利用SEBAL模型估算不同水土保持措施下的流域蒸腾蒸发量——以韭园沟、裴家峁流域为例

区域蒸腾蒸发量是重要的地表水分运动过程,水土保持措施改变了下垫面特征,从而影响了这一过程。为了揭示不同水土保持措施下的区域蒸腾蒸发特点,本文选取黄土高原丘陵沟壑区韭园沟治理流域以及其对比流域裴家峁,运用基于能量平衡原理的SEBAL遥感模型,计算了不同下垫面的蒸散发量,结果表明:研究区地表反照率多集中于0.1～0.2之间;不同水土保持治理度下的流域归一化植被指数NDVI呈现出不同的季节变化特点;净辐射集中在400～800 W m-2,感热通量集中在50～200 W m-2之间,土壤热通量集中在100～200 W m-2之间;治理度高的韭园沟流域日蒸腾蒸发量略小于裴家峁流域,不同土地利用类型下的日蒸腾蒸发量顺序为坝地>果园及林地>草地>梯田>坡耕地。文章最后,作者从多个角度对计算结果的合理性进行了分析,表明SEBAL模型估算的流域蒸散发是可信的。     

淤地坝“淤满”后的水沙效应及防控对策

黄土高原大规模的淤地坝建设在减少黄河泥沙以及改善区域生态环境方面发挥了巨大作用.但是,在淤地坝“淤满”的极端条件下,关于其水沙效应变化及防治对策的研究还较少涉及.经分析,淤地坝“淤满”后:1)坝控范围内坡度降低,径流长度减少,沟道比降降低,而横断面由原来的“V”型沟道,演变为“U”型沟道;2)以关地沟4号坝为例,使用RUSLE计算,修建淤地坝前,坝控范围内平均每年土壤侵蚀模数为4 472 t/(km2 ·a),淤满后,土壤侵蚀模数下降至4 019 t/(km2·a),降幅约10％,“原地”减蚀作用显著,从修建至淤满阶段,拦沙作用巨大;3)淤地坝淤满后,坝地流速显著降低,从修建淤地坝前的0.83 m/s降至0.27 m/s,但坝体外坡的流速显著增加,特别是坡底,最大流速可达3.76 m/s;4)淤地坝淤满后,淤地坝“异地”减蚀作用会降低.基于上述变化,针对淤地坝淤满后的极端条件,本文提出如下防治对策:1)以小流域为单元,以溢洪道为主体,完善沟道排洪设施布设,提高支沟内以及支沟与主沟的连通度,提升排洪能力;2)遵循“因地制宜”原则,科学合理植树种草、修建梯田,加强坡面治理,减少坡面来水来沙,消耗和分散坡面来水侵蚀能量,降低坝地淤满后被损毁的风险;3)采取“截水沟和排水沟相结合,工程措施和植物措施相结合”的方法,做好坝体陡坡防治,提高坝体外边坡植被覆盖度.研究结果以期为黄土高原淤地坝建设提供理论支撑.     

中国北方风蚀水蚀侵蚀动力时空分布特征

以中国北方15省为研究对象,收集了研究区内长时间序列气象数据349站,计算了降雨侵蚀力和风蚀气候因子指数,采用半方差函数和基尼系数等指标,系统分析了风蚀动力和水蚀动力的时空分布格局。结果表明:(1)中国北方降雨侵蚀力平均值为1 652.90MJ·mm/(hm~2·h·a),风蚀气候因子指数平均值为70.12,降雨侵蚀力在空间分布上呈中等程度变异,而风蚀气候因子指数为强变异。(2)降雨侵蚀力具有强烈的空间相关性,而风蚀气候因子指数具有中等的空间相关性。风蚀气候因子指数总体表现北方高南方低,中部高,东西较低,而降雨侵蚀力的空间分布从东南向西北呈递减趋势。(3)风蚀气候因子指数和降雨侵蚀力具有明显的非同步性,风蚀气候因子指数的年内分布较为均匀,而降雨侵蚀力的年内分布极不均匀。研究结果可为我国北方风蚀水蚀综合治理提供一定参考。     

流域侵蚀控制度的概念与计算方法——以王茂沟流域为例

文章将流域最小可能土壤侵蚀模数与实际土壤侵蚀模数的比值定义为流域侵蚀控制度,并以王茂沟流域为例说明计算方法。结果表明：王茂沟流域水土保持措施容量下的流域最小可能土壤侵蚀模数为2573t／（km^2·a）;使用王茂沟流域2004年土地利用图,计算得出王茂沟流域实际土壤侵蚀模数为7413t／（km^2·a）,王茂沟流域侵蚀控制度为0．35,造成王茂沟流域2004年流域侵蚀控制度较低的原因是王茂沟流域还存在一定数量的坡耕地以及林地面积较少。建议将流域停饨榨制摩作为评价流域水土保持现状的指标。     

不同草带空间分布对坡面细沟侵蚀调控机制

为了研究植被对坡面细沟侵蚀调控机制,采用模拟降雨试验,结合激光扫描方法,分析了不同草带分布沟坡面细沟侵蚀发生、发展过程。结果表明:草带位于梁峁坡下部60%,植被调控侵蚀效果最优,相比裸坡减少径流量7.4%,减少产沙量62.9%,相比蓄水减沙功效而言更具直接拦沙的功能。植被通过调控细沟侵蚀的发生、发展、发育过程实现了对土壤侵蚀的调控作用,尤其是对沟坡侵蚀产沙的调控作用;而且这种对侵蚀的调控作用不仅改变了细沟侵蚀发生的位置,而且改变了径流和侵蚀过程以及侵蚀方式;细沟侵蚀已经向面蚀(片蚀)转化,大幅度降低侵蚀程度。研究结果揭示了植被可以通过影响侵蚀方式来调控侵蚀输沙过程,有助于加深坡面植被对细沟侵蚀发育形态作用机理的理解。     

线性建设项目水土保持监测方法简析——以陕北某输气管道工程为例

线性项目建设跨度大、地貌复杂、所经地区生态类型多样,监测工作难度较大,全面调查几乎是不可能的.该文通过对某输气管道工程陕西段水土保持监测内容、方法与技术手段等方面的阐述,探索抽样调查法在线型工程监测中的积极作用,具有一定的现实意义.监测结果表明:各防治区水土保持措施布局合理,防治效果明显,6项防治目标均达到国家规定的建设类开发建设项目一级防治标准.     

模拟降雨条件下植被格局对径流总磷流失特征的影响分析

通过模拟降雨试验,研究不同植被格局下径流总磷的流失特征。结果表明,径流总磷流失量在产流初期仅0.5 mg,随着降雨历时的增加,流失量呈现出波动上升的趋势。累积径流量与累积径流总磷流失量具有良好的线性关系,判定系数都在98.5%以上。植被覆盖对径流养分具有削减作用,覆盖面积越大,单位径流所能携带的养分流失量越小。对于不同植被覆盖面积,坡下格局3 m2的径流总磷流失量仅为1 m2的30%,坡中和坡上格局都在50%以上。研究结果为调控坡面径流养分,削减汇入水体养分量,采用植被措施布设空间格局来治理农业非点源污染提供一定的科学依据。     

淤地坝淤积高度对斜坡稳定性影响的定量评估

为了评估淤地坝建设对流域斜坡稳定性的影响,该文基于地理信息系统(GIS)的斜坡稳定性模型(SINMAP),根据实测的土力学参数和野外滑坡与崩塌分布点调查,分析了淤地坝淤积至不同高度时的斜坡稳定性。研究发现,随着流域淤地坝系淤积高度的增加,流域极不稳定区域逐渐减少,而极稳定性区域逐渐增加。随着淤积高度的增加,陡坡区域(坡度>45°)所占比例逐步减少,且与极不稳定性区域的减少呈线性相关。该文总结了淤地坝淤积过程中的"淹没效应",泥沙的淤积,不仅改变了流域坡度组成、缩短了坡长,而且改变了流域的土地利用等因子。该研究可为淤地坝建设提供参考。     

模拟降雨条件下地表糙度动态变化特征研究

地表糙度是影响土壤侵蚀的因素之一。为进一步明确地表糙度的侵蚀效应,通过野外模拟降雨试验,研究了地表糙度在降雨前后、不同坡度、不同植被覆盖度、不同空间坡段的动态变化特征,探讨了地表糙度变化规律及其影响因素。结果表明:在降雨过程中,土地利用类型、雨强、降雨顺序、坡度和植被覆盖度都会对糙度产生影响。随着降雨场次的增加,地表糙度逐渐增大;在试验范围内,坡度越大,地表糙度增加幅度越大,增加趋势越明显;植被覆盖度越大,地表糙度变化越小。坡面的各个坡段变化情况整体遵循上述规律,但在某些坡段内出现空间变异性,导致有些坡段可以拦蓄径流泥沙,消减侵蚀,而有些坡段可以增加潜在的冲刷,加剧侵蚀;多个因子以及因子间的交互效应成为影响糙度变化的主要因素。研究结果为揭示地表糙度的侵蚀特征提供了一定的理论依据,同时也为黄土高原水土流失治理奠定理论基础。     

黄土区野外模拟降雨条件下坡面径流—产沙试验研究

降雨及径流所引起的水力侵蚀产沙问题,是当今世界上最大的环境问题之一。通过野外模拟降雨试验,研究不同雨强下不同下垫面降雨侵蚀产流、产沙、入渗等的相关规律。研究结果表明:雨强90mm/h时,原生地径流量最大,达到28.4L/min,林草地径流量最小,在4.1～7.6L/min之间波动,雨强120mm/h时规律保持一致,原生地达到36.05L/min,林草地为6.85～10.88L/min;产沙量规律为荒地最大,林草地最小,荒地在两种雨强下产沙量分别为45.77～252.94g和52.76～162.48g,林草地分别为2.82～6.99g和7.33～40.24g;入渗规律为林草地最大,原生地最小,其中小雨强时林草地入渗率为1.18mm/min左右,原生地为0.09mm/min左右,大雨强时林草地为1.42mm/min左右,原生地为0.12mm/min左右。这些规律之间均有很好的相关性,产沙量与径流量大时其入渗率就小。说明地表有植被覆盖时可以增大入渗率,减小径流,产沙量。雨强不同时其规律保持一致。该研究对于深入理解流域产流产沙过程具有十分重要意义,可为相关的模型研究提供可靠的试验支持,也可为今后水土保持与生态建设提供重要科学依据。