长江三峡花岗岩地区优先流对渗流和地表径流的作用

为研究长江三峡花岗岩地区优先流对渗流和地表径流的影响,以长江三峡地区曲溪小流域作为试验用地,选择适当的土壤剖面作为观测剖面。采用自记流量计测量了优先流、渗流和降雨过程。在小流域出口处设置90°薄壁三角堰和水位计记录了地表径流过程,分析了优先流和渗流、地表径流之间的关系。结果表明,在同等降雨条件下,优先流晚于渗流出现,早于渗流停止。优先流流量在剖面渗流总量中的比例可达2.40%～48.72%。优先流水分通量最大可达剖面渗流水分通量的17200倍,会在很大程度上增加土壤水分运动通量。在同场降雨中,优先流的介入使得渗流流量峰值出现时间提前。优先流的出现导致地表径流峰值出现时间延迟,洪水历时过程延长。前期影响雨量及产流次雨量较小时,优先流与地表径流之间相互影响较大。     

长江三峡花岗岩地区林地优先流时间特性分析

根据试验观测资料,从降水历时、降水量、优先流出流历时及流量出发,分析了长江三峡花岗岩地区林地优先流的时间特性.研究发现,优先流为季节性周期出流,每年汛期都能观测到明显的优先流现象;优先流具有滞后性,体现在优先流出流一般滞后于降水过程,出流时间滞后于渗流过程,以及同一剖面较深路径的优先流出流时间滞后于位于上部的其他优先流;优先流也具有超前性,体现在单场次优先流出流的结束时间早于渗流结束时间,优先流末次出流超前于枯水期.     

长江三峡花岗岩地区降雨因子对优先流的影响

为研究降雨对优先流的影响,在长江三峡花岗岩地区,选择了一受人为活动影响较小的天然次生马尾松林地作为试验场地。采用自记流量计记录了优先流过程,同时对降雨过程进行测定。降雨过程中分别测定了降雨总量、降雨历时、前期降雨、>20 mm/h降雨量及最大降雨强度5个因子,优先流过程中测定了优先流流量、历时、对降雨响应的滞后时间、峰值流量4个因子。分析结果表明,降雨对优先流的制约关系十分明显。影响优先流流量的主要是降雨总量,影响优先流历时的主要是降雨历时和降雨总量,影响优先流峰值流量的主要是降雨总量。采用强迫引入法,建立了优先流因子与降雨因子回归方程。     

长江三峡花岗岩区林地优先流影响因子分析

为了研究三峡地区花岗岩林地优先流影响因子，在长江三峡地区曲溪小流域内选定的实验坡面下部，垂直开挖了一个长度为2．9m、深度为2．60m的土壤剖面。在降雨过程中观察优先流过程，分析降雨对优先流的影响。同时对该地区的土壤物理性质和土壤渗透特性进行了测定，分析其对优先流的影响。分析结果表明，影响长江三峡花岗岩区优先流产流的降雨量在26mm（24h降雨量）以上。长江三峡库区的降雨可分为递减降雨型、均匀降雨型、突发降雨型及峰值降雨型4种类型，不同降雨类型对应的优先流过程都表现出相应的降雨过程特征。不同降雨类型的优先流出现时间也各有差异，峰值降雨型降雨产生的优先流出现时间最早，其次是突发降雨型、递减降雨型、均匀降雨型。当一场降雨中的最大降雨强度〉0．075mm／min时，就有可能产生优先流。非毛管孔隙比例较大的土壤中容易形成优先流。研究区林下土壤中粗颗粒含量呈现出由上层至下层逐渐增多的趋势。对于较深层次土壤来说，它们含有的较粗颗粒有利于优先流的形成。优先流的存在使距地表83～110cm土层中土壤稳渗速率较其他土层得以大幅度提高，土层内快速运动的水流又加速了优先流的形成与发展。     

长江三峡花岗岩坡面管流在壤中流中的作用

 大孔隙中运动的水流称为管流,管流是优先流的一种形式。在花岗岩地区,管流是一种普遍现象。为研究管流在壤中流中的作用,在长江三峡花岗岩坡面 ,选择了受人为活动影响较小的天然次生马尾松林地作为试验场地,研究长江三峡花岗岩坡面管流过程和土壤渗流过程。结果表明:管流的出现较渗流出现时间迟 ,但其结束的时间较渗流早。管流与渗流峰值出现时间存在一定差异,在所研究的2场降雨中,管流达到峰值的时间比渗流提前约1～2h以上。同渗流一样 ,管流流量及其过程,主要受由降雨引起的下渗水分影响和制约,管流流量的大小变化,与渗流存在一定差异,但总体上,与渗流流量的变化趋势一致 ,即在管流产流时段,渗流流量增大时,管流流量也随之增大。管流水分通量远大于渗流的水分通量,它对于提高壤中流流量和水分通量,具有促进作用。在不同降雨过程中,管流对壤中流的作用也存在差异,即降雨量越多,降雨强度越大,管流的特性表现得越明显,对壤中流的贡献也越大。     

长江三峡花岗岩区坡面糙率系数研究

利用Ｍａｎｎｉｎｇ流量公式基本理论，探讨了花岗岩地区５种不同土地利用类型下的糙率系数ｎ值，研究结构表明：松栎混交林下的ｎ值为０．２２８，其次为马尾松纯林地、灌草坡面、农耕地和裸地，ｎ值分别为０．１８０６，０．１３２，０．０７２３和０．０５４５。研究还表明：糙率系数ｎ值较大的地表，其渗透性能亦较好，我国南方花岗岩风化壳上形成的土壤影响糙率系数ｎ值的因子较多，而且其关系较为复杂。     

长江三峡花岗岩坡面管流产流特性研究

含有大孔隙的土体 ,如花岗岩风化壳及其上形成的土层水分运动规律并不遵从达西定律 (Darcy L aw) ,大孔隙中运动的水流称为管流 (pipe flow)。在花岗岩地区 ,由于管流的普遍存在 ,从土壤剖面流出的水量远远超出在达西法则定义下流出的水量。为研究土壤水分渗透中非遵从达西定律的土管 (大孔隙 )管流运动规律 ,在位于长江三峡的湖北省秭归县花岗岩坡面进行了管流流量、坡面渗流、地表径流和降雨过程等项目的观测和研究。发现管流在该地区是一种普遍存在的现象 ,管流过程中的水分运动不遵从达西定律 ,其流量在坡面渗流中占的比重约为 10 %～ 30 % ,土管在土壤剖面中所占面积虽然很小 ,但其水分通量远大于相同降雨条件下的土壤剖面水分渗透通量。     

坡面尺度林地植被对地表径流与土壤水分的影响初步研究

通过定位观测以及对两个天然坡面有林地径流场和无林地径流场进行对比,以2003年、2004年实测的降雨、径流数据分析研究区域内降雨特性、地表径流产生的过程和机制,并结合1996～1998年相关数据,初步研究了林地植被对地表径流的影响.结果表明:无论是有林地还是无林地,地表径流系数随降雨量增大而增大.有林地径流系数小于对应的无林地径流系数.植被对地表径流有不同程度的削减作用,径流削减率与降雨量大小并不是单一的线性(递增、递减)关系:当降雨量小于73.04mm时,植被对地表径流系数的削减率随降雨量增加而增加,当降雨量大于73.04mm时,植被对地表径流系数削减率随降雨量增加降低.植被能够削弱地表径流的峰值,延缓峰值出现的时间,使得径流历时加长.植被对地表径流削减率的大小和降雨量大小关系不是单一的线性(递增、递减)关系:当降雨量小于73.04mm时,植被对洪峰的削减率随降雨量增加而增加,当降雨量大于73.04mm时,植被对洪峰的削减率随降雨量增加而呈总体下降趋势.以2004年为例,比较有林地与无林地在三种相同坡位情况下的土壤含水量大小关系,结果:坡上位土壤水分有林地大于无林地,而坡下、坡中无林地土壤水分大于有林地.说明林地植被能够拦蓄、调节径流,起到涵养水源、在空间和时间上合理配置土壤水分、提高生态效益的作用.     

三峡库区花岗岩林地土壤特性与“优先路径”的关系

 “优先路径”是指土壤中植物根系穿插而产生的根孔、动物的运动通道和居穴、由于土壤膨胀收缩形成的裂隙,以及因湿润锋不稳定所形成的指状渗透通道等。通过在长江三峡曲溪小流域花岗岩林地坡面开挖土壤剖面,测定了“优先路径”在剖面的分布状况,并采取土壤样品,对土壤的物理特性用筛分法进行了室内测定。结果表明:剖面中距地表以下82～110cm范围内,土壤密度最小,其毛管孔隙度也较小,显示出其土壤中存在有较多非毛管孔隙构成的“优先路径”。“优先路径”在距地表以下80～100cm范围内,分布比较集中。该范围内含有较多粗颗粒物质,有利于“优先路径”的形成。“优先路径”的存在,使该层土壤稳渗速率较其他土层得以大幅度提高,土层内快速运动的水流,又加速了“优先路径”的形成与发展。“优先路径”的存在,影响着土壤物理特性,而土壤物理性质,对“优先路径”的形成与发展,也有较大影响。     

长江三峡花岗岩出露区不同林地的土壤保持作用研究

研究了长江三峡花岗岩出露区林地土壤流失特性,结果表明由鳞片状导致的土壤流失量分布与月降雨量的分布趋势基本一致,二者呈出现为明显的线性相关关系,植被盖度≥０．７０的林地土壤流失多集中发生在６～９月份,土壤流失量在５００ｔ／（ｋｍ＾２．ａ）以下,盖度〈０．７的林地土壤流失年内分布时间多在３～１０月份,土壤流失量为５００～６０００ｔ／（ｋｍ＾２．ａ）。     

长江三峡花岗岩坡面管流与渗流实验研究

以优先流形式运动的土壤水分运动过程不遵从达西定律，管流是优先流的一种形式。为研究管流对土壤水分运动的影响，在长江三峡花岗岩坡面，选择了一受人为活动影响较小的天然次生马尾松林地作为试验场地。采用双环渗透筒法分层测了不同层次土壤的水分渗透特性，用自记流量计测定了管流过程和土壤渗流过程，同时进行了降雨过程的观测。对数场降雨、管流及渗流过程数据分析结果表明，由花岗岩风化而成的土壤水分入渗性能较好，在所划分的7层土壤水分渗透过程中，地表层0-10cm的土层水分渗透性最差，可能是由于地表层的黏粒含量较高，土壤质地较细所至，不透水层距地表深度约为150～200cm．坡面渗流主要产生于该深度之上。在降雨初期，渗流以非饱和流的形式流动，土壤大孔隙通道内无法形成快速连续的水流，因此不能产生管流。随降雨历时延长，土壤水分含量逐渐达到饱和状态，开始有管流产生，因此，相对于坡面渗流，管流总是于其后产生。可以推断管流的产生需要有更高的土壤水分含量。     

黑河上游地表冻融指数与径流关系

[目的]探讨黑河上游地表冻融指数与径流的关系,为该流域的径流预测及水资源合理开发利用提供科学依据。[方法]利用1979—2006年黑河上游西支水文站和气象站的月平均径流、降水和气温资料,对该流域冻融指数变化、融化和冻结阶段径流变化进行分析,并对地表冻融指数与径流的关系做了进一步探讨。[结果]冻结指数和融化指数分别具有明显减少和增加的趋势,且在1990—2005年表现更为突出。径流在融化阶段变化趋势不明显,在冻结阶段呈现减少趋势,其中冬季径流减少趋势较为明显。季节冻融过程对冬季径流减少具有较为重要的影响,主要表现为冻结指数显著减小,表明土壤季节冻结过程中气温升高,这很可能使得冬季地表积雪更多地进行升华,从而削减了对径流的补给,导致了径流量的减少;融化指数显著增大,导致土壤季节融化深度增加了13~14cm,从而增加了土壤的调蓄空间,使得部分地表水储存于活动层,导致地表冬季径流量减少。[结论]季节冻融变化是影响黑河上游径流的一个不可忽视的特殊因子。     

长江三峡花岗岩区不同地类土壤流失量研究

 研究长江三峡库区泥沙来源,并以此为依据开展水土保持工作,对于保障长江三峡水利枢纽工程安全运行和效益发挥,具有重要意义。在长江三峡花岗岩地区选定的典型小流域内,采用土壤剖面法及土壤侵蚀调查、坡面径流小区等方法,分析不同土地利用现状下的土壤物理特性及其与土壤侵蚀的关系,不同土地利用坡面及沟道的土壤侵蚀量。结果表明:研究区域不同土地利用状况土体内,土壤颗粒特性与土壤流失程度密切相关。随着土壤流失程度的增大,流域不同土地利用状况下的A层土壤颗粒粒径分选系数降低。不同土地利用状况下,土壤颗粒粒径组的对称性均较低;长江三峡花岗岩区的泥沙,主要来源于坡面土壤侵蚀;坡面侵蚀的泥沙主要来源于坡耕地,25°以上陡坡耕地侵蚀的泥沙量,约占坡面产沙总量的50%。     

长江上游流域径流变化

分析长江上游流域5个主要控制站：金沙江屏山、岷江高场、嘉陵江北碚、长江上游干流寸滩及乌江武隆的月流量变化。结果表明,高场和北碚站的径流显著减少,寸滩站径流则稍微减少。从年内分配上看,9-11月份减少较多。寸滩站径流减少主要受岷江和嘉陵江流域降水量减少和人类活动的影响。     

三峡库区典型流域降雨变化与径流的关系研究

根据8年的降雨、径流定位、半定位观测,分析了三峡库区典型流域的降雨、径流变化及降雨对径流的影响。结果表明,端坊溪小流域年均降雨量为1266．4mm,年均径流量为511．29mm;年降雨量离差系数为0．159,降雨日数离差系数为0．128,年径流量、汛期径流量、枯水期径流量离差系数分别为0．292,0．333,0．283;端坊溪小流域降雨年际变化是影响径流年际变化的主要因素。