基于SWAT模型的长江源区径流模拟

长江源流域位于青藏高原腹地青海省境内,是气候变化的敏感区,其流域径流量的变化对区域经济发展和三江源生态环境保护具有重要的意义。SWAT模型是基于水文过程的,具有很强物理机制的流域分布式水文模型。利用长江源区1975-2004年气象数据、水文数据以及土地覆被/土地利用图、土壤图等数据构建了适合长江源区的SWAT水文模型。结果表明,模型对模拟的月流量相对误差为10.6%,相关系数R2和Nash Suttcliffe系数Ens>0.7。表明模型在长江源流域对产流模拟的适用性较好,为长江源流域建立分布式流域水文模型提供了参考。     

基于希尔伯特-黄变换与小波变换的无定河径流变化周期对比分析

【目的】对基于希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang transform,HHT)与小波变换的径流周期分析方法进行比较,为选择适合研究流域的径流变化周期判定方法提供参考。【方法】采用HHT与小波变换,对无定河流域干流上的代表水文站白家川站1956-2009年天然径流资料进行分析,探讨2种方法在分析无定河流域年径流变化周期上的差异性。【结果】无定河天然径流演化模式由4个本征模态函数和1个零均值趋势项组成,通过分析各个固有模态函数(Intrinsic Mode Function)分量,由希尔伯特谱及经验分解图可以看出,不同尺度径流波动对径流演变的作用为,随尺度增大,径流平均周期由短变长,由年际变化转为代际变化。无定河流域天然径流演化存在3,7,12和21～22年的近似周期。通过小波系数实虚部及模、模方等值线图,判定其径流丰枯变化及主要周期中心为7,25,40和53年。【结论】基于HHT与小波变换的径流周期分析方法的计算结果基本吻合,但小波分析只能分析出近似周期,而HHT分析还可发现年内变化和年际变化在周期变化中占主导作用,表明HHT方法更为优越。     

基于GA-SVR的中长期径流预报

【目的】将遗传算法（GA）与支持向量机回归（SVR）2种算法结合,构建GA-SVR模型,并采用该模型对径流进行预报,为制定防洪抗旱与水资源调度方案提供依据。【方法】以陕西府谷县黄甫川水文站1979-2003年实测资料作为拟合样本,2004-2008年资料作为检验样本,选取降水量、蒸发量为输入量,径流为输出量,通过GA优化SVR的结构和参数,建立GA-SVR预报模型,进而进行径流预报,同时与基于误差反向传播算法的人工神经网络（BP-ANN）、投影寻踪回归（PPR）模型的预报结果进行对比分析。【结果】应用GA-SVR、BP-ANN、PPR 3个模型在径流拟合阶段的预报精度较检验阶段有所下降,但是预报精度均达到了乙级水平,其中以GA-SVR的预报精度最高,效果最好。【结论】GA-SVR模型实现了SVR参数自动化选取,较好地解决了高度非线性、小样本、过学习等问题,模型可行有效,为径流预报提供了一种新途径。     

高速公路路面雨水径流污染物出流规律研究

基于南京机场高速公路禄口高架桥降雨径流监测资料,结合国内外的研究成果,探讨了高速公路路面降雨径流污染物的出流规律,路面径流事件平均浓度及其影响因素。研究表明,COD与SS的出流规律基本类似,当降雨量和降雨强度较大时初期浓度较高,随后逐渐减小,最终趋于稳定,径流初期效应显著;当降雨量和降雨历时较小时,COD与SS浓度波动较小,初期效应不明显。路面降雨径流污染严重,各污染物EMC平均值分别为:SS 238 mg/L、COD 196 mg/L、NH3-N 3.86 mg/L、TN 11.93 mg/L、TP 0.89 mg/L。降雨特性对各污染物影响权重为:前期晴天数>降雨强度>降雨量、降雨历时。     

紫色土坡耕地不同施肥水平下泥沙中氮、磷流失特征

以紫色土坡耕地"冬小麦—夏玉米"种植模式为研究对象,通过设置对照处理、复合施用农家肥和化肥、单施化肥、单施化肥增加施肥量、单施化肥横坡垄作5种施肥水平,采用径流小区定点监测的方法,研究了紫色土坡耕地不同施肥水平下泥沙中氮、磷流失特征.结果表明:各施肥水平下土壤表层养分质量百分比有一定程度增加,泥沙养分均发生富集现象,横坡垄作养分富集比小于顺坡耕作,复合施用农家肥化肥有效养分富集比大于全量养分,单一施用化肥全量养分富集比明显大于有效养分,且养分富集比随施肥量增加而增大;各施肥水平下,泥沙流失仅占0.34～6.21%;磷素流失中泥沙流失占78.80～84.83%,磷素流失以泥沙为主.从相对流失系数来看:氮的流失系数由高到低依次为单施化肥、横坡垄作、单施化肥增加施肥量、复合施用农家肥和化肥;磷的流失系数从高到低依次为单施化肥增加施肥量、横坡垄作、单施化肥、复合施用农家肥和化肥.     

广州市流溪河水源林涵养水源研究初报

对广东省广州市从化太平镇水源林三种造林技术方案及地表径流进行比较,结果表明:三种方案造林地中树木生长优于对照林地;初步选出山杜英等7个适合水源林营建的树种;三种方案造林地对减少地表径流量及径流系数的作用明显优于对照林地,但三种方案间差异不大,需做长期观测。     

Characteristics of runoff and sediment generation of forest vegetation on a hill slope by use of artificial rainfall apparatus

We studied the impact of forest vegetation on soil erosion,surface runoff, and sediment generation by using field simulated rainfall apparatus. We measured runoff and sediment generation of five 4.5 × 2.1m runoff plots (a bare soil as a control; two Pinus tabulaeformis forestplots and two Platycladus orientalis forest with row spacing of 1 m × 1m and 1.5 m × 1.5 m, respectively) in Beijing Jiu Feng National ForestPark under three rainfall intensities (0.42, 0.83, 1.26 mm per minute).Forest vegetation significantly reduced soil erosion and sediment yield.Mean total runoff volume in the four tree stand plots was 93% of that inthe control plot, demonstrating the limited effectiveness of forest vegetation in runoff control. With increasing rainfall intensity, runoff reductionin forest plots declined from 28.32% to 2.1%. Similar trends in runoff coefficient and the relationship between runoff volume and rainfall duration was observed. Mean total sediment yield and mean sediment yield reduction rate under different treatments was 55.05% and 43.17% of those in the bare soil control plot, respectively. Rainfall intensity playedan important role in runoff and sediment generation processes, and had agreater impact on runoff than on soil erosion and sediment generation.When considering several factors in runoff and sediment transport processes, the P. tabulae form plot with row spacing at 1 × 1 m had a greater effect on soil and water conservation than did other forested plots.     

紫色土丘陵区不同耕作模式土壤抗冲性对比分析

基于径流小区定位观测研究,分别研究紫色土丘陵区坡耕地不同耕作模式(横垄、顺垄、混合耕作)和不同土层(0～15 cm、15～30 cm)对土壤径流冲刷过程中径流含沙量及抗冲指数的变化特征的影响,以及影响因素的内在关系。研究结果表明:(1)在整个冲刷过程中,不同土层土壤表面径流泥沙流失量呈递减趋势,最后基本趋于稳定;(2)在整个冲刷过程中,径流泥沙流失量总体表现为0～15 cm土层>15～30 cm土层,这主要与土壤剖面特性有关,而农业耕作和根系的影响占次要地位;(3)在各种耕作模式中,抗冲指数的大小均表现为0～15 cm土层<15～30 cm土层,且后者分别是前者的2～3倍。     

不同植被缓冲带对坡耕地地表径流中氮磷的拦截效果

植被缓冲带是一种控制非点源污染的新型生态工程措施,采用坡地小区试验方法,在构建等高植物篱的坡耕地低处进行了不同植被缓冲带对径流污染物的拦截试验,其处理分别为：（a）普通施肥结合紫穗槐和三叶草;（b）平衡施肥结合紫穗槐和三叶草;（c）普通施肥结合三叶草;（d）平衡施肥结合紫穗槐。结果表明,夏玉米生长期,植被缓冲带对径流量及侵蚀量的拦截作用显著,a、b、c和d处理缓冲带相对于植物篱处理,其径流量分别减少98.0%、97.5%、97.2%和97.5%,侵蚀量分别减少98.8%、98.7%、97.9%和98.0%;植被缓冲带对N、P的拦截效果不同,a、b、c和d处理缓冲带相对于植物篱处理,对NH4＋-N的平均拦截率分别为48.2%、86.2%、90.6%和95.1%,对TP的平均拦截率分别为49.2%、42.4%、41.3%和36.4%。试验结果对山区坡耕地面源污染的控制,重点水源地的水质保护提供了借鉴。     

黄土高原水保措施减水减沙效益评价系统

在对黄土高原不同区域性主要水文站40多年观测资料基础上,结合黄土高原多沙区不同水文年型与不同水保措施治理下水土流失的观测结果,建立了不同降雨条件下单项水土保持措施的减水减沙效益指标预测模型以及不同治理措施配置下减沙效益预测模型.并运用现代信息技术,构建了黄土高原水土保持措施减水减沙效益评价系统.该评价系统可实现对不同水文年型条件下主要水保措施的减水减沙效益进行定量评价,为黄土高原的水土保持和生态环境建设提供科学依据和决策支持.