赤水河流域生态水文过程对土地利用/覆被变化的响应

[目的]分析赤水河流域近十年土地利用变化特征,探索生态文明建设背景下水资源空间分配与水文循环过程,以期为流域提供合理的土地利用规划依据及促进流域的可持续发展.[方法]以赤水河流域为研究对象,在1967～2020年的气候背景下,基于SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模拟了流域2008...     

地表粗糙度及植被盖度对坡面流曼宁阻力系数的影响

为探明地表颗粒和植被共同影响下的坡面流曼宁阻力系数变化规律,在5°缓坡定床条件下,以曼宁阻力系数表征坡面流阻力,利用等效水力半径计算等效曼宁阻力系数,等效水力半径考虑了水流与植被的接触面,分别研究了4个地表粗糙度(0.009,0.12,0.18,0.38 mm)和4个植被盖度(0,4.0%,6.6%,12.2%)在9个单宽流量(0.2×10^-3~0.5×10^-3m^3/(m·s))冲刷下的坡面综合等效曼宁阻力系数、颗粒等效曼宁阻力系数及植被等效曼宁阻力系数的变化特征及相互之间的关系。结果表明:1)在坡面没有植被时,坡面综合等效曼宁阻力系数与流量呈负相关,当坡面有模拟植被时,两者间呈正相关。坡面综合等效曼宁阻力系数随着地表粗糙度和植被盖度的增加而增加;2)当地表粗糙度和模拟植被存在的坡面,线性叠加原理不适用于坡面综合阻力的计算,在水深较小时,会出现附加阻力。附加等效曼宁阻力系数与粗糙度和盖度呈正相关,而与水深负相关;3)通过多元回归分析得到坡面综合等效曼宁阻力系数的计算式,模拟效果较好(相关系数R=0.98),并分析得到各阻力分项等效曼宁阻力系数的计算式。分别剔除各阻力分项后将相关系数比较,植被阻力对坡面流综合阻力的影响最大,颗粒阻力次之,而附加阻力最小。研究成果将为构建坡面侵蚀模型和防治坡面侵蚀提供科学依据。     

黔西喀斯特区秸秆覆盖对坡耕地产流产沙特征的响应

基于2018-2019年野外径流小区定位观测资料,以玉米单作无秸秆覆盖处理(M0)为对照,探索了玉米单作处理和不同秸秆覆盖量(M1~M5,1111,2222,3889,5556,6944 kg/hm^2)对贵州省黔西喀斯特区坡耕地产流产沙特征的影响。结果表明:(1)不同降雨等级下,秸秆覆盖具有较好的水土保持效果,并随覆盖量的增加,产流、产沙总量逐渐减少,但M4与M5处理之间无显著差异(p>0.05);(2)玉米苗期—拔节期各处理产流和产沙量大于后2个阶段,并且各阶段各覆盖处理产流产沙均低于对照;(3)秸秆覆盖对地表产流产沙影响显著,与对照相比,年均径流深减少21.85%~50.46%,土壤侵蚀模数减少50.10%~85.87%;(4)随着秸秆覆盖量的增加,各处理产流、产沙呈下降趋势,但当秸秆覆盖量超过5556 kg/hm^2后,继续增加秸秆至6944 kg/hm^2时,水土保持效果变化不明显。秸秆覆盖是控制喀斯特地区坡耕地水土流失的有效途径,6000 kg/hm^2左右的覆盖量即可起到较好的水土保持效果。     

黔中喀斯特地区坡面种植措施对土壤水分及产流产沙的影响

[目的] 探讨黔中喀斯特地区坡面种植措施对土壤水分及坡面产流产沙特征的影响,为黔中地区坡面水土流失防治提供科学依据。[方法] 基于贵州省龙里羊鸡冲水土保持监测站径流小区2014—2018年野外定位观测资料,采用相关分析及显著性检验等方法分析并探讨了黔中喀斯特地区降雨及不同种植措施对土壤水分、坡面产流及产沙特征的影响。[结果] ①不同种植措施土壤含水率大小顺序为：杨梅 > 桃树 > 树莓 > 杨树 > 梨树 > 杨树+墨西哥柏 > 草地 > 墨西哥柏 > 玉米（等高耕作）,土壤含水率与降雨量呈显著正相关。②坡面多年产流及产沙均以等高耕作（玉米）及水保林中的杨树种植措施为最大,水土保持效果最差;水土保持效果最好的为经果林种植措施,其中又以桃树种植措施效果最好。③各种植措施产流、产沙量分别与平均降雨强度及30 min最大降雨强度（I₃₀）存在正相关性关系。除杨树+墨西哥柏及杨梅种植措施外,研究区其他7种种植措施坡面产流产沙与降雨量之间均存在显著正相关（p<0.05）。[结论] 与坡耕地相比较,经果林、水保林及生态恢复草地措施可不同程度提高土壤含水率,同时降低产流量、产沙量,坡面土壤抗侵蚀能力得以增强,并有效降低土壤侵蚀风险。     

基于SWAT模型的喀斯特流域产流特征对

为探讨适合于西南喀斯特地区石漠化治理的有效生物措施，以典型喀斯特流域——打邦河为研究区，以SWAT模型模拟为基本研究手段，以打邦河流域黄果树水文站、高车水文站连续多年实测水文数据作为基础率定资料，设置6种石漠化治理措施情景，分别模拟各治理措施的产流特征，从产流特征探讨不同措施的生态效益。结果表明：（1）率定期（2008—2013年）黄果树水文站R²=0.86，NSE=0.77，高车水文站R²=0.76，NSE=0.63；验证期（2014—2018年）黄果树水文站R²=0.79，NSE=0.57，高车水文站R²=0.75，NSE=0.54，均符合模型的评价标准，表明SWAT模型在打邦河流域具有较好的适用性；（2）坡度15°以上有林地、经济林和牧草地较坡耕地蓄水截流效果较好。坡度15°~25°，以及25°以上，蓄水截流效果均表现为经济林>牧草地>有林地；（3）经济林+牧草地措施一方面可以有效缓解打邦河流域工程性缺水的问题，另一方面基于潜在的经济效益，优化调整当地坡耕地种植结构，可实现区域农业可持续发展。结果可为西南喀斯特地区石漠化治理、生态恢复和乡村振兴提供理论参考，对促进喀斯特流域社会经济可持续发展具有一定的参考意义。