甘肃天水市对比小流域暴雨洪水侵蚀产沙特性

 为分析黄土丘三区水土保持综合治理对小流域典型暴雨产汇流特性的影响,依据桥子东、西沟对比小流域暴雨洪水泥沙观测资料,结合实地调查对比分析雨、洪、沙特性。结果表明:在降雨差异很小的情况下,其水沙特性差异明显,桥子东沟较西沟洪峰削减率达66.9%,单位面积减洪量1万3336m3/km2,减沙量8534t/km2,2流域的流量和含沙量过程变化趋势基本一致,但西沟变率均大于东沟,且西沟流域侵蚀模数是东沟的3.5倍。桥子东沟流域各项水土保持措施发挥了显著的蓄洪拦沙作用,减洪效益59.9%,减沙效益79.5%;桥子西沟的林草措施减洪效益为6.9%,减沙效益8.4%。     

黄土高塬沟壑区小流域暴雨侵蚀特征分析

基于黄河水利委员会西峰水土保持科学试验站历史实测降雨、径流、泥沙数据,分析水土保持治理对A、B两种暴雨(A类型以降雨时间不超过24 h的短历时强降雨形式出现,B类型以降雨时间超过24 h的连阴雨形式出现,下同)条件下小流域侵蚀特征的影响,结果表明：(1)研究区2005—2021年共出现暴雨事件13次,其中A类型暴雨占暴雨总次数的61.5%,B类型暴雨占暴雨总次数的38.5%,出现大暴雨2次,无特大暴雨出现;(2)在A、B两种类型暴雨条件下,水土保持治理小流域产流时间均值比非治理小流域延后17.97%和17.26%,涨水过程所用时间多109.72%和21.36%,非治理小流域退水过程所用时间均值分别比治理小流域多84.25%和1.21%,洪水总量均值为治理小流域的3.06倍和3.39倍,径流深分别为治理小流域的2.75倍和3.06倍,洪峰流量分别为治理小流域的1.95倍和2.09倍;(3)在A类型暴雨条件下,治理小流域产沙量峰值出现时间较非治理小流域滞后15.09 min,但输沙率峰值出现时间较非治理小流域提前10.33 min,在B类型暴雨条件下,治理小流域产沙量峰值出现时间及输沙率峰...     

MIKE耦合模型模拟淤地坝对小流域暴雨洪水过程的影响

为科学认识淤地坝建设对黄土高原小流域暴雨洪水过程的影响,该文通过分布式水文模型MIKE SHE和一维水动力模型MIKE 11耦合模拟了不同坝型组合和坝系级联方式下的小流域暴雨洪水过程,研究表明:1)淤地坝系建成后会使小流域洪水的洪峰和洪水总量明显减少,其中骨干坝减幅最小,中型坝次之,小型坝减幅最大;串联、并联、混联3种坝系级联方式均使洪峰流量和洪水总量明显减小,其中混联坝系减幅最大,并联坝系次之,串联坝系最小。2)淤地坝建设改变了洪水历时,其中骨干坝和中型坝增加了洪水历时,而小型坝缩短洪水历时。3)沟道连通性指数与洪峰流量、洪水总量均有很好的相关关系,淤地坝建设明显降低了沟道连通性,通过改变沟道连通性调控了小流域的暴雨洪水过程。可为黄土高原淤地坝安全运行提供科学依据。     

极端暴雨下典型小流域重力侵蚀的分布及影响因素

为探究极端暴雨下重力侵蚀分布规律及其环境条件,以2019年利奇马台风引发的特大暴雨事件为对象,采用无人机航拍、室内解译等方法,研究了位于暴雨中心的山东省临朐县曾家沟小流域内不同类型重力侵蚀的数量、空间分布特征及其影响因素。结果表明:(1)小流域内发生的重力侵蚀共70处,主要类型为滑坡(49处),其次为泥石流(14处)和崩塌(7处)。(2)重力侵蚀面积、侵蚀量分别与坡度变率、坡度、坡位、高程、坡向和坡向变率呈正相关,与距梯田距离、距道路距离和土地利用类型呈负相关。(3)坡度是影响重力侵蚀的最重要因素,侵蚀易发生在坡度为30°~50°的斜坡。(4)人类活动对重力侵蚀的影响较大,特大暴雨下的严重重力侵蚀多发生在梯田田坎、道路边坡等位置,需将重力侵蚀防治的重心放在加强道路两侧边坡、梯田田坎和坡度>30°的陡坡边坡防护上。研究结果可为应对和预防重力侵蚀灾害提供科学依据。     

黄丘一副区小流域暴雨洪水输沙过程预报模型

本文根据黄丘—副区小流域暴雨洪水特性,应用霍尔顿(R·E·Horton)下渗理论和河网汇流理论建立小流域降雨径流概念模型,采用相关分析提出输沙过程预报模型,并用该区一些代表小流域实测洪水资料对模型进行验证,指出了模型的应用途径。     

2022年黄土高原典型暴雨侵蚀及洪水灾害调查分析

[目的] 开展黄土高原不同地区典型暴雨事件土壤侵蚀现状调查，分析暴雨条件下流域土壤侵蚀特点及下游洪水淹没灾害程度，以期为该区暴雨侵蚀灾害的预防和治理提供参考。 [方法] 以2022年7月到9月黄土高原不同地区发生的4场典型大暴雨为背景，通过野外实地调查，并基于无人机航摄获取暴雨过后小流域的高清影像，对不同地区暴雨条件下小流域内不同土地利用类型的侵蚀特征和洪水淹没灾害进行了分析。 [结果] 在大暴雨情况下，坡耕地易发生侵蚀，且主要以细沟侵蚀为主，侵蚀模数为22 588～46 244 t/(km²·a)；草地无明显沟蚀现象。重力侵蚀在流域中所占比例较大，易发生在道路和沟道两侧。生产道路增大了流域水文连通性，导致道路侵蚀和损毁严重。有排水设施的道路侵蚀明显小于未设置排水设施的道路。梯田田坎易发生崩塌损毁，损毁长、宽、深分别为10～30 m，0.35～2.3 m和0.1～1.9 m，新修梯田侵蚀损毁显著大于老梯田，当年雨季前修的梯田侵蚀损毁也显著大于上年雨季后修的梯田。流域内各淤地坝拦沙作用明显，但在暴雨情况下仍存在较多的损毁和漫坝现象，且大部分淤地坝淤积已达到库容上限。不合理的占用河道、工程建设、小流域蓄排措施缺乏，部分水保设施管护不到位均会加剧流域侵蚀及洪水灾害。 [结论] 在一般暴雨条件下，小流域内现有的水保措施能较好地抵御暴雨侵蚀，但在大暴雨乃至特大暴雨条件下，流域内侵蚀灾害依然严重，且容易对下游造成严重的淤积和洪涝灾害，优化设计并布局流域内整体的“蓄排协调”设施是当前黄土高原地区水土保持工作高质量发展亟需解决的问题。     

秦巴山区小流域综合治理对洪水的作用过程分析

采用小流域平行对比法,分析秦巴山区小流域的次降雨洪水过程,研究了水土保持综合治理对小流域洪水的作用过程。结果表明,水土保持综合治理能够有效地延迟峰现时间30~60 min,对于不同的降雨量、降雨强度,其削减洪峰流量的程度不同。其中削减洪峰流量14%~90%,使径流系数降低25%~71%。调节降雨径流的年内分配,使枯水期流量增大,汛期流量减小。     

小流域典型暴雨实测洪水对榆林水文手册中计算方法的验证

在建设工程设计时,经常需要进行水文计算,其结果正确与否对设计标准和概算投资影响很大,关系着工程安全。利用桥沟小流域1994年8月4日典型暴雨洪水实测资料,比对用《榆林地区实用水文手册》及《水土保持治沟骨干工程技术规范》中的方法计算设计洪水,发现采用最大24 h暴雨时段设计洪水的拟合效果,以《榆林地区实用水文手册》中的推理公式法计算结果最为理想,洪峰流量、洪水总量、涨水历时的拟合精度分别达99.0%、98.0%和98.5%。研究认为,在榆林地区工程设计的水文计算中,应用《榆林地区实用水文手册》中的推理公式法较为合理。     

小流域侵蚀地貌过程与耗散结构

小流域系统是一定面积上(或空间)水流与环境(流域)相互作用产生的具有一定结构和功能的集合体,是一个处于非平衡状态的开放系统。河流与环境不断地交换能量、物质和信息,通过能量耗散和系统内部的非线性动力学机制,形成并维持了时间和空间上的宏观有序结构——耗散结构。我们着重研究了小流域侵蚀地貌过程中力与阻力的对抗作用、动力条件与物质条件,并由非平衡热力学的观点,提出了最小—最大能量耗散率原理及其变分证明;还研究了小流域侵蚀地貌过程的涨落与非平衡相变,并从河相关系与河床演变讨论了小流域自我调整与环境条件变化的适应关系。     

黄土高原小流域重力侵蚀稳定性评价

为评价黄土高原小流域重力侵蚀稳定性,采用有限差分FLAC3D软件对黄土高原王茂沟小流域概化模型进行了研究。对小流域平衡状态时位移场和应力场和塑性屈服区进行数值模拟,并结合Rosen-blueth矩估计方法对流域重力侵蚀破坏概率可靠度进行了分析。结果表明,剪切塑性区域主要分布于坡面和沟坡大部分区域,张拉塑性区域主要分布于梁峁顶和梁峁坡上部;该流域重力侵蚀处于不可接受的风险水平,需采取有效的工程措施以提高其稳定性。Rosenblueth法可有效地将传统安全系数与概率分布相互结合补充,为建立流域稳定性与重力侵蚀可靠度的指标评价体系提供了一种好的方法。     

黄土高原小流域重力侵蚀数值模拟

为研究黄土高原小流域重力侵蚀机理,采用fish语言编写多层复杂地形建模的前处理程序,对多层复杂地形建模进行了二次开发。从力学稳定性角度,采用有限差分FLAC3D软件对黄土高原小流域概化模型进行重力侵蚀机理研究,分析了流域重力侵蚀的发育过程,并对小流域位移场和应力场进行了数值模拟。结果表明：建立的三维模型能真实地表现小流域地形、地貌,仿真效果良好。小流域重力侵蚀过程分为发育期、成熟期和稳定期3个阶段,沟头溯源区是小流域侵蚀最强烈的部位;凹形的边坡整体几何形态利于边坡稳定,减缓了重力侵蚀的发生程度。建模方法和数值模拟结果可应用到重力侵蚀研究中,为推动流域侵蚀产沙时空规律研究的深入发展和小流域水土流失综合治理以及生态环境建设提供科学依据。     

小流域侵蚀地貌演化的计算分析

通过对杏子河流域内22条小流域沟谷纵剖面和斯特拉勘（Strahler)曲线的信息熵计算，表明流域沟谷纵剖面处理均衡状态，但流域地貌处于壮年期状态，杏子河地貌演化与戴维斯（Davis)模型的不同点是地貌达准平原，就有内营力抬升作用，结果使地貌长期处于非平衡态。     

沙棘在砒砂岩区小流域冻融风化侵蚀中的作用

通过对砒砂岩区西召沟小流域冻融风化侵蚀实测资料的分析,认为砒砂岩区冻融风化侵蚀主要发生在裸露沟谷坡面,其冻融风化侵蚀与砒砂岩的种类有关。与同种砒砂岩相比,种植沙棘7年后,支沟上、中、下游的坡面冻融风化侵蚀模数平均从11748t/km2降为3535t/km2,降低69.9%。单位长度沟沿线与沟角线和的冻融风化侵蚀量平均从0.0974m3/m降为0.004m3/m,降低95.9%。冻融风化侵蚀量占整个沟道总产沙量的百分比上游从76.1%降到52.6%,下游从6.4%升到13.2%。可见沙棘在防止冻融风化侵蚀方面的作用是非常明显的。     

黄土高原小流域侵蚀模数的确定方法

分析了黄土高原的土壤侵蚀特征和侵蚀模数对小流域坝系工程可行性研究的影响,研究了三种小流域坝系工程可行性研究报告编制中土壤侵蚀模数的确定方法,分别为水文手册法、土壤侵蚀分类分级标准法和坝库工程淤积调查分析法。依据工程经验,建议在黄土高原小流域坝系工程可行性研究编制中采取多种方法综合分析,相互印证,合理确定土壤侵蚀模数。     

长治市暴雨洪水分析研究

在收集长治市自然地理特征及与流域产流、汇流有关的河道特征等资料的基础上,分析了市域的暴雨洪水特性,绘制了全市6 h暴雨等值线图、Cv等值线图及100 a一遇6 h设计暴雨分布图和设计暴雨等值线图;根据各县洪水发生频率与设计洪水情况,绘制了各主要河段100 a一遇设计洪水分布图和洪峰模数分布图;同时,研究了重点防治区的现状防洪能力。通过分析长治市的山洪特性、洪灾及其防治措施建设情况,提出了针对性的措施与建议,可为市域山洪灾害预警、群测群防体系建设提供必要的技术支撑。     

豫西南小流域侵蚀产沙模型研究

为研究豫西南小流域降雨侵蚀产沙规律,充分利用偏最小二乘回归模型和人工神经网络模型的优点,结合降雨过程中的9个因子,建立了偏最小二乘神经网络耦合产沙预报模型。结果表明,偏最小二乘回归与人工神经网络耦合模型用于小流域侵蚀产沙的预测预报精度较高,计算方便快捷。     

甘肃省黄土高原典型小流域侵蚀沟道特征

[目的]对甘肃省黄土高原典型小流域侵蚀沟道的分级分类进行简要研究,为进一步推动该区水土保持和生态治理工作提供理论基础。[方法]在甘肃省第一次全国水利普查结果的基础上,运用GIS技术,采用地貌几何定量数学模型分级方法,定量化分级沟道,并从地质、地貌、大小以及形状对侵蚀沟道进行分类,由此来推断黄土高原区侵蚀沟道的特征。[结果]甘肃黄土高原典型小流域侵蚀沟道主要以Ⅰ级沟道为主,其中丘陵沟壑区主要以半开析、中度割裂、半主沟型为主;高塬沟壑区主要以半开析、中度割裂、支沟型为主。[结论]丘陵沟壑区第五副区沟壑狭窄陡峭,沟道破碎化程度高,水土流失量高,治理难度大,沟道难以利用。     

治理小流域侵蚀产沙特征研究

该文以纸坊沟流域为例,分析了治理小流域侵蚀特征,产沙特征及综合治理减沙效益。结果表明：流域侵蚀强度以中等以下为主,流域产沙主要来源于沟谷地的天然荒波,流域综合治理具有明显的减沙效益。     

小流域侵蚀产沙分布式数学模型的研究

 为反映因下垫面因子空间分布不均和人类活动对流域侵蚀产沙的影响,建立了基于场次暴雨的小流域侵蚀产沙分布式数学模型。该模型能够模拟出流域在不同水土保持措施(不同土地利用类型)下的径流和侵蚀产沙的时空过程,从而加强了在水土保持措施制定中的应用,并能够检测流域管理措施对径流泥沙过程产生的影响,进而为配置流域内水土保持措施和检测流域管理,提供技术支撑和科学依据。经黑草河小流域实测资料率定和验证,计算值与实测值符合良好。