基于水文要素的黄土丘陵区次降雨泥沙输移比模型

以黄土丘陵区桥沟小流域为研究对象,利用该流域不同地貌部位的野外径流场及沟道水文站网观测资料,探讨了小流域次暴雨泥沙输移比的时空变化特征。依据相关分析法,确定了影响桥沟流域次降雨泥沙输移比的主导因素。结果表明,径流侵蚀力、泥沙相对重率、降雨特性、土壤前期含水量是影响桥沟流域次降雨泥沙输移比的主导因子。采用统计回归方法,建立了黄土丘陵区桥沟流域次降雨泥沙输移比模型。     

天水站“原型观测”历程及科技贡献

黄委会天水水土保持科学试验站是我国建立最早的水土保持科研机构之一,试验站开展的径流泥沙观测工作已走过了60a的发展历程。自1945年起,先后开展了多项水土流失小区观测、典型小流域径流泥沙观测和中小尺度流域径流泥沙观测试验。至今已积累了丰富的小区、典型小流域及中小尺度流域的降雨、径流、泥沙实测系列资料,为黄土高原丘陵沟壑区第三副区水土流失规律的观测研究提供了重要依据,同时被广泛地应用于城市规划、道路、桥梁、防汛安全等实际工作中,天水水保试验站的“原型观测”,为“三条黄河”建设新理念的建立提供了技术支撑。     

红壤区小流域次降雨产流产沙因素分析及模型构建

[目的]探索南方红壤区小流域降雨因子对产流产沙的影响及定量关系,为治理区域水土流失、优化水土资源利用提供参考。[方法]基于南方红壤区广东省五华县乌陂河和福建省长汀县朱溪河小流域3a自然降雨观测资料,采用回归及通径分析等因子分析法研究次降雨对径流泥沙的影响,构建次降雨径流泥沙计算模型。[结果](1)回归和通径分析结果基本一致:次降雨量、历时、最大30min雨强以及次降雨量与历时交互作用是次降雨径流的关键影响因子;次降雨量、雨强、最大30min雨强、降雨侵蚀力以及次降雨量与雨强交互作用是次降雨产沙模数关键影响因子。(2)多元线性回归模型可较为准确和定量地反映2个小流域次降雨各因子与径流泥沙动态变化关系。(3)利用Excel函数随机选取乌陂河流域25组数据和朱溪河流域23组数据验证模型,结果显示计算径流泥沙数据与实测数据的相关性非常显著(p0.05),其中乌陂河产沙模数模型的相关性最为紧密,相关系数为0.950。[结论]多元线性回归模型是乌陂河和朱溪河流域主要降雨因子对径流泥沙定量影响的最佳模型。显著性检验结果表明,该模型达到了极显著水平。     

水蚀区水土保持地面观测资料整编内容与方法

资料整编是水土保持监测的基础性工作.按资料的来源和属性,可将水土保持监测资料分为基础资料、观测资料、调查资料和衍生资料.水蚀区水土保持地面观测主要涉及径流小区和小流域控制站,按监测内容和对象,一般可分为影响因子、径流和泥沙观测资料整编3大类,不同资料整编内容与方法不尽相同,各有侧重.近期,应抓紧制订监测资料整编的技术标准和整编制度,规范整编行为,同时,还应加强技术培训和档案管理,提高水土保持监测资料整编的信息化和现代化水平.     

黄土丘陵沟壑区桥沟小流域水沙变化特征及成因分析

以黄土丘陵沟壑区桥沟典型小流域为原型观测流域,以实测的1986—2020年降水、径流、泥沙资料为依据,采用滑动平均法、双累积曲线法、Mann-Kendall非参数秩次相关检验法,对其水沙变化特征、变化趋势以及影响因素进行了分析。结果表明：在显著性水平α=0.05下,桥沟小流域径流与泥沙在多年变化中均呈明显下降趋势,可划分为3个时期;径流量突变年份为2001年,年平均径流量减少幅度达85%以上,输沙量突变点为2002年,年平均输沙量减少幅度达90%以上,导致桥沟小流域水沙量减少的主要原因是1999年后退耕还林等水土保持措施的实施。     

四川省紫色土地区小流域次降雨泥沙输移比探讨

选取四川省南部县鹤鸣观小流域与李子口小流域为研究区,在分布式侵蚀产沙模型侵蚀量计算值的基础上,探讨了小流域次降雨泥沙输移比.结果表明,在这两个流域,影响次降雨泥沙输移比的主要因素不同.在鹤鸣观小流域降雨量与径流深是影响泥沙输移比的主要因素,而在李子口流域,其主要因素为径流深与降雨强度.主要原因是鹤鸣观小流域的面积远小于李子口流域的面积,并且次降雨泥沙输移比随着流域面积增加而输移比逐渐减小.通过分析鹤鸣观小流域与李子口小流域次降雨泥沙输移比与降雨量、前期含水量、径流系数的关系得到了两个流域次降雨泥沙输移比公式.     

黄土高原典型小流域径流泥沙观测面临的问题与对策

通过分析黄土高原水土保持生态建设对典型小流域径流泥沙观测的需求,针对目前典型小流域径流泥沙观测面临的问题提出了相应的发展对策,阐明了绥德、天水、西峰三个水土保持科学试验站开展典型小流域径流泥沙观测所具有的技术优势,“三站”是黄土高原主要类型区水土流失规律、土壤侵蚀产流产沙预测预报模型研究的主要科研基地。     

降水和水土保持对黄土区流域水沙关系的影响

流域水沙关系对降水量变化和水土保持的响应可为水土保持效益评价提供科学依据。根据黄土丘陵沟壑区第三副区典型小流域桥子东沟和桥子西沟1987—2010年的水文泥沙数据,用Mann-Kendall法检验流域年降水量和水沙变化趋势,采用双累积曲线法分析径流量和输沙量之间的关系,探讨降水量变化和水土保持措施对流域水沙关系的影响。结果显示,年降水量和水沙变化趋势基本一致,降水量是流域产流和输沙的主要影响因素。桥子东沟在1987—2006年和桥子西沟在1987—2010年时期的年单位径流输沙量没有发生显著变化,表明降水量变化、坡面工程措施和植被措施对流域水沙关系没有显著影响;桥子东沟在2007—2010年期间的年单位径流输沙量显著减小,表明流域水沙关系发生显著改变,这是由于2006年建设的淤地坝通过拦蓄径流泥沙和减少下游沟道侵蚀,导致流域减沙比例大于减水比例。     

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%。     

喀斯特地区不同坡度径流小区水土流失特征分析

以毕节石桥小流域5个不同坡度裸露径流小区为研究对象,分析2012、2013年径流小区在天然降雨条件下的产流产沙情况。结果表明:在相同降雨强度条件下,坡度15°时径流小区径流深、产沙量达到最大值;坡面产流产沙量随降雨强度的增加总体呈增加趋势,特别是暴雨时产沙量显著增加;前期降雨对坡面径流有一定影响,前期降雨越多,土壤含水量越接近饱和,降雨产生的径流产沙量就越多。应根据喀斯特地区水土流失特征,合理设计小区集雨设施断面尺寸,使小区径流泥沙观测更具操作性和实用性。     

小流域土壤侵蚀及径流过程自动测量系统的实验应用

流域内降雨－径流－土壤侵蚀过程中不同时空点处流量、流速、泥沙含量的获取是土壤侵蚀机理研究中的难点,其实时、准确测量为侵蚀模拟－预报模型的建立与检验提供必要的数据支持。该文针对这一问题,将量水堰及水位传感器、薄层水流流速测量系统、γ射线泥沙含量测量仪有机组合,构成流域土壤侵蚀过程测量系统。将该系统测量仪器布设于室内小流域模型各沟道出口及沟道内典型点处,在降雨强度25 mm/h,降雨历时5 min条件下,系统测量的流域出口处流量及泥沙含量变化值与采用手工采样方法测量结果的决定系数R²分别为0.738,0.749,流速误差为8.7%,比较结果显示该系统具有较高的测量精度。在此测量精度范围内,同时测得各沟道口流量及泥沙含量动态变化过程及沟道中典型点处流速。流域内径流过程及径流含沙量的动态测量结果表明将该系统应用到土壤侵蚀动态过程的研究中是可行的。     

紫色土丘陵区农业小流域暴雨事件磷素多尺度流失特征

为了揭示自然小流域尺度降雨、地形、土地利用结构等对泥沙和磷素输出的影响,根据丘陵区农业小流域自然地貌与土地利用特征,设计了不同尺度的小流域监测点,分别为苏荣、截流、大兴、万安,监测面积分别为3.0,34.6,480.3,1 236.4hm~2,并选择了降雨侵蚀力(R)分别为1 411.5,595.7,391.4 MJ·mm/(hm~2·h)的3场降雨事件监测小流域内磷素流失过程特征。结果表明:(1)以居民点集镇和耕地为主的苏荣和截流小流域水文响应速度较快,暴雨事件中径流峰值出现在降雨峰值后的5~10min,较大尺度大兴和万安小流域泥沙浓度峰值与径流峰值滞后于降雨峰值0.5~3h。(2)3场暴雨径流中泥沙与全磷、颗粒态磷均存在较一致的显著相关关系(R0.6,P0.01),泥沙、全磷流失负荷在源头小流域(苏荣、截流)最高,3场暴雨苏荣全磷平均流失负荷达到0.36kg/hm~2,万安小流域泥沙、全磷流失负荷最低,全磷平均流失负荷为0.009kg/hm~2。(3)小流域径流中颗粒态磷占全磷流失量50%以上。(4)多元回归分析结果表明,径流量和泥沙含量可用于进行磷素流失通量预测。坡耕地、林地与水田带状组合结构可显著降低小流域泥沙和磷素流失负荷。研究结果为计算丘陵区农业小流域暴雨过程中磷素多尺度流失负荷提供参考。     

丘陵半干旱区小流域入渗产流特征研究

为了探索我国丘陵半干旱区小流域入渗产流规律,为该地区雨水径流集蓄利用和区域生态环境治理提供依据,通过人工模拟降雨和自然降雨入渗产流试验,对小流域坡耕地、林地、草地和荒地的降雨入渗产流特征进行了系统研究。结果表明,农林草地比荒地具有明显的拦蓄地表径流和减少土壤侵蚀的效果,比荒地拦蓄地表径流效率增加35.7?.0%,拦蓄泥沙效率增加46.2?.6%;利用Philip入渗理论和逐步回归分析方法对入渗产流试验结果处理分析,建立了小流域坡耕地、林地和荒地土壤的入渗产流及其相关因子数学模型;小流域产流系数与降雨小区地形坡度、降雨强度、植被盖度、土壤雨前含水量和土壤孔隙度等因子显著相关。     

王东沟小流域水土保持防蚀措施优化配置与效益分析

根据野外天然降雨定位试验,野外人工模拟降雨与放水冲刷试验,土壤侵蚀类型遥感监测资料,以及小流域泥沙观测资料等,对王东沟小流域土壤侵蚀类型及其分布规律和水土保持减沙效益进行系统研究。尤其是对硬地面产流产沙的规律研究：进一步证明了黄土塬区村落系统硬地面及农田集流槽集水径流冲刷是导致沟头迅速延伸的主要原因。     

黄河流域水土保持动态监测数据管理系统研发

黄河流域水土保持动态监测数据管理系统以Oracle为数据库,运用IntelliJ IDEA开发工具,以全国水土流失动态监测项目黄河流域(片)29个水土保持监测站点的气象信息为处理对象,实现监测站点雨量、风速、风向等数据的实时传输及综合展示,通过系统自动完成降雨场次、最大30 min降雨强度、降雨侵蚀力等后台计算,按照水土保持监测规范,实现监测站点逐日降雨量和降雨过程摘录表的自动计算、自动整编和格式/非格式整编管理、下载,系统的开发改变了降雨数据人工计算、摘录、整汇编等烦琐而又重复的工作,为今后小流域监测站点信息化建设提供了重要基础条件。     

基于径流侵蚀功率的长江典型流域能沙关系模型及改进

基于径流侵蚀功率概念建立流域能沙关系模型,可为长江流域泥沙变化精准模拟与水土保持规划提供技术支撑。该研究以长江典型流域及其典型小流域为研究对象,通过收集1965—2018年金沙江流域、嘉陵江流域和湘江流域3个典型流域逐日水沙数据以及万安和李子口2个典型小流域2014—2020年场次降水径流泥沙数据,采用径流侵蚀功率、径流量和降雨侵蚀力对比分析不同时空尺度水沙(径流量和输沙量)、雨沙(降雨侵蚀力和输沙量)和能沙(径流侵蚀功率和输沙量)关系的优劣性,解析能沙关系优越性,并识别能沙关系非一致性变化,从而改进能沙关系模型提高流域输沙量模拟精度。结果表明：1)长江流域3个典型流域及2个典型小流域,在绝大部分情况下能沙关系的表现总是优于水沙关系和雨沙关系,在场次、月和年尺度修正的决定系数最大值分别可达到0.94、0.87和0.54。2)对于不同时间尺度,其流量序列中任意2个流量乘积与输沙量的相关性较高时,第一个流量Q₁分位点总是接近1且第二个流量Q₂分位点在0.5附近或者高于0.5。基于径流侵蚀功率可以较为准确地计算不同时空尺度流域输沙量,具有明显适用性...     

贵州省水土保持监测点观测数据整编方案

介绍了贵州省水土保持监测点降雨观测场、坡面径流小区、小流域控制站等观测数据的整编内容、质量要求、程序及步骤,并给出了观测数据可靠性、合理性的评价依据。提出了在数据整编及分析过程中发现的当前监测点观测数据中存在的问题,主要有对监测设施的维修和管护不到位、取样不规范、观测人员使用的取样设备和样品处理仪器不标准等。     

微机在径流泥沙资料整编中的应用

本文通过微型计算机在水土保持径流泥沙资料整编计算中的应用,来说明微型计算机在冰土保持科学领域中的作用及其应用前景。实践证明,微机进行资料整编和管理是既科学又省时的现代化手段,为实现资料现代化管理和减轻人工资料整编计算带来的繁重工作提供了条件,对提高科研水平有着重大意义。     

红壤丘陵区次降雨条件下果园不同间套种模式径流与泥沙输移特征

以江西德安县燕沟小流域坡地原位径流小区长期（2002-2005年）观测试验为基础,对比分析了红壤丘陵区典型小流域内果园不同间套种模式下的径流与泥沙输移特征及其对降雨的响应,并探讨果园间套种模式下的土壤结构、持水力变化与系统环境协调的内在途径。长期监测结果表明：草本间作显著地减少了坡地果园地表径流（80%）和泥沙（95%）运移,其中百喜草种植最大程度地减少了地表径流与泥沙在坡地上的运移;套种农作物模式中,纵坡耕作比横坡耕作增加了20%的径流损失和77%的泥沙运移损失。尽管简易横坡耕作措施能减少水土流失,但其侵蚀量随径流量增大而增加幅度最高（拟合方程线性斜率为2.68）,因此在季风气候区暴雨多发的条件下,可能不是红壤丘陵区有效减少水土流失的最佳选择;降雨量是影响红壤丘陵区坡地土壤侵蚀的关键因素。基于降雨资料的预测模型可以为鄱阳湖流域综合治理提供有效的决策支持;多种间套种模式的水土保持效应对比研究为区域内农林复合系统的综合效益评估提供科学的评价基础。     

小流域土壤侵蚀动态过程模拟模型

建立流域土壤水蚀预报模型将为小流域综合治理、土地利用规划等宏观决策提供依据,为小流域水土保持效果有效评价提供参考。通过对小流域侵蚀动态过程的分析,在水流连续方程、动量守恒方程及泥沙质量守恒方程基础上,对坡面－沟道及各沟道间土壤侵蚀时空关系进行合理耦合,建立了流域系统土壤侵蚀动态模拟过程模型;采用有限元方法对土壤侵蚀模拟模型进行数值离散,建立了小流域系统数值离散模型;在确定流域时空离散方法基础上,采用VC++语言编制流域水蚀模拟程序;在室内人工模拟降雨条件下,对模型小流域50 mm/h降雨强度,5 min降雨历时情况下土壤侵蚀情况进行模拟,在得到流域内典型点处径流流量、径流含沙量及各沟道流速动态过程的同时,将流域内各沟道出口处模拟结果与测量结果比较,径流流量、径流含沙量、流速模拟精度均高于80%。研究结果表明小流域土壤侵蚀模拟模型的建立是可靠的,模型的数值离散方法及编制的计算程序是完全可行的。这一模型的建立将为小流域土壤侵蚀动态过程的模拟预报及实现由小流域向中大流域的侵蚀动态模拟预报提供一定的理论基础。