次降雨过程中侵蚀泥沙分形维数的变化特征

采用室内人工模拟降雨试验,设计试验坡度为10°、15°、20°、25°,降雨强度为90和120 mm/h,坡长为5和7m,研究不同降雨条件下降雨过程中侵蚀泥沙分形维数的变化特征。结果表明:1)侵蚀泥沙分形维数与黏粒、粉粒体积分数呈极显著正相关,与砂粒体积分数呈极显著负相关;2)侵蚀泥沙分形维数随降雨强度增强有减小趋势,受坡度、坡长影响变化规律不明显,在5 m坡长条件下,侵蚀泥沙分形维数随着降雨历时的延长有先降低后升高趋势,7 m坡长条件下,10°、15°坡度情况下,侵蚀泥沙分形维数随降雨历时变化规律不明显,而在20°、25°坡度情况下,侵蚀泥沙分形维数有随降雨历时增大趋势;3)坡度为10°的条件下,细沟出现后侵蚀泥沙分形维数明显小于细沟出现前,在坡度为15°、20°、25°条件下,细沟出现后侵蚀泥沙分形维数明显高于细沟出现前。     

用自动盘式吸渗仪测定土壤导水率

盘式吸渗仪已成为测定田间土壤水力参数的重要工具之一，自动监测装置的应用将进一步提高试验的精确度并加快试验进程。该文介绍了一种试验装置，通过连接在储水管上下两端的传感器实时压差监测，以此确定入渗水量的变化过程，并通过一系列试验，对试验装置的可靠性进行了验证，将试验装置应用到实际测定土壤水力参数中。试验结果表明：自动监测装置通过测定储水管的压差，并通过相应关系代换为储水管水位变化来采集试验数据的方法是可靠的。通过与人工读数方法测定的结果对比表明，其精度可以达到试验要求；对于本试验土壤，用自动监测装置采集的数据来确定吸渗率的时间可以控制在30 s～4 min之间。     

地膜覆盖对土壤中N2O释放的影响

研究地膜覆盖下土壤中N₂O释放可为进一步探明膜下土壤中N₂O的传输、消耗和排放到大气的动力学过程提供理论依据。在2001年3月至6月和2001年10月至2002年6月连续两个冬小麦生长季，采用静态漏斗法和揭膜—封闭箱法测定了地膜覆盖下耕层5、10、20 cm土层处和地表处N₂O的释放特征及相应土壤性质。结果表明：地膜覆盖下，地表和耕层10、20 cm土层处N₂O释放通量显著增加；0～5 cm土层土壤水分和10～20 cm土层土壤硝态氮的浓度的变化分别解释了休闲地和冬小麦地土壤中N₂O释放通量85.23%和92.11%的变异，它们是膜下休闲地和冬小麦地土壤中N₂O释放通量增加的主要原因。该结论对地膜覆盖下科学地控制农田水分、养分以及地膜覆盖在中国西北地区的科学使用和推行具有实际意义。     

LISEM模型及其应用

LISEM是第一个与GIS完全集成并直接利用遥感数据的土壤侵蚀预报模型，可用来计算流域内各点径流和侵蚀量。在简要介绍LISEM模型研发背景的基础上，系统剖析了该模型的基本理论框架，详细介绍了模型涉及的各种物理过程，并对模型运行所需输入的数据和运行输出的结果作了归纳。通过LISEM应用结果分析，认为只有采用空间分布式数据才能取得较好的预报结果。根据我国黄土高原侵蚀环境特点，采用一系列措施对LISEM修正后，可用于该区土壤侵蚀过程模拟。     

黄土丘陵区生态恢复重建过程中流域降雨及其水沙变化特征研究

以燕沟流域为研究对象，着重研究生态恢复重建过程中流域系统的降雨和水沙变化特征，并对高度治理流域的总体减沙水平做了分析。结果表明：治理流域增强了土壤接受降雨的人渗能力，提高了流域自身林草涵养水分以及流域地表对径流的调蓄能力，因而增加了流域生态建设可用的径流资源量。燕沟流域1997年以来的年降雨量具有一定的代表性．说明燕沟流域的输沙模数逐年锐减，对近年来流域所实施生态环境建设和流域植被重建工程起到了显著的水土保持效果，与治理前相比，减沙效益约为83．7％。     

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。     

不同糙率坡面水力学特征的试验研究

在室内试验的基础上,采用定床阻力试验研究了坡面流水力学参数(雷诺数、佛汝德数、阻力系数和流速)随床面糙率、流量和坡度的变化规律。初步得出以下结论:(1)在床面和流量相同条件下,坡面流雷诺数和佛汝德数均随坡度的增加而增大。(2)在坡度和流量相同情况下,随着坡面粗糙度增加,坡面流雷诺数和佛汝德数均呈减小趋势;同时水流流速减小,阻力系数增大,这说明水流克服阻力做功所消耗的能量也增加。     

不同透水状况对坡地土壤侵蚀和养分流失的影响

 为研究坡地物质迁移的重要过程,通过室内人工降雨模拟试验,研究不同透水状况坡地土壤侵蚀和养分流失的过程与机制。研究结果表明:不透水坡地的初始产流时间比半透水和完全透水坡地提前57min,且土壤侵蚀总量大于其余两者土壤侵蚀量之和;在二次降雨条件下,不透水坡地的土壤侵蚀剧烈,土壤侵蚀量大于其他2种状况之和的5倍;在首次降雨过程中3种不同透水状况的径流养分浓度变化表现一致,仅在降雨75min后开始呈现差异;二次降雨过程中径流养分浓度存在显著差异。因此,存在不透水底层或入渗速率低的犁底层坡地,具有潜在的严重土壤侵蚀与磷钾流失趋势,尤其在初始土壤含水量较高的情况下。为合理配置坡地水土保持管理措施和控制养分流失提供参考。     

近549年来黄河天然径流量时间变化特征研究

天然径流量是流域气候及下垫面综合作用的结果，同时是流域水资源分配的重要依据。深入探究长时间序列年径流量时间变化特征对流域水资源调控以及水资源可持续利用意义重大。基于黄河1470—2018年长时间序列天然径流量数据，综合采用EMD经验模态分解法、滑动平均法以及距平累积法揭示黄河549年间天然径流量的年际变化与周期变化特征。结果表明，黄河年天然径流量变化过程具有显著的随机特征，随年份不同呈现波动性变化，5%及95%频率的年天然径流量分别为337.0亿m³和681.0亿m³。采用距平累积法可将黄河近549年天然径流序列以1825年为界分为2个时期；黄河年天然径流量以2.8年变化周期最为显著，其次为23.8年、47.3年、5.6年、11.3年周期规律，出现该周期性规律主要是由于太阳黑子活动、厄尔尼诺现象以及地极移动振幅变化因子的影响。     

牛栏江流域上游保护区“四型”小流域水土流失治理模式

[目的]分析牛栏江流域上游保护区水土流失治理模式,以期为流域水土流失治理提供新的思路。[方法]基于DEM数据在ArcGIS内进行子流域自动提取,结合遥感影像进行人工交互解译、修正以确定子流域;以划分的子流域为基本单元进行定性与定量赋分并计算综合得分,依据综合得分确定流域水土保持分区及其主导功能;根据确定的水土保持分区主导功能进行“四型”小流域治理模式配置。[结果]牛栏江流域上游保护区共划分9个子流域,确定4个水土保持分区;在各水土保持分区分别构建以生态安全型、生态景观型、生态经济型和生态清洁型为主的“四型”小流域治理模式。[结论]子流域可作为牛栏江流域上游保护区“四型”小流域水土流失治理模式配置的基本单元,水土保持主导功能可作为“四型”小流域模式配置的依据,提供因型施策、精准至区的水土流失科学治理模式。