水稻田磷径流流失特征初步研究

在自然降雨条件下,原位研究了广东省典型稻田地表径流氮磷输出的动态流失特征。结果表明,降雨量与产流量之量极显著正相关,但对P素流失量无明显影响;与未施肥对照(F0)相比,常规施肥(F)对P素流失没有显著影响（p > 0.05）,P素流失形态以颗粒态磷(pp)为主。     

Towards Development of Eco-Agriculture of Rainwater-Harvesting for Supplemental Irrigation in the Semi-Arid Loess Plateau of China

The semi-arid Loess Plateau is a central zone of Chinese rain-fed farming. Drought and soil erosion are the two major obstacles to restrict economic development in this semi-arid Loess Plateau. The traditional conservation agriculture and runoff agriculture have been developed for several decades, which have reduced water and soil loss and improved rainwater utilization efficiency to a certain extent. However, its regulative role in rainwater is very much limited, and problems of agriculture production, such as severe seasonal drought and water shortage, low agriculture productivity, fragile ecological environment, and low yield-invest ratio, are still going on. Supplemental irrigation of harvested rainwater is an important form of rainfall regulation and utilization on the basis of sophisticated technologies and theories of conservation agriculture and runoff agriculture, which not only promotes fulfilling rainfall harvesting in spatial location like the conservation agriculture and runoff agriculture measure but also gets at true rainfall harvesting in time distribution by principle of superposition and also decreases invalid evaporation for rainfall runoff. Agriculture productivity will be highly increased by using rainwater harvesting for supplemental irrigation. It not only brings about the integration of ecological reconstruction with economic development, but also provides a new approach to the agriculture sustainable development and overcomes two of the biggest obstacles (drought and soil erosion). It is suggested that this technology will become a strategic measure and comprehensive development model in semi-arid Loess Plateau of China.     

聚丙烯酸钠对黄土坡面产流产沙的影响研究

通过野外模拟降雨试验,研究了施用SP对黄土坡面产流、产沙的影响,并对实验数据进行数学模拟,建立了SP施用量与产流、产沙强度间的关系模型.结果表明:SP施用量与产流时间、平均产流强度呈二次函数相关关系,与产沙强度呈线性负相关关系.SP用量在0～2.42 g/m\+2之间时,能够延缓坡面产流,用量为1.21 g/m\+2时延缓产流效果最明显;用量介于0～3.31 g/m2之间时,能够增加土壤入渗,减少坡面产流量,用量1.65 g/m2的增渗减流效果最佳;施用SP后,能够减少坡面输沙强度,且用量越大,减沙效果越明显.SP可影响坡面产流过程,用量1.8 g/m2时,能够减小产流初期径流强度增幅,用量为3.6 g/m2时,其产流过程线与对照极接近,而施用量增加到5.4 g/m2时,产流强度明显增大.SP对坡面产沙过程的影响表现为:随施用量增大,产沙强度峰值呈逐步减小的变化趋势.     

黄土坡地径流收集膜下自流出滴灌溉系统设计及其生态效益研究

黄土坡地径流收集及膜下自流出滴灌溉技术可有效地收集丰雨期地表径流,就地储存,旱季利用自然高差灌入集水袋,经自流管进行膜下自流灌溉,可有效地提高该区降水利用率,有效地解决黄土高原地形破碎、渠系难以浇灌的难题.造林试验表明,该技术可明显地提高20～70 cm土层含水量,可使刺槐、油松、枣树造林成活率分达到97.7%、91.4%、90.5%,比对照分别提高了57.0%、77.8%和69.4%;结合幼树根基覆膜技术,在栽植第2年即可使刺槐、油松、枣树之主径分别比对照提高26.9%、55.2%和49.6%,树冠投影面积分别比对照提高90.9%、74.2%和51.8%.同时可明显地降低坡地土壤侵蚀模数,在降雨387 mm的情况下,处理区径流发生量及土壤侵蚀模数分别较对照下降38.3%和102.7%.具有良好的生态效益和社会效益,在立地条件差、地形破碎的黄土丘陵沟壑区是一项投资少、效益高、简单易行的抗旱新技术,在我国西北同类型干旱地区有着较好的推广前景.     

杨凌城区雨水资源利用潜力计算及其效益分析

应用径流系数法分析了杨凌示范区城区雨水资源利用潜力.2007年可直接收集利用的雨水总量为123.91万m3,占该年杨凌城区总用水量的28.3%;可处理后回用的雨水总量为367.15万m3,但目前仅有占城区总面积1.98%的绿地利用雨水12.93万m3,其它均未予利用;预计到2020年,以枯水年计算,可直接收集利用的雨水总量为3 233.03万m3;可处理后回用的雨水潜力巨大.并进一步对杨凌城区实施雨水利用后可能产生的经济、社会和生态效益进行了评价分析.     

黑河莺落峡年径流量时序变化的趋势特性及丰枯演化规律研究

黑河是我国一条重要的内陆河,对黑河流域年径流量的变化特征进行深入研究,具有重要的现实意义。文中应用Kendal趋势检验法、R/S分析法、条件概率分析法和M arkov过程基本的理论,对黑河上游莺落峡水文站1945~2000年实测年径流量时序变化的趋势特性及丰枯演化规律进行了研究。结果表明:莺落峡年径流量变化具有如下主要规律:呈增加趋势,但是并不显著;变化存在正的持续性,预计进入21世纪后将继续呈微弱增加趋势;无论何种长度的连续年数,都是连枯的概率最大、连平的概率次之,连丰的概率最小;径流枯水状态的自保守性最强,平水状态的自保守性次之,丰水状态的自保守性最弱;无论处于何种初始状态,径流向枯水状态转移的概率最大,向平水状态转移的概率次之,向丰水状态转移的概率最小。在径流的长期演化过程中,枯水状态的出现机会占有优势,平水状态和枯水状态的出现机会相同。     

基于不同重现期降水的LID措施水文调控性能研究

作为最典型的土地利用变化过程之一,城市化进程通过改变该地区的下垫面条件,改变了天然状态下的水文机制,并进而产生一系列水环境问题。低影响开发(LID)的雨洪调控措施通过在源头上消纳径流,被视为解决城市雨洪问题的新方法。通过SWMM(Storm water management model)软件建立模型,对不同重现期降水的典型LID措施截流池、入渗带、透水性路面和生物滞留池进行了模拟。模拟结果表明,各LID措施的调控性能随着降水重现期的不同而产生明显的变化;随着降水量的增大,各措施的洪峰流量消减率及入渗补给率(截流池除外)均有不同程度的下降,但洪峰流量消减量随着降水量的增大而增大,入渗量基本保持不变(截流池除外);当采用相同的表面面积设计时,滞留池的洪峰流量消减性能最好,入渗带的入渗补给性能最好;决定其调控性能最主要的因素本质上为其"有效容积",即各措施所能容纳的水量。     

横坡垄作下土壤湿润速率对褐土坡面侵蚀特征的影响

不同土壤湿润速率和侵蚀类型下团聚体破碎存在较大差异,进而诱发坡面侵蚀特征变化。横坡垄作特有的侵蚀过程可能改变土壤湿润速率对坡面侵蚀特征的影响效应。以褐土横垄为研究对象,基于室内模拟降雨试验,研究5个土壤湿润速率下(10、20、30、60、90 mm/h)不同侵蚀阶段的产流产沙和团聚体迁移规律。结果表明,细沟间阶段径流量随土壤湿润速率的增大而增加,而细沟阶段不同土壤湿润速率间的径流量无显著差异。2个阶段内,侵蚀量均随土壤湿润速率的增大而增加,与土壤湿润速率10 mm/h相比,20、30、60、90 mm/h速率下的侵蚀量分别显著增加25.16%~115.51%、95.02%~144.34%、151.03%~164.49%、249.42%~398.91%。细沟间阶段,土壤湿润速率的变化仅改变了产沙过程,而细沟阶段产流产沙过程均随土壤湿润速率发生了改变。主要迁移粒级-微团聚体流失所增加的细沟间和细沟侵蚀阶段分别主要来自2~5 mm和0.25~0.5 mm团聚体的破碎,而相应控制这2个粒级破碎的关键土壤湿润速率分别为20 mm/h和10 mm/h。不同阶段下迁移团聚体平均重量直径由大到小依次为细沟阶段、湿润处理后、细沟间阶段。     

黄土丘陵沟壑区典型小流域不同洪水类型侵蚀输沙效应

不同降雨-径流格局下的土壤侵蚀响应是土壤侵蚀规律研究中的基本关系之一,以黄土丘陵沟壑区典型小流域岔巴沟的一级支沟蛇家沟为例,分析了不同洪水类型驱动下的小流域侵蚀输沙过程。以蛇家沟水文站1961—1969年记录的45次洪水事件为数据基础,选取洪水历时、次洪水径流深和洪峰流量作为洪水径流过程的特征指标,运用K均值聚类和判别分析相结合的方法,将全部洪水事件划分为3种类型。其中,A型洪水具有短历时、小径流、低变率和中洪峰的特点,是最为普遍的类型。B型洪水具有中历时、中径流、中变率和小洪峰的特点,发生频率居中。C型洪水具有长历时、大径流、高变率、大洪峰的特点,发生频率最低。洪水历时是决定洪水类型的主要因素。不同洪水类型下的输沙模数、平均含沙量及最大含沙量由大到小依次分别为:C、B、A;C、A、B;C、A、B;但其差异并不显著(P0.1)。蛇家沟小流域的水沙关系趋于稳定,径流含沙量的变化可用流量的对数函数进行描述。在径流量保持一致的情况下,不同洪水类型驱动下的输沙模数相对大小(A∶B∶C)为1∶0.93∶1.22。当洪水历时延长1.7倍时,其增沙作用达到极大值,输沙模数最大增幅为22%。研究结果可为流域洪水类型划分、全面科学评估径流调控及利用的水土保持效益提供有益参考。     

丘陵-平原-湿地复合区降雨径流数值模型

针对丘陵-平原-湿地复合地区降雨径流数值模型较少、而已构建的模型对水文要素空间分布和湿地区水流运动又反映不足,采用格子玻尔兹曼法和有限元法构建丘陵-平原-湿地复合区降雨径流数值模型。在模型构建过程中将复合区分为地势起伏较大的上游丘陵区和下游地势变化较小的平原湿地区。上游丘陵区降雨采用距离平方倒数法计算降雨空间分布、采用格子玻尔兹曼法建立非饱和区土壤水运动模型、利用达西公式建立饱和区水流运动模型、利用格子玻尔兹曼法构建汇流数值模型,进而构建了上游区的降雨径流数值模型。平原湿地区采用基于有限元四边形单元构建了水流运动数值模型。平原湿地区入口边界采用上游区降雨径流数值输出的流量过程,平原湿地区出口边界采用基于格子玻尔兹曼法的汇流模型计算的水位过程。四边形单元有限元求解水流运动方程实现了上、下游区的无缝连接,模型使用比较方便。以挠力河流域为研究对象进行了降雨径流和平坦区水流运动模拟研究,模拟结果良好,说明模型较为可靠。