水土保持对小流域地表径流时间特征变化的影响

本文用小流域平行对比观测法 ,分析了水土保持对小流域地表径流时间变化的影响 ,结果表明 :水土保持能减少年径流量 ,减少洪水次数 ,降低地表径流模数 ,增加流域蓄水量40 %～ 60 %。治理小流域能有效拦蓄汛期降水 ,增加非汛期常水流量 2 0 %以上 ;在拦蓄暴雨径流中能发挥较大的作用 ,蓄暴效益平均可达 60 %～ 70 %。     

关川河上游水沙变化特征及其对降水和水保措施的响应

为进一步探讨降水量和水土保持措施对径流泥沙的影响，深入了解黄河中小河流水沙变化驱动因素，采用M-K检验、Morlet小波、线性回归和结构方程模型等方法，对1957—2021年关川河上游降水量和水土保持措施面积变化及其对径流泥沙的作用机理和过程进行了研究。结果表明：年降水量呈不显著减少趋势（P>0.05），径流模数和输沙模数呈显著减少趋势（P<0.05），水土保持措施面积呈增加趋势。径流模数、输沙模数对降水量的响应由强转弱，对水土保持措施的响应逐渐增强；降水量和水土保持措施影响水沙变化的关键路径是“水土保持措施面积→径流模数”，其次是“水土保持措施面积→径流→输沙模数”；再次是“降水量→径流模数”，最后是“降水量→径流模数→输沙模数”；降水量对水沙变化的总效应分别为0.42和0.38，水土保持措施面积对水沙变化的总效应则分别为-0.72和-0.65，影响流域水沙变化的主要因素是水土保持措施面积，次要因素为降水量。     

黄土高原沟壑区小流域土地利用特征变化分析--以长武王东沟为例

为了研究黄土高原沟壑区小流域土地利用特征变化进而促进黄土高原沟壑区的进一步开发治理,本文采用景观生态学和计量地理学的分析方法,选择黄土高原沟壑区的典型代表-王东沟小流域为研究对象,从土地利用景观结构、土地利用率、土地利用程度、土地利用配置特征及土地生产力等方面分析了该流域近20年来不同治理阶段土地利用特征变化情况。经过研究发现该流域土地利用景观结构、土地利用率和土地利用程度都有所增加;土地利用集中程度虽稍有减弱但并不明显,土地利用配置主体发生了显著的变化;土地生产力也得到大幅度的提高。从总的来看,土地利用特征从1986年到1994年变化明显,而从1994年到2002年变化不明显,这说明在黄土高原治理的不同阶段应该采用不同的治理措施。     

晋西黄土区不同土地利用类型降雨-径流关系的研究

本文以北京林业大学山西吉县科研试验场蔡家川流域为研究对象,采用对比分析法,对降雨—径流关系进行了研究。分析得出在蔡家川流域雨强是影响地表径流的主要因素;由于整地等人工措施的影响,人工林水土保持效果好;对于农地、半牧半农等人为活动频繁的小流域,弱雨强时径流系数极小,大雨强时径流系数相对较大,尤其是半农半牧流域,水土流失严重;当雨量>20mm时,无林流域初损历时小于森林流域,小尺度流域的初损历时小于大尺度流域。     

黄土丘陵沟壑区典型治理小流域水沙输移的尺度效应

近年来,水土流失的尺度特征及尺度效应一直是土壤侵蚀研究的前沿。文中通过对黄土丘陵沟壑区第一副区不同空间尺度互为嵌套的小流域(5.97km~2的王茂沟小流域和70.1km~2韭园沟小流域)监测数据的分析,比较了流域治理措施实施后不同空间尺度小流域产流产沙过程及其对降雨事件的响应,揭示该流域淤地坝建设等措施对小流域泥沙输移特征的影响及其尺度效应。研究结果表明:两个尺度小流域径流对降雨响应过程均十分迅速,且退水后几乎没有基流,这同南方丘陵区小流域不同;王茂沟和韭园沟小流域径流量迅速增大,达到峰值后逐渐回退,大致在降雨停止6小时后完全消退;源头小流域(王茂沟)地表径流系数相较更大尺度小流域(韭园沟)略低,土壤流失量则相反;治理后的韭园沟小流域高含沙水流现象减少。重力侵蚀仍是源头区域发生高含沙径流的潜在影响因素,小流域尺度水土流失防治应重点治理源头区域。     

黄土区小流域水沙对降雨及土地利用变化响应研究

降雨和土地利用/覆被变化是流域径流、泥沙的两个主要影响因子。本研究采用SWAT模型,用固定其中一个影响因子而改变另一个影响因子的方法,对研究区降雨变化与土地利用/覆被变化对径流泥沙影响进行估算,目的在于从年月不同时间尺度上确定黄土高原小流域水沙对降雨和土地利用变化的响应状况。结果表明,在年尺度上降雨变化对径流影响的贡献率为84.20%,土地利用变化对径流影响的贡献率为28.63%;在月尺度上,降雨对径流贡献率也大于土地利用对径流的贡献率,尤其在雨季降雨对径流的影响程度和土地利用对径流影响程度的比值最大可以达到4.5。因此,不论在年尺度还是月尺度上,降雨对径流的贡献率都远远大于土地利用对径流的贡献率。此外,研究结果也表明流域年降水量和流域森林植被盖度均与流域径流模数或输沙模数呈指数关系。     

黄土丘陵沟壑区森林土壤水文行为及其对河川径流的影响

通过比较瓦窖沟小流域林地、农田、撂荒地3种主要土地利用方式下的降雨入渗、产流特性及林区与非林区流域径流的季节变化,系统地分析了黄土高原林地水文行为及森林对河川径流的调节作用,主要表现为林地土壤高入渗率、低产流率和强烈的蒸腾耗水作用形成的土壤干层以及森林对河川径流季节分配的均化作用。土壤干层的出现使土壤水库对干旱调节功能丧失,影响林木的持续生长;还将削弱入渗降雨转化为地下水的比例,减少地下水资源的数量,使森林对流域枯季径流的补偿效应受到制约。森林均化径流分配的作用通过削减汛期径流和补充非汛期流水来实现。林区河川径流年内季节分配较非林区均匀,汛期削洪效能明显,并有效地补充了9～11月和3～5月的非汛期流水,补枯效果达4～10个百分点。     

黄土丘陵沟壑区不同空间尺度地貌单元产流时间尺度特征

以黄土丘陵沟壑区桥沟流域为原型观测流域,利用流域内的水文站网、不同地貌单元大型径流场等观测设施,分析了不同空间尺度地貌单元在年、次降雨时间尺度下的产流特征。结果表明:在年时间尺度上,不同空间尺度地貌单元多年平均径流量表现为:梁峁坡沟谷坡坡沟系统一支沟二支沟全流域,而多年平均径流模数,随着空间尺度的增加,径流模型呈现"增加-峰值-减少"的趋势;在次降雨时间尺度上,当空间尺度由坡面尺度增加到流域尺度时,径流系数急剧减小,坡面尺度的径流系数是流域尺度的3.4倍,但在同一空间尺度范围内,径流系数在不同的地貌单元呈现波动变化。     

黄土高原沟壑区生态系统适度生产力与生态环境协调发展研究

以黄土高原沟壑区的典型代表地区长武王东沟小流域为研究对象,分析提高黄土高原沟壑区生态系统生产力途径及对生态环境的影响,建立保证生态安全、食物安全的生物保护技术体系,建立黄土高原沟壑区高效、安全和可持续农业生态系统,为黄土高原地区提供农村生态经济系统发展模式,解决黄土高原沟壑区经济发展中人口—资源—环境协调发展问题,为国家对生态环境安全及生态环境建设决策提供科学依据。     

计算CN值及其在黄土高原典型流域降雨-径流模拟中的应用

针对SCS模型推广应用中存在的下垫面及气候不匹配造成的精度受限问题,基于SCS模型机制,反推得到CN值计算式。根据黄土高原小流域水保观测资料就不同土地利用类型对应的计算CN值进行率定,并在径流场和流域尺度进行还原验证,效果良好,表明计算CN值是一种值得推广和借鉴的水文计算模式,有助于提升SCS模型应用于黄土高原小流域降雨-径流模拟的精度。     

皇甫川流域水沙变化及驱动因素分析

皇甫川流域地处黄河中游典型的多沙粗沙区,该区域的水沙变化对黄河下游水沙情势的改变具有重要指示意义。利用双累积曲线确定1954-2010年皇甫川流域水沙变化的典型时段,对其趋势进行分析,并基于20世纪50年代以来水利水保措施的实施来剖析流域水沙变化的驱动因素。结果表明：皇甫川流域水沙的演变过程可划分为4个典型时段,即1954-1978年、1979-1987年、1988-2002年、2003-2010年。1954-1978年,流域治理度低,受人类活动影响较小,为水沙的自然变化时段;1979-2010年水利水保措施的减水减沙效应不断增大,双累积曲线法计算的减水减沙效应分别为41.8%和49.7%,径流/输沙系数还原法计算的减水减沙效应分别为44.7%和48.3%。     

Efficiency of soil and water conservation practices in different agro-ecological environments in the Upper Blue Nile Basin of Ethiopia

In developing countries such as Ethiopia, research to develop and promote soil and water conservation practices rarely addressed regional diversity. Using a water-balance approach in this study, we used runoff plots from three sites, each representing a different agro-ecological environment, e.g., high, mid and low in both elevation and rainfall, in the Upper Blue Nile Basin of Ethiopia to examine the runoff response and runoff conservation efficiency of a range of different soil and water conservation measures and their impacts on soil moisture. The plots at each site represented common land use types(cultivated vs. non-agricultural land use types) and slopes(gentle and steep). Seasonal runoff from control plots in the highlands ranged 214–560 versus 253–475 mm at midlands and 119–200 mm at lowlands. The three soil and water conservation techniques applied in cultivated land increased runoff conservation efficiency by 32% to 51%, depending on the site. At the moist subtropical site in a highland region, soil and water conservation increased soil moisture enough to potentially cause waterlogging, which was absent at the lowrainfall sites. Soil bunds combined with Vetiveria zizanioides grass in cultivated land and short trenches in grassland conserved the most runoff(51% and 55%, respectively). Runoff responses showed high spatial variation within and between land use types, causing high variation in soil and water conservation efficiency. Our results highlight the need to understand the role of the agro-ecological environment in the success of soil and water conservation measures to control runoff and hydrological dynamics. This understanding will support policy development to promote the adoption of suitable techniques that can be tested at other locations with similar soil, climatic, and topographic conditions.     

黄河中游水土保持措施保存率分析及措施状况评述──以黄河河龙区间南片为例

本文以土地详查、淤地坝普查成果为基本依据，结合典型调查，研究分析了河龙区间南片水土保持各项措施的保存率，认为在空间尺度上，分行政区给出的保存率较为真实的反映了社会环境、自然环境因素的相对作用程度及其主导关系，且有实际应用意义，据此文中进一步核实评述了该区水保措施的保存面积、措施结构及质量等。该区水保措施的状况在黄河中游干旱半干旱地区具有广泛的代表性，分析结果可作为水沙分析、水保规划、土地资源与环境评价等工作的重要参考依据。     

Simulation of hydrological processes of mountainous watersheds in inland river basins: taking the Heihe Mainstream River as an example

The hydrological processes of mountainous watersheds in inland river basins are complicated.It is absolutely significant to quantify mountainous runoff for social,economic and ecological purposes.This paper takes the mountainous watershed of the Heihe Mainstream River as a study area to simulate the hydrological processes of mountainous watersheds in inland river basins by using the soil and water assessment tool(SWAT)model.SWAT simulation results show that both the Nash–Sutcliffe efficiency and the determination coefficient values of the calibration period(January 1995 to December 2002)and validation period(January 2002 to December 2009)are higher than 0.90,and the percent bias is controlled within±5%,indicating that the simulation results are satisfactory.According to the SWAT performance,we discussed the yearly and monthly variation trends of the mountainous runoff and the runoff components.The results show that from 1996 to 2009,an indistinctive rising trend was observed for the yearly mountainous runoff,which is mainly recharged by lateral flow,and followed by shallow groundwater runoff and surface runoff.The monthly variation demonstrates that the mountainous runoff decreases slightly from May to July,contrary to other months.The mountainous runoff is mainly recharged by shallow groundwater runoff in January,February,and from October to December,by surface runoff in March and April,and by lateral flow from May to September.     

2000-2017年天山北坡西白杨沟流域土壤侵蚀时空变化分析

掌握天山北坡西白杨沟流域水土流失时空变化特征,为该区域水土保持和生态环境建设提供科学依据。以西白杨沟流域为研究区,采用样地调查、遥感和地理信息系统相结合的方法,应用CSLE模型,定量分析2000-2017年西白杨沟流域土壤水力侵蚀时空变化特征,分析该区域侵蚀强度和坡度、旅游活动的关系,结合实地调查,探讨西白杨沟流域水力侵蚀强度变化的驱动机制。结果表明:(1)2000-2017年西白杨沟流域土壤侵蚀量总体呈增加趋势。流域内土壤侵蚀强度主要是以轻度、微度为主,分别占流域总面积的65.52%、24.71%。(2)2000-2017年西白杨沟流域不同坡度下土壤侵蚀模数变化明显。坡度≤5°时,土壤侵蚀模数无明显波动;坡度在25°~35°时土壤侵蚀模数最大,土壤侵蚀较为严重。坡度>35°时,土壤侵蚀模数减小。流域内土壤侵蚀主要发生在25°~35°。(3)植被盖度、地上生物量随着旅游强度的增加而减少(CK>LG>MG>HG),土壤侵蚀受人为活动的影响较为显著。     

不同复合措施的次降雨径流、产沙调控率和作物产量

针对单一径流调控措施难以得到较好水土保持效果的问题,本研究通过天然降雨径流、产沙的试验定位观测,对几种措施复合后的次降雨径流、产沙的调控率,及对作物产量的影响做了分析.研究表明:复合措施可以有效地对坡面径流、产沙进行调控,减少坡面径流量和产沙量90%以上,同时提高农作物的产量10%以上.复合措施因其优异的径流、产沙调控能力,增产明显,成本低廉,实施简便,成为一种性价比较高的坡面径流调控模式.     

Sensitivity of runoff to climatic variability in the northern and southern slopes of the Middle Tianshan Mountains,China

Temperature and precipitation play an important role in the distribution of intra-annual runoff by influencing the timing and contribution of different water sources.In the northern and southern slopes of the Middle Tianshan Mountains in China,the water sources of rivers are similar;however,the proportion and dominance of water sources contributing to runoff are different.Using the Manas River watershed in the northern slope and the Kaidu River watershed in the southern slope of the Middle Tianshan Mountains as case studies,we investigated the changes in annual runoff under climate change.A modified hydrological model was used to simulate runoff in the Kaidu River and Manas River watersheds.The results indicated that runoff was sensitive to precipitation variation in the southern slope and to temperature variation in the northern slope of the Middle Tianshan Mountains.Variations in temperature and precipitation substantially influence annual and seasonal runoff.An increase in temperature did not influence the volume of spring runoff;but it resulted in earlier spring peaks with higher levels of peak flow.Damages caused by spring peak flow from both slopes of the Middle Tianshan Mountains should be given more attention in future studies.     

晋西黄土区森林植被对流域径流及产沙的影响

本文以晋西黄土区吉县小流域为研究对象,通过利用MATLAB软件的系统聚类分析方法,对蔡家川嵌套流域中主沟道及6个小流域进行流域地形地貌属性相似性分析和分类的基础上,分析研究了在地形地貌特征相似流域类型中不同土地利用及森林覆盖率对流域径流过程的影响。分析结果表明,在流域地形地貌特征相似的条件下,森林植被具有减小流域雨季径流总量、增加流域枯水期径流的作用。通过对红旗林场的小流域对比分析表明,森林植被具有拦沙的作用。