出了目前研究中存在的不足,提出了未来需要进一步研究的方向,包括植被覆盖下坡面降雨-入渗过程的定量描述、植被-径流耦合关系临界的揭示、植被-降雨-入渗-产流耦合关系的分析等,以期为科学评价植被的水文效应提供参考。     

雨强和坡度对红壤坡耕地地表径流及壤中流的影响

地表径流和壤中流是坡面重要水文过程,雨强和坡度是影响坡面地表径流和壤中流产流主要因素。为研究降雨强度和地表坡度对坡耕地地表径流和壤中流的影响,该文采用人工模拟降雨试验法,在长3.0 m、宽1.5 m、深0.5 m土槽,设计4个不同坡度(5°、10°、15°、20°)和3个不同雨强(30、60、90 mm/h)对红壤坡耕地地表径流及壤中流产流过程进行模拟试验。结果表明:1)壤中流开始产流时间滞后于地表径流,降雨强度从30到90 mm/h,地表径流、壤中流产流开始时间均随雨强增大而减小,壤中流比地表产流开始滞后时间随着雨强增大先增大后趋于稳定;2)地表径流强度随雨强增大而增大,壤中流初始径流强度随雨强增大而增大,不同雨强下壤中流径流峰值相近;3)地表径流和壤中流产流过程曲线有明显差异,地表径流产流过程线先增大后趋于稳定,壤中流产流过程线呈抛物线型即先增大后减小;4)从5°到20°,地表产流开始时间随坡度增大而减小,壤中流产流开始时间随坡度增大先减小后增大;5)从5°到20°,地表径流强度先增大后减小,10°为转折坡度,壤中流产流峰值随坡度增大而减小,并且随着坡度增大达到壤中流峰值时间不断减小。