黄土高原可持续发展评价指标体系设计与应用

通过对黄土高原可持续发展评价指标体系和方法的初步研究 ,设计出了包括 1个高级综合指标——可持续发展综合指数、人口状况等 5个基本指标和人口自然增长率等 30个元素指标的层次性指标体系结构框架 ,熵技术支持下确定可持续发展指标权重的层次分析法 ,以及由递阶多层次综合评价、主成份分析和回归分析等数学方法所集成的可持续发展全面综合评价模型 ,并以陕北黄土高原为例进行了具体的应用分析与评价     

模拟降雨下坡面微地形量化及其与产流产沙的关系

为揭示坡面微地形对土壤侵蚀过程的响应,该文通过人工模拟降雨试验,结合三维激光扫描仪技术,研究了不同雨强连续降雨条件下黄土坡面微地形变化特征及其与产流产沙的响应关系。结果表明所选取的5个常规地形因子(微坡度、地形起伏度、地表切割度、洼地蓄积量、地表粗糙度)对坡面侵蚀的响应表现出相似的趋势,即随着侵蚀的加剧,地形因子数值逐渐增大;场降雨后,地表粗糙度的增幅最小,分别是3%、8%、17%,对侵蚀的响应最弱,洼地蓄积量的增幅最大,分别增大11.82、18.86、83.33倍,对侵蚀的响应最强;同一雨强下随着连续降雨的进行,产流率稳定,1 mm/min雨强下输沙率基本稳定,1.5与2 mm/min下输沙率不断减小;2 mm/min雨强下输沙率和累积输沙量,远大于其他2个雨强处理;地形因子之间有很强的相关性,但能从不同侧面反映地形的信息,而且都与产流率和累积产沙量之间有较好的线性关系。研究可为进一步揭示黄土区坡面土壤侵蚀机理提供参考。     

流域地貌发育过程与侵蚀产沙关系试验研究

基于所建立的小流域地貌概化模型，利用人工降雨模拟试验，对降雨条件下流域地貌发育过程、流域不同发育阶段输沙率动态变化特征进行了研究。结果表明，依据输沙率的动态变化特点，可将流域地貌发育过程划分为初期、剧烈期和相对稳定期3个阶段。在初期阶段，流域地貌发育表现为明显的无序向有序发展过程，不同雨强下的输沙率随时间变化表现为乘幂关系；在剧烈期阶段，流域地貌发育最为活跃，不同雨强下的输沙率随时间变化有较大差别，其中0．5mm／min和2．0mm／min表现为乘幂关系，1．0mm／min则表现为指数关系；在相对稳定期阶段，流域地貌发育趋于和缓，不同雨强下的输沙率随时间变化表现为二次多项式。     

坡面径流的水动力学特性研究进展

坡面径流不同于一般明渠水流，具有独特的水力学特性。详细论述了坡面径流产流理论、运动方程和水动力学特性等方面的研究进展情况，系统阐述了国内外对坡面径流的流态、流速测量和分析、水深确定、阻力表达以及径流分离挟沙能力等水动力学要素的研究，目的在于总结以往的研究经验和成果，促进相关研究的进一步发展。     

流域地貌分形特征与侵蚀产沙定量耦合关系试验研究

流域地貌形态科学、准确和综合量化成为建立具有广泛适用性的流域土壤侵蚀预报模型的关键科学问题之一。分形理论的提出为流域地貌形态定量研究开辟了新的思路。本文依据分形理论，在建立小流域概化模型基础上，采用模拟降雨试验、高精度摄影测量和GIS技术，对流域模型地貌形态分形特征与侵蚀产沙定量耦合关系进行了研究。结果表明，基于消除了降雨特征影响的相对输沙率，可将流域模型侵蚀产沙过程划分为初期、活跃期和稳定期3个阶段；在不同侵蚀产沙时段，流域模型地貌形态分形信息维数Di呈现与相对输沙率Sr基本类似的变化趋势，即先增大再减小、最后趋于平稳；流域模型相对输沙率Sr与地貌形态分形信息维数Dr以乘幂形式呈显著正相关，相关指数r^2为0．7423；地貌形态分形信息维数Dr较好反映了地貌形态特征对流域模型侵蚀产沙过程的影响，可以作为流域模型侵蚀产沙过程预报地貌形态特征综合量化指标。     

洛惠渠灌区地下水电导率时间稳定性分析

土壤盐渍化是当前世界农业发展的重要制约因素,研究地下水电导率的时空变化特征对灌区地下水农业灌溉具有重要指导意义。该研究基于2004-2010年对洛惠渠灌区3个阶地51个观测井地下水电导率的长序列监测结果,利用相对差分法、Spearman秩相关系数法和Morlet小波变换的方法分析了研究区地下水电导率的时间稳定性和周期性特征。结果表明:3个阶地在不同监测时间的电导率平均值均表现为阶地3(海拔369~388 m)阶地1(海拔342~360 m)阶地2(海拔360~369 m),且各阶地间地下水电导率的平均值均存在极显著差异(P0.01)。3个阶地在不同时间的地下水电导率均属于中等变异,变异系数的范围为44%~75%。井点地下水电导率的时间稳定性强弱与其所在阶地关系不大,不同阶地的地下水电导率均表现出强烈的时间稳定性。阶地1、阶地2和阶地3的地下水电导率代表性位置点分别为40#、38#和45#井点;而整个研究区的地下水电导率代表性位置点为2#井点。基于对36#(高电导率)和43#(低电导率)井点地下水电导率和水位的小波分析表明研究区地下水电导率和水位存在周期性变化。结果表明,洛惠渠灌区地下水电导率具有很强的时间稳定性和周期性,可以利用地下水电导率代表性位置点来监测研究区地下水平均电导率的变化,从而为灌区快速准确地确定灌溉时间以降低土壤盐渍化风险提供一定的参考。     

微小区土壤侵蚀试验中田口方法代替全因子设计的可行性分析

田口方法是一种低成本、高效率的试验设计和数据处理方法,目前在土壤侵蚀研究中应用甚少。该文通过对比全因子设计、正交设计和田口方法的微小区土壤侵蚀试验结果,分析利用田口方法研究土壤侵蚀的可行性。结果显示,田口方法试验量仅占全因子设计的6.3%,但其确定的发生最大坡面侵蚀速率的试验条件与实测最大值的试验条件相同,预测的坡面径流速率和侵蚀速率与实测值比较吻合,预测值和实测值的Nash-Sutcliffe效率系数都在0.84以上;两种设计分析的各因子对坡面径流速率和侵蚀速率的主效应趋势一致,估算的各因子对坡面径流速率和侵蚀速率变化的贡献率比较接近。与正交设计的分析结果相比,田口方法的分析结果更接近全因子设计的分析结果,基本与全因子设计的结果相同。说明在微小区土壤侵蚀研究中田口方法可代替全因子设计,不仅能有效减少试验量,节省试验成本,提高试验效率,而且能获得比较可靠的试验结果。     

黄土区土壤抗冲性量化指标初探

首先在回顾国内外学者对土壤抗冲性研究方法和研究指标的基础上．从物理学角度对土壤侵蚀过程进行了分析，并提出了一种具有物理意义的能较好反映土壤抗冲性大小的指标。最后,通过不同流量、不同坡度的放水冲刷组合试验验证表明，对于试验土壤在试验条件下具有较为稳定的抗冲指标值,从而在一定程度上证明了该指标的合理性。     

植被在坡面的不同位置对降雨产沙量影响

植被在坡面的不同位置,对坡面保持水土的作用是不同的。通过野外人工模拟降雨试验比较了在相同面积条件下,植被分别分布在坡面上部、中部和下部时,坡面降雨产沙量的差异。结果显示,对保土能力来说,坡下植被>坡中植被>坡上植被,而且这种差异在小雨强下更加明显。这充分说明,坡下部的植被在保护坡面土壤不被流失方面起着举足轻重的作用。因此保护好坡下部的植被可以有效地防止坡面水土流失。     

流域地貌形态的定量化研究

流域地貌形态的定量化研究不仅揭示了流域地貌发育过程中的内在规律．反映了流域地貌在特定条件下的发育规律，而且也是土壤侵蚀预报模型中地形量化问题的一个重要方面，回顾了流域地貌形态定量研究历史、现状以及最新进展，并对研究中存在问题进行了探讨。