伏牛山东麓不同植被恢复类型土壤入渗性能及产流预测

为了研究不同植被恢复类型对土壤入渗与产流的影响,采用双环入渗法测定了伏牛山东麓六种植被恢复类型土壤水分入渗过程,通过对比稳渗率与不同重现期的暴雨强度,判断不同植被类型地表径流产生的可能性。结果表明:(1)不同植被类型土壤初渗率、稳渗率和前60min入渗量均表现出栓皮栎次生林>栓皮栎人工林>刺槐人工林>侧柏人工林>灌丛>裸地的规律;(2)土壤入渗特征参数与土壤容重、总孔隙度、非毛管孔隙度、有机质含量、细根生物量和团聚体含量显著相关(p<0.05),其中土壤容重、总孔隙度是影响土壤入渗的主导因子;(3)栓皮栎次生林能抵御10a一遇的暴雨,栓皮栎人工林能抵御1a一遇的暴雨,而其它植被类型均不能低御1a一遇的暴雨,易产生暴雨径流。说明封育天然次生林和运用乡土树种造林进行植被恢复,有利于提高土壤的入渗性能。     

Characteristics of runoff and sediment generation of forest vegetation on a hill slope by use of artificial rainfall apparatus

We studied the impact of forest vegetation on soil erosion,surface runoff, and sediment generation by using field simulated rainfall apparatus. We measured runoff and sediment generation of five 4.5 × 2.1m runoff plots (a bare soil as a control; two Pinus tabulaeformis forestplots and two Platycladus orientalis forest with row spacing of 1 m × 1m and 1.5 m × 1.5 m, respectively) in Beijing Jiu Feng National ForestPark under three rainfall intensities (0.42, 0.83, 1.26 mm per minute).Forest vegetation significantly reduced soil erosion and sediment yield.Mean total runoff volume in the four tree stand plots was 93% of that inthe control plot, demonstrating the limited effectiveness of forest vegetation in runoff control. With increasing rainfall intensity, runoff reductionin forest plots declined from 28.32% to 2.1%. Similar trends in runoff coefficient and the relationship between runoff volume and rainfall duration was observed. Mean total sediment yield and mean sediment yield reduction rate under different treatments was 55.05% and 43.17% of those in the bare soil control plot, respectively. Rainfall intensity playedan important role in runoff and sediment generation processes, and had agreater impact on runoff than on soil erosion and sediment generation.When considering several factors in runoff and sediment transport processes, the P. tabulae form plot with row spacing at 1 × 1 m had a greater effect on soil and water conservation than did other forested plots.     

诺敏河流域植被覆盖时空演变及其与径流的关系研究

基于GIMMS/NDVI数据对诺敏河流域1982-2006年间植被覆盖的时空演变特征进行了研究,并结合SCS模型模拟地表径流,在流域和像元尺度分析植被NDVI变化与径流的关系。研究表明:诺敏河流域植被NDVI值较高,但25a间整体呈下降趋势,NDVI减少的区域占总面积的82.5%,植被覆盖有所降低;NDVI空间差异明显,NDVI的高值区主要分布在中上游林区,而耕地分布较多的下游地区NDVI值相对较低。流域尺度上植被NDVI与径流不具有明显的相关性。但从像元尺度来看,植被NDVI和径流的正相关和负相关共存,流域不同空间位置的植被变化与径流的关系并不一致。     

最小二乘支持向量机模型在径流预报中的应用

为解决径流中长期预报模型精度较低的问题,提出了一种基于混沌时间序列的最小二乘支持向量机预测方法,该方法依据相空间重构技术以及最小二乘支持向量机模型(以下简称LS_SVM)。利用该模型对黄河三门峡1919-1989年的71年实测年径流量进行预测。经过反复计算分析表明LS_SVM模型在径流中的应用具有较快的计算速度、较好的泛化能力以及较高的预测精度。     

基于SWAT模型的长江源区径流模拟

长江源流域位于青藏高原腹地青海省境内,是气候变化的敏感区,其流域径流量的变化对区域经济发展和三江源生态环境保护具有重要的意义。SWAT模型是基于水文过程的,具有很强物理机制的流域分布式水文模型。利用长江源区1975-2004年气象数据、水文数据以及土地覆被/土地利用图、土壤图等数据构建了适合长江源区的SWAT水文模型。结果表明,模型对模拟的月流量相对误差为10.6%,相关系数R2和Nash Suttcliffe系数Ens>0.7。表明模型在长江源流域对产流模拟的适用性较好,为长江源流域建立分布式流域水文模型提供了参考。     

基于小波神经网络的穆棱河作物生育期径流预测

为提高研究精度，在基本的小波神经网络基础上改变隐含层节点数选取方法，降低基本方法随机性和盲目性。将改进的小波网络与人工神经网络进行对比分析。结果表明，小波神经网络改进方法更适合穆棱河流域径流预测。     

森林作业对迹地及相关流域径流流量的影响

不同的采伐方式和采伐强度对森林径流量的影响十分明显,而对我国森林植被变化水文效应文献的综合分析表明,由于存在各种差异,我国不同地区森林采伐的径流效应也各不相同,这对于进一步的研究有比较重要的参考意义。     

河岸带耕地降雨径流产流特征分析

在孟津黄河漫滩的河岸带上开展了野外定位观测，研究了自然降雨情况下，河岸林地转变成农耕地前后降雨地表径流产流的污染特征。结果表明，河岸滩区具有较强的土壤人渗能力，径流产流的次降雨量临界值为20mm；滩区径流系数相对偏小：耕地平均3．5％，林地平均2．0％；在耕地开垦初期，由于雨滴的直接溅蚀，表土存在“板结”现象，径流系数增加较为明显。河岸滩区的降雨径流呈弱碱性（pH=8．0—9．5），且盐分含量偏高；耕地径流和林地径流水质的差异表现在耕地径流具有较低的高锰酸盐指数和总氮含量；由于耕地的径流产生量明显大于林地，耕地径流的污染物（土壤颗粒物、有机物、总氮和总磷）产生总量约是林地径流的1．5-3．0倍。土壤翻动后的首次降雨通常会引起耕地较平时5—10倍的土壤颗粒物和总磷流失。林改耕后，径流颗粒物和总磷含量较参照耕地平均增加3倍，成为滨河漫滩农田开垦初期的应首要控制的污染物。河岸滩区在河岸缓冲、屏障和面源污染物削减方面具有重要的水文生态功能，因此在河岸滩区的开发进程中，应注重加强对原生河岸带的生态保护与管理。     

施用鸡粪土壤中磷的径流损失特征研究

研究了施用鸡粪土壤中磷养分在自然降雨过程中随地表径流流失的变化规律.结果表明:颗粒附着态磷(PP)占总磷(TP)的61.1%～79.5%,是土壤中磷索在自然降雨过程中随地表径流流失的主要形态.基于作物需磷量计算鸡粪用置较基于作物需氮量能有效降低地表径流中不同形态磷浓度,其中TP降幅为8.0%～46.3%.PP降幅为6.0%～48.2%.TDP降幅为15.1%～46.0%,DIP降幅为29.4%～55.5%.表明基于作物需磷量计算鸡粪施用量能有效降低土壤中磷索在自然降雨过程中随地表径流的流失风险.添加沸石或铁盐可有效降低地表径流中TP和PP浓度,从而有效降低磷随地表径流损失的风险.     

黄土高原小流域水土保持林空间配置对场降雨径流影响的模拟

合理的水土保持林空间配置是黄土高原植被恢复和水土保持功能持续提高的关键。在对HEC-HMS分布式水文模型参数进行率定的基础上,探讨该模型在黄土高原小流域中的适用性,模拟水土保持林覆被率以及水土保持林空间配置对场降雨径流的影响。结果表明：HEC-HMS分布式水文模型在黄土高原小流域中的应用效果良好,径流系数、洪峰流量均随森林植被覆盖率的增加而减少,随着水土保持林覆被率的提高,流域对高强度暴雨的调控能力将得到极大的提高;当水土保持林位于流域的上游、中游时,场降雨的径流量、洪峰流量均降低,水文调节效果较好。因此,在干旱的黄土高原应该适度造林,在小流域中配置水土保持林时,应该配置在上中游。