1981-2017年砚瓦川流域蒸发量变化特征研究

利用砚瓦川流域1981-2017年蒸发量实测数据，运用数理统计、线性回归分析、Man-Kendall检验等方法分析研究砚瓦川流域多年蒸发量变化特征。结果表明，（1）砚瓦川流域37年蒸发量变化总体呈下降趋势，其平均减少速率为4.75mm，2006年是减少突变年。（2）砚瓦川流域37年年平均蒸发量为1182.23mm，80年代的年均蒸发量高于平均值。（3）砚瓦川流域春季蒸发量波动幅度最大，秋季次之，冬季蒸发量波动幅度最小，夏季蒸发量最大，约占全年蒸发量的42.36%。（4）砚瓦川流域月平均蒸发量最大的为6月，最小的为12月。（5）砚瓦川37年降雨量和蒸发量均在减小，但降雨量的减小速率略大于蒸发量的减小速率。     

基于遥感数据的砚瓦川流域土地利用动态变化

以砚瓦川流域为研究对象,利用遥感影像数据,分别从土地利用空间变化、土地利用程度、土地利用变化方向等3个方面研究砚瓦川流域2008—2018年土地利用情况。结果表明:2008—2018年砚瓦川流域最主要的土地利用类型由耕地转化为林草地,土地利用总体特征表现为耕地面积减少,林草地、建设用地、交通运输用地和水域及水利设施用地面积增加,其他土地面积减少;2008—2018年耕地和其他土地的单一土地利用动态度0,面积减少;林草地、建设用地、交通运输用地和水域及水利设施用地的单一土地利用动态度0,面积增加;砚瓦川流域土地利用程度越来越高,区域内的土地资源受人类活动的影响越来越大,土地利用处于发展阶段;2008—2018年耕地是变化最剧烈的土地利用类型,其减少面积主要转化为建设用地和林草地。     

南小河沟流域土地利用动态变化分析

本文选用了1951年、1981年、2016年土地利用现状数据,采用土地利用动态变化模型、土地利用景观的多样性指数、优势度指数和均匀度指数等指标分析南小河沟流域土地利用的动态变化。结果表明,1951—1980年、1981—2016年、1951—2016年南小河沟土地利用发生了明显的变化,园地、林地、居民点及交通用地和水域及水利设施用地增加,耕地、草地及其他土地减少,综合土地利用动态度呈增长趋势;南小河沟土地利用程度整体呈发展趋势;土地多样性和均匀度呈增加趋势,优势度呈下降趋势。     

区域水土流失面积与平均土壤侵蚀模数关系探究

采用黄河流域(片)国家级防治区中部分县级行政区2020年度水土流失动态监测成果及对应的平均土壤侵蚀模数,建立了不同县级行政区县域面积、各侵蚀强度等级面积与其平均土壤侵蚀模数之间的关系,进而推算不同区域的土壤流失量。结果表明,临界土壤侵蚀模数与平均土壤侵蚀模数之间存在较好的线性关系。根据建立的拟合关系,推算出不同时期黄土高原多沙区土壤流失量,1990—2019年黄土高原多沙区累积保土量为213.44亿t。     

黄土坡面细沟径流输沙对水动力学参数的响应

细沟径流输沙是细沟侵蚀产沙的重要过程,阐明细沟径流输沙与水动力学参数之间的关系可以有效地揭示细沟径流输沙的动力学机制,并为建立细沟侵蚀过程物理模型奠定基础。采用具有定流量人工放水的组合小区模拟降雨试验,研究黄土坡面细沟径流输沙对水动力学参数的响应关系。结果表明:1)一次降雨径流产生的细沟输沙模数对水动力学参数平均值响应关系大小顺序为平均水流断面单位能量(R=0.99)>平均水流功率(R=0.88)>平均水流切应力(R=0.82)>平均单位水流功率(R=0.76);2)降雨径流过程中,细沟输沙率对水动力学参数瞬时值响应关系为水流切应力(R=0.88)>水流功率(R=0.47),水流断面单位能量和单位水流功率的相关性较差,细沟输沙率对水流切应力的响应关系呈幂函数方程关系。     

Jag S对黄土坡面降雨入渗的调控效应

[目的]Jag S是一种新型可用于调控水土流失的高分子化学材料,揭示Jag S对降雨入渗的化学调控效应,为黄土坡面水土流失治理提供科学依据。[方法]采用人工模拟降雨试验研究Jag S对黄土坡面入渗调控效应。[结果](1)撒施Jag S坡面入渗率随降雨过程的变化趋势与裸坡相似,起初皆随降雨历时的延长先快速减小,随后趋于稳定状态;(2)撒施Jag S的坡面和裸坡相比,初始产流的时间提前,入渗率减小速率较大,达到稳渗阶段所用的时间少,且前期入渗率小于裸坡坡面前期入渗率,但稳渗率大于裸坡;(3)撒施Jag S坡面的入渗量明显高于裸坡的入渗量,在各个剂量下,入渗量均随坡度的增加而减小,随雨强的增加而呈现递增变化趋势。[结论]因此撒施Jag S可有效增加土壤入渗和强化入渗效应。强化入渗效应的Jag S剂量顺序依次为:1g/m23g/m25g/m2。     

黄土坡面细沟水流阻力的试验研究

水流阻力是重要的水力学参数之一,阐明细沟水流阻力系数变化特征对于认识细沟水流水力学性质及细沟侵蚀动力学过程机理具有重要意义。采用具有定流量人工放水的组合小区模拟降雨试验方法,对黄土坡面细沟侵蚀过程中的水流阻力进行了试验研究。结果表明:(1)细沟水流阻力系数随径流历时的变化,在不同雨强条件下不断增加,增大趋势总体一致,产流15min后增速出现差异,可用指数方程很好地描述。(2)细沟水流阻力系数随径流历时的变化,在不同坡度条件下也不断增大,变化过程总体一致,产流15min后增速也出现差异,可用指数方程很好地描述,不同坡度下阻力系数差异较不同雨强下稍大。(3)细沟水流平均阻力系数随雨强增大而减小,可用对数方程进行描述;随坡度增大而增大,但增幅很小,可用指数方程描述;随雨强与坡度的变化可用二元指数方程描述。     

施加NPD对黄土坡面径流流速和侵蚀产沙的影响

天然聚合衍生物(NPD)是一种新型的高分子聚合物,是坡面土壤侵蚀化学调控措施所采用的一种新型材料,通过室内人工模拟降雨试验,以裸坡为对照,研究了不同NPD施加措施(撒施和喷施)及不同施加量(1.0,3.0,5.0g/m2)条件下径流流速特征以及对侵蚀产沙的影响。结果表明:(1)施加NPD的坡面径流流速随降雨历时的变化与裸坡一致,均呈先增大后逐渐趋于稳定的趋势,且流速随降雨历时的变化过程可用对数方程描述。撒施在1.0mm/min雨强下,延迟降雨初始产流时间8～19min,而喷施在3个雨强下,初始产流的时间整体上较裸坡提前1～2min;(2)与裸坡相比,施加NPD具有显著减小流速的效应,且雨强越大,减小流速的效应越差;施加不同剂量NPD减缓坡面径流流速的效益范围13.2%～54.3%。其中撒施3g/m2剂量和喷施5g/m2剂量对坡面径流流速的减小效应相对较好;(3)与裸坡相比,施加NPD具有显著的减沙效应,且减沙效应范围为30.6%～71.2%。无论是撒施还是喷施,整体表现为5g/m2计量的减沙效应最好。(4)裸土坡面的侵蚀模数对平均流速的响应关系与撒施和喷施NPD坡面的侵蚀模数对平均流速的响应关系皆可用对数方程表示,且撒施和喷施对流速的减小作用均大于减沙作用。     

喷施中性多聚糖对黄土坡面降雨入渗的影响

中性多聚糖(Jag S)是一种新型高聚物,研究该高聚物对黄土坡面降雨入渗的影响可对采用土壤侵蚀化学调控技术措施防治黄土坡面土壤侵蚀提供新的理论基础。通过人工模拟降雨试验,研究不同雨强(1.0、1.5、2.0 mm min-1),不同坡度(10°、15°、20°)条件下,坡面降雨入渗及产流时间与喷施不同剂量(1、3、5 g m-2)Jag S之间的关系。结果表明:在不同坡度不同雨强下,与裸露坡面相比,喷施3种剂量的高分子化学材料Jag S均减少了前期降雨入渗率,但1及3 g m-2剂量Jag S处理能够明显提高黄土坡面入渗性能,减缓入渗在整个降雨过程的下降趋势,提高稳渗率,强化入渗效应均值分别为21.53%及9.17%,大剂量(5 g m-2)Jag S反而降低了土壤入渗性能(小雨强下除外)。喷施不同剂量Jag S的坡面其产流开始时间差异很小,但均早于裸露坡面,且表现为Jag S喷施剂量越大,坡面越早产流,大坡度大剂量对降雨产流时间影响较大。三个剂量对应产流时间提前百分比均值分别为47.26%、50.47%及66.28%。总之,Jag S在一定程度上能改善黄土坡面土壤结构,提高黄土坡面降雨入渗性能,从而降低土壤侵蚀,为采用高聚物进行水土保持提供了科学依据。     

黄土坡面细沟水流流速试验研究

流速是最基本、最重要的水流水力学参数之一,阐明细沟水流流速变化的特征对于揭示坡面细沟侵蚀动力学过程机理具有重要作用。采用具有定流量人工放水的组合小区模拟降雨试验方法,对黄土坡面细沟水流流速进行了试验研究。结果表明:(1)细沟径流流速随径流历时的变化过程在不同雨强下不断递减,可用指数方程很好地描述,递减速率在产流后6min内较大,以后减小,各雨强下递减速率基本分别一致;(2)细沟径流流速随径流历时的变化过程在不同坡度下也不断减小,可用指数方程很好地描述,各坡度下变化趋势一致,整个径流过程中减小速率也基本一致;(3)细沟水流平均流速随雨强增大而增大,可用对数方程很好地描述;随坡度增大而增大,可用幂函数方程很好地描述;随雨强及坡度的变化可用二元对数方程描述。