极端暴雨条件下黄土丘陵沟壑区土壤蓄水能力和入渗规律

黄土高原退耕还林还草工程实施后,下垫面环境条件的变化可能对流域水文过程、水文通量、水量平衡以及生态系统产生十分重要的影响。研究极端暴雨条件下剖面土壤蓄水能力和入渗规律,对于阐明流域产汇流过程和影响机制具有重要的科学价值。采用土壤墒情仪对陕北"7·26"特大暴雨事件下黄土丘陵沟壑区草地剖面土壤水分进行了实时动态监测,分析了极端暴雨条件下剖面土壤水分的动态变化和蓄水过程,利用Horton入渗模型模拟了剖面土壤水分湿润锋的运动过程,揭示了极端暴雨条件下剖面土壤水分的入渗规律。结果表明:(1)极端暴雨条件下,黄土丘陵沟壑区坡面草地不同深度层次土壤水分与降雨过程的响应不同,具有层次性和明显的滞后效应,其中,0～140 cm是影响该地区土壤水文过程的关键层次;(2)土壤水分再分配结束时,湿润锋最深深度达140 cm,土壤蓄水量达225.99 mm,较降雨前95.37 mm增加了1.37倍;(3)极端暴雨过程中湿润锋的运动随时间呈对数递减关系,其稳渗速率随容重增加而减小,呈指数函数递减;(4)极端降雨过程中该地区坡面草地的产流机制仍以超渗产流为主,对于揭示流域的产汇流机制和完善水文预报模型具有重要的科学意义。     

黄土丘陵沟壑区治沟造地工程碳效应分析

为研究黄土丘陵沟壑区治沟造地工程碳效应,运用IPCC碳排放测算方法以及国家地质调查总局制定的《多目标区域地球化学调查规范》中的采样方法实地采样,分析治沟造地工程中土地平整、灌溉与排水、田间道路工程、农田防护与生态环境保护等主要工程及工程实施后土地利用类型变化导致的碳排放。结果表明:延安市南泥湾镇治沟造地工程施工导致的碳排放量为3.76 t·hm-2,表现为碳源效应。其中对碳排放贡献最大的是土地平整工程,碳排放量为2 335.50 t,农田防护工程碳排放最小,不产生碳排放。治沟造地工程实施后土地利用类型变化使碳储量增加95.34 t·hm-2,表现为碳汇效应。其中耕地面积增加使碳储量增加了1 119.72 t·hm-2,水田的碳储量增加量最多,为716.54 t·hm-2;园地、交通运输用地、水域及水利设施面积减少导致碳储量减少了1 024.38 t·hm-2,水域及水利设施用地碳储量减少量最多,为807.50 t·hm-2。治沟造地工程实施后土地利用类型变化的碳储量抵消了工程施工产生的碳排放,碳储量为91.58 t·hm-2。研究表明,治沟造地工程总体上表现为碳汇效应,有利于区域碳储量的增加。     

黄河未来输沙量态势及其适用性对策

[目的] 探索黄河输沙预测的新思路，预估黄河未来输沙态势与输沙量水平，为黄河流域生态治理规划提供参考。[方法] 结合黄河流域水土保持生态修复现状，采用单累积曲线法、滑动平均及频率分析方法，分析1950—2019年黄河主要来沙区间的实测输沙量变化特征及其未来态势。[结果] 1950—2019年黄河输沙量呈现阶梯式减少。1950—2019年黄河中游各站累积实测输沙量随时间的变化可用“左半抛物线”表征。黄河输沙量自1997年以来已进入相对稳定态势，目前已达企稳状态；黄河潼关站未来年输沙量在90%频率下为1.00×10⁸ t左右，在10%频率下为5.00×10⁸ t左右，未来多年平均输沙量为1.40×10⁸ t。[结论] 为了维持黄河输沙量低稳状态，提升水土保持措施质量与标准，补齐“后水土保持”短板，构建完善的水沙关系调控体系，维持黄河下游河道冲淤平衡，是黄河流域生态保护与高质量发展的保障。     

黄土高原退耕还林工程对生态环境的影响及对策建议

基于西北地区水土流失和生态环境问题日益严重,为了再造一个山川秀美的西北地区,1999年我国实施了浩大的退耕还林工程。文章分析了黄土高原自新石器时代以来气候变迁和农耕文明前后人类活动对生态环境的影响,造成气候和植被带的南移以及农业和畜牧业发展带来的破坏,指出退耕还林工程实施以来对植被恢复、土地资源的合理利用和区域气候改善都起到了显著的成效,但仍存在水资源需求增加,承载力不足、耕地面积减少,短期内粮食产量下降、政策可持续性等问题,提出因地制宜,选择合适树种,利用节水措施以缓解水资源问题,基于生态、经济、社会价值最大化进一步优化土地配置,从工程后续的管理和维护上入手,提供合理的经济补偿,巩固已有的成果等建议,为以后更好推进退耕还林工程实施起到指导作用。     

风速和秸秆覆盖对土壤水分蒸发影响的模拟试验研究

通过室内模拟试验方法,研究了不同风速(静风、0.5、1.5m/s)和秸秆覆盖量(0、4 120、8240kg/hm2)对土壤水分蒸发的影响.结果表明:(1)土壤水分蒸发受风速和秸秆覆盖的明显影响,当土壤含水量大于田间持水量的70%、覆盖量一定时(0、4120 kg/hm2)时,风速0 m/8与1.5 m/s之间的土壤日...     

水土保持对偏关河径流和泥沙的影响分析

 偏关河流域水土保持面积从1959年的1万1593hm2增加到1996年的5万5338hm2,占流域面积的28.90%。年径流量、常水径流量与年份和各类水土保持措施之间,均呈极显著负相关,年径流量与年降水量、汛期降水量和有效降水量,均呈显著正相关,而常水流量与年降水量、汛期降水量和有效降水量关系很弱;偏关河流域小型蒸发器测定的蒸发量与年份呈显著负相关,但径流和泥沙变化并没有增加,说明水土保持是引起径流量和泥沙量变化的主要原因。洪水径流量、年输沙量和洪水输沙量变化一致,与年降水量、汛期降水量和有效降水量均呈显著正相关,而与水土保持措施面积呈不显著的负相关。     

近549年来黄河天然径流量时间变化特征研究

天然径流量是流域气候及下垫面综合作用的结果，同时是流域水资源分配的重要依据。深入探究长时间序列年径流量时间变化特征对流域水资源调控以及水资源可持续利用意义重大。基于黄河1470—2018年长时间序列天然径流量数据，综合采用EMD经验模态分解法、滑动平均法以及距平累积法揭示黄河549年间天然径流量的年际变化与周期变化特征。结果表明，黄河年天然径流量变化过程具有显著的随机特征，随年份不同呈现波动性变化，5%及95%频率的年天然径流量分别为337.0亿m³和681.0亿m³。采用距平累积法可将黄河近549年天然径流序列以1825年为界分为2个时期；黄河年天然径流量以2.8年变化周期最为显著，其次为23.8年、47.3年、5.6年、11.3年周期规律，出现该周期性规律主要是由于太阳黑子活动、厄尔尼诺现象以及地极移动振幅变化因子的影响。     

近52年渭河流域气候变化及极端干湿事件演变特征分析

利用渭河流域及其周边区域23个站点1959—2010年的逐日气象数据,通过Penman-Monteith公式计算潜在蒸散量(ET0)和湿润指数。采用气候倾向率、标准化指数、相关分析等方法就该地区气候变化和极端干湿事件的变化特征及其影响因素进行了分析。结果表明,①渭河流域气温分布呈东南向西北递减格局,近52年呈升温趋势(0.2℃/10a,P<0.001),升温较快的区域位于子午岭林区、陇东和丘陵沟壑区一带。降水分布东南高西北少,52年来呈减少趋势(-2.2mm/10a,P>0.1),减幅较大的区域位于关中和陇东一带。②湿润指数整体呈下降趋势,由南向北干旱化加剧,黄土高原丘陵沟壑区最干,秦岭和关中地区最湿。③极端干旱事件频率在波动中增加,频率5次及以上的年份占48%,极大值出现在20世纪90年代中期;极端湿润事件频率在波动中减少,20世纪60年代至今气候干湿演替规律依次为湿—干—湿—干—干。     

径流曲线数模型(SCS-CN)参数λ在黄土丘陵区的率定

径流曲线敷模型(SCS-CN)用来计算降雨形成的地表径流量,参数λ是模型中的重要参数之一.本文在对径流曲线数模型参λ敏感性分析的基础上,应用黄土丘陵区径流场62场实测降雨资料对参数λ与地表坡度关系进行了定量分析.结果表明,曲线教模型所描述的参数λ=0.2适合于黄土丘陵缓坡地,参数λ随着坡度的增大而减小;同时用实测降雨资料进行标定模型验证,得出径流量的预测值与实测值接近,其效率系数E=0.94,与直接运用模型计算径流量比较,效率系数有较显著提高.