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.     

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。     

施工期路堤对小流域径流和产沙影响的试验研究

通过在退水阶段对施工期铁路路堤所在的小流域径流和产沙的试验研究表明,由于路堤改变了原来小流域部分支沟的径流途径,使得小流域内的径流主要为壤中流和路堤上游洼地积水的渗流所组成。径流规律分析结果表明,其退水过程按对数曲线规律变化。据此分析了路基渗流和施工扰动对小流域产沙的影响,提出预防路堤渗流直接冲刷下游农田的建议。     

紫色土坡耕地水量季节变异特征与平衡初步研究

通过具有壤中流测定功能的紫色土坡地径流小区的定位观测，结合物质平衡方法研究紫色土坡耕地水量的季节变异特征与平衡问题。结果发现，坡耕地玉米生长期水量的主要支出项为农田蒸散量、壤中流，分别为278．07，187．32mm，农田蒸散率与壤中流径流系数分别为50．51％，34．03％，而地表径流系数、农田蓄水率模拟值分别为7．59％，7．94％；坡耕地生长期支出总量为229．08mm，总径流系数为41．61％；坡耕地生长期径流支出具有季节变异特征，地表径流是玉米播种-拔节初期径流的唯一支出方式，其径流系数为9．32％，而壤中流则是拔节初期-收割近100天径流的主要支出方式，尤以灌浆成熟-收割前的近两月为甚；期间，壤中流径流系数最低为10．82％，最高至65，61％。     

丛枝菌根真菌减少污染土壤Cd淋溶流失的效应研究

为研究丛枝菌根真菌（AMF）对玉米生长与镉（Cd）吸收、土壤团粒组成、壤中流Cd浓度和Cd淋溶流失的影响,本研究以云南兰坪铅锌矿周边Cd污染农田土壤为基质,玉米为宿主植物,设置接种和不接种AMF处理,开展室内盆栽试验。结果表明：与不接种AMF（CK）相比,接种AMF显著增加玉米生物量,降低植株Cd含量与吸收量。接种AMF显著增加0~40 cm土层总球囊霉素相关蛋白（T-GRSP）和易提取球囊霉素相关蛋白（EE-GRSP）的含量,导致粒径（R）>0.25 mm土壤团聚体含量增加55%,R<0.25 mm团聚体含量降低,土壤有效态Cd含量降低26%~43%。接种AMF导致0~30 cm土层壤中流Cd浓度下降14%~22%,Cd淋溶流失量降低29%。相关分析发现：R>0.85 mm的团聚体含量与T-GRSP含量呈显著正相关,R>0.25 mm的团聚体含量与壤中流Cd浓度、Cd淋溶流失量呈极显著负相关;有效态Cd含量与壤中流Cd浓度、Cd淋溶流失量呈极显著和显著正相关。研究表明,与CK相比,接种AMF不仅能增加土壤球囊霉素相关蛋白和大团聚体的含量,而且有助于降低土壤有效态Cd含量与壤中流Cd浓度,减少Cd的淋溶流失,AMF对土壤Cd淋溶流失效应具有重要影响。     

透水性铺装地面的壤中流特征

人行道、步行街、自行车道、休闲广场和庭院等静负荷和动负荷较低、结构要求不高的硬化地面,改造为透水性铺装地面可以提高地表雨水下渗能力,减少地面积水,削减洪峰并延迟洪峰出现时间.利用人工模拟降雨试验,降雨均匀度超过80％,降雨强度分别为31.38、42.32、50.60、58.88、69.82、78.09 mm/h,对构筑的透水性铺装地面降雨入渗产流过程进行模拟研究.结果表明：在降雨历时60 min、降雨量小于78 mm的试验条件下,壤中流是透水性铺装地面总径流的主要组成形式,透水性铺装地面壤中流占总降雨量的比例随降雨强度的增大而增大,透水性铺装地面的铺设是导致地面壤中流发生和发展的主要原因.研究结果可为基于透水性铺装地面的雨水利用提供参考.     

不同覆盖措施对鄂西土地整治区养分流失的影响

采用12°坡度径流小区,研究了自然降雨条件下前期地膜覆盖(前膜)、前期覆膜后期秸秆覆盖(前膜后秸秆)、全生育期地膜覆盖(全膜)处理对土地整治后养分流失的影响。结果表明,全膜处理总氮、总磷和水溶性钾损失分别达0.58~6.83 kg/hm~2、21.46~1 482.01 g/hm~2和2.69~4.11 kg/hm~2,且氮、磷的损失以颗粒态为主。前期水溶性氮损失以铵态氮为主,而后期则以硝态氮为主。与前膜处理相比,全膜处理能够减少径流总氮、总磷和水溶性钾的损失。与全膜处理相比,前膜后秸秆处理第一年和第三年径流总氮损失量减少了58.37%和32.07%,总磷损失量减少了66.86%和36.33%。全膜处理与前膜后秸秆处理水溶性钾损失量相当。总之,前膜后秸秆处理作为一种有效的覆盖措施能够减少土地整治区养分流失。     

耕作措施对玉米生长期黄壤坡耕地径流及可溶性有机碳流失的影响

为探明黄壤坡耕地不同耕作措施下径流及可溶性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)迁移途径与流失特征。以顺坡垄作、平作和横坡垄作措施下玉米种植坡耕地为研究对象,采用野外径流小区监测与室内分析相结合的方式,探讨自然降雨条件下坡耕地地表径流、壤中流及其DOC流失特征。结果表明:(1)种植玉米坡耕地径流量及DOC通量均受雨量等级影响显著,随雨量等级增大而增大,且玉米成熟期流失量均最大。(2)地表径流、0-20 cm壤中流和20-40 cm壤中流分别占总径流量的78.98%,9.05%,11.97%,DOC流失通量分别占总通量的74.90%,11.97%,13.13%。(3)横坡垄作DOC流失量显著小于顺坡垄作,横坡垄作径流量分别是平作的0.93倍,是顺坡垄作的0.86倍;横坡垄作DOC通量是平作的0.85倍,是顺坡垄作的0.79倍。雨量等级增加将显著加剧玉米种植坡耕地径流及DOC流失,研究区玉米成熟期径流及DOC流失最为严重,地表径流是坡面径流及DOC流失的主要途径,横坡垄作措施可以有效减少坡面径流及DOC流失。     

基于原型观测与DEM的强风化花岗岩小流域水文过程模拟

为了解华南花岗岩小流域特殊的产流机制,以土壤为砂壤土、基岩为强风化花岗岩的中山大学珠海校区滨海小流域作为研究对象,观测了2个分别代表森林、灌丛覆盖的5 m×10 m的径流试验场的产流过程和土壤含水率变化过程。观测结果表明超渗产流、优先流是试验场的重要产流方式,壤中流（尤其是在土壤-基岩界面上产生的壤中流）对试验场的总产流量也有较大贡献。在径流试验场原型观测基础上,建立了一个基于数字高程模型（DEM）的、包括地表径流、壤中流和基岩裂隙出流的三水源小流域水文模型。利用9次降雨径流过程对模型参数进行率定,利用4次降雨径流过程进行验证,模型的率定、验证均取得了良好的拟合效果。根据模型的模拟结果,在径流的起涨阶段地表产流贡献最大,而基岩裂隙出流对退水过程贡献明显。综合试验场原型观测结果与模型模拟结果得出结论：明显的壤中流和基岩裂隙出流是华南花岗岩小流域显著的产流特点。     

太子河源头水源涵养林不同植被类型矿质态氮流失特征及其对环境因子的响应

以太子河源头水源涵养林为研究对象,分析不同植被类型地表径流和壤中流的氮流失特征,运用冗余分析和偏冗余分析对氮流失特征与环境因子之间的关系进行分析,并对其主要影响因子进行定量分解,探寻太子河源头水源涵养林氮流失特征的关键影响因子。结果表明:不同植被类型地表径流和壤中流硝态氮是氮流失的主要形态,地表径流硝态氮的浓度是铵态氮浓度的1.5倍,壤中流硝态氮的浓度是铵态氮浓度的20.5倍。无论是地表径流还是壤中流铵态氮和硝态氮流失浓度的大小顺序均为人工林杂木林次生林。受径流量和壤中流量的影响,铵态氮流失量表现为次生林最大,硝态氮流失量表现为人工林最大。土壤物理性质和土壤化学性质是影响氮流失浓度的关键因子,分别能解释氮流失浓度总变异的46.36%和16.42%。地形水文因子和植被特征是影响氮流失量的关键因子,分别能解释氮流失量总变异的22.85%和15.09%。而地形水文因子、植被特征、土壤物理性质、土壤理化性质4者混合作用在对氮流失特征中也起到了重要影响,分别能解释氮流失浓度和流失量总变异的36.03%和51.36%。