黄土高原小流域淤地坝监测

[目的]为了探索小流域淤地坝监测的内容、指标、方法,分析淤地坝建设效益,更好地为淤地坝规划、建设、运行管理服务。[方法]2005—2010年,在黄土高原不同水土流失类型区选择了12条典型小流域坝系,布设监测点,采用遥感、水沙观测、调查等方法,连续开展淤地坝工程建设动态、拦沙蓄水、坝地利用及增产效益、坝系工程安全等监测。分析了淤地坝建设与坝系配置、坡面治理、拦沙蓄水、坝地利用等之间的关系。[结果]小流域淤地坝坝系在拦截泥沙、蓄洪滞洪、减蚀固沟、增地增收、促进农村生产条件和生态环境改善等方面发挥了显著的生态、社会和经济效益。[结论]建议在淤地坝建设中以小流域为单元,以骨干坝为主体,骨干坝、中型坝、小型淤地坝相结合,形成稳定的淤地坝坝系。     

黄土高原沟壑区小流域综合治理的新进展

长武试验示范区建于黄土高原沟壑区王东沟小流域。通过路、水、田、果、林五项工程统一规划和实施，使王东沟小流域发生了巨大变化。     

黄土高原小流域治理与生态建设

 分析黄土高原水土流失特征,介绍该区小流域综合治理与生态建设成就。根据黄土高原小流域治理理论与实践,提出了黄土高原国土整治的“28字方略”及水土保持型生态农业概念;研究了小流域生态系统健康评价方法及指标体系。建议退耕还林还草与沟道工程措施结合,加强生态系统自我修复功能的系统研究;在以小流域为单元的基础上,加强中尺度生态环境建设试验示范研究和科学评估生态恢复的环境效应等。     

黄土高原小流域水土保持决策系统的研究

以陕西省米脂县泉家沟流域为研究区，探讨在地理信息系统支持下，有条件的应用通用流失议程，从定量角度进行水土保持决策系统研究。结果表明：在流域区侵蚀现状定量分析的基础上、进行土地的合理利用规划，在规划前提下，再进行水土保持决策的思路与方法，在理论与初中上都有一定的科学性与衫性，是土壤侵蚀研究走向定量化与现代化的有效途径。     

基于GIS的黄土高原小流域土壤侵蚀定量评价

以小流域为单元进行土壤侵蚀量的定量评价研究,是探索土壤流失规律和评价流域治理效益的一个重要途径和内容。根据修正通用土壤流失方程（RUSLE）,在ArcGIS软件平台下,以QuickBird遥感影像作为主要数据源,计算了黄土高原南小河沟小流域土壤侵蚀量并定量分析了土壤侵蚀量与坡度和土地利用的关系。结果表明:南小河沟小流域年土壤侵蚀量88 504.2 t/a,平均土壤侵蚀模数为2 438.98 t/（km²·a）,属于轻度接近于中度侵蚀强度,土壤侵蚀得到有效控制。随着坡度的增大土壤侵蚀量明显增加,>25°区域产生全流域80%以上的土壤侵蚀量。不同植被类型的土壤侵蚀模数依次为:天然草地>未成林地>疏林地>灌木林地>人工草地>乔木林地。改善疏林地、未成林地和天然草地的结构,加强难利用地和荒坡地的治理,提高植被覆盖度,是降低土壤侵蚀量的主要途径。     

黄土高原生态农业建设与小流域治理

小流域治理开发历来都把治理作为开发的基础，按大流域进行总体设计，按小流域及其内部各种地形层层进行优化布设和建设。小流域治理开发与生态农业建设的目标相一致，并为生态农业建设找到了较为理想的模式。提高小流域治理开发水平，可促进黄土高原生态环境和生态农业建设的可持续发展。     

基于GIS和RUSLE的黄土高原小流域土壤侵蚀评估

对基于上坡汇流面积的坡长因子算法进行改进,提出考虑上坡土地利用/覆盖对汇流影响的坡长因子算法,运用GIS和RUSLE评估黄土高原四面窑沟流域的土壤侵蚀强度及其与环境因素的关系。结果表明,流域多年平均侵蚀强度 4 399.79 t/(km2·a),属中度侵蚀;侵蚀强度和侵蚀量均随坡度增加而显著增加,80.59%的侵蚀量来源于占流域总面积59.06%的25°以上坡度带;不同坡向的侵蚀强度表现为正阳坡＞半阳坡＞半阴坡＞正阴坡,其中,占总面积45.07%的阳坡产生56.50%的侵蚀量;不同土地利用类型中,占总面积57.07%的草地产生96.37%的侵蚀量,成为目前流域内主要侵蚀产沙源。研究为应用修正通用土壤流失方程在黄土高原进行侵蚀评估提供技术范例,为该区侵蚀防治和水土资源利用提供有益参考。     

渭北黄土高原沟壑区小流域综合治理评价的研究

根据结构指标体系（生态结构、水土保持措施结构、经济技术结构）与效益指标体系（生态、经济、社会效益），提出了渭北黄土高原沟壑区小流域综合治理评价的指标体系，应用模糊聚类分析与模糊综合评判，评价综合治理的总体效益，并对典型样本进行了评价和分析，为黄土高原沟壑区大面积的小流域综合治理提供科学依据。     

陕西黄土高原小流域治理效益评价与模式选择

在对陕西黄土高原11条典型小流域进行详细调查研究的基础上,按照小流域治理的基本特点划分了5种治理模式;在前人研究基础上,利用特尔菲法并建立了一套比较完整适用的小流域评价指标体系;应用层次分析法和多层次模糊综合评价法对5种治理模式的治理效益进行了综合评价。建议陕西黄土高原地区采取混农林业模式、经济林(作物)模式和生态农业模式进行水土流失治理,降低治理成本,提高治理效益。     

黄土高原小流域植被特征及其季节变化

植被作为影响水土流失的一个重要因子一直受到广泛关注 ,黄土高原的植被特征随季节发生很大的变化 ,从而对土壤侵蚀发生深刻影响。选择陕北安塞县大南沟小流域 ,于 1998年、1999年和 2 0 0 0年的 5～ 10月 ,每 2周1次对其植被盖度、植被高度和叶面积指数 (L AI)及其季节变化进行了测量和分析。在大南沟流域 ,一半以上的土地是农地 ,种植了玉米、糜子、谷子、马铃署、荞麦和大豆 ,其它土地利用方式有荒草地、休闲地、灌丛、林地和果园。对于农地 ,叶面积指数、作物高度和盖度随季节发生很大的变化 ,农地盖度在春天增长缓慢 ,一般在 8月份才达到其最大值 ;非农地的盖度从 4月份开始增长 ,一般 6～ 7月达到其最大值 ,并保持至 9月甚至 10月份。年降雨总量对植被有很大的影响 ,而单场大降雨对植被特征也有很大的影响     

基于AnnAGNPS模型的黄土高原小流域土壤侵蚀定量评价

以位于黄土丘陵沟壑区的砖窑沟流域为试点，利用AnnAGNPS模型进行土壤侵蚀定量评价。采用流域8次径流事件监测数据进行模型检验，径流量和沉积物量的相对误差分别为10%和-10%，AnnAGNPS模型能够比较理想地模拟流域长期的径流量和沉积物量，并可应用于黄土丘陵沟壑区的径流流失和土壤侵蚀定量评价。采用2004年土地利用状况模拟分析了流域土壤侵蚀量及其空间分布，结果表明：该流域平均片蚀和细沟侵蚀强度为3508 t/(km²·a)，属中度侵蚀等级，黄土沟壑地的平均侵蚀强度最大，属极强度侵蚀等级；严重的沟道侵蚀显著增加了运移到流域出口的泥沙。     

黄土高原小流域可持续综合治理探讨

 遵循可持续发展战略,研究小流域综合治理内涵的基础上,提出了建设生产能力高、天蓝、水清、地绿、景美小流域的方法;介绍发展小流域循环经济、节约资源、保护环境的多种循环经济模式;分析黄土高原小流域现有治理状况,总结出8种生产发展、生活富裕、生态良好的小流域综合治理模式。认为可持续的小流域综合治理应该促成工农兵学商全社会参与,以形成国家、集体、个人、外资等多元化、多渠道投资的小流域综合治理的新格局。     

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。     

径流曲线法在黄土区小流域地表径流预测中的初步应用

径流曲线法是目前国际上预测无径流观测资料地区降水地表产流的主要模型,由于气候、水文及下垫面的差异,在黄土高原地区的应用受到限制。利用黄土高原地区3个小流域的303场降雨径流资料,针对黄土高原降雨地表径流特点优化模型中的初损率λ,并提出降雨强度修正函数,将降雨强度因子引入径流曲线法。优化后的模型效率E达到0．812,实测径流深与预测径流深的线性回归决定系数R2达到0．822。改进后的SCS．CN模型可用于黄土区小流域降雨地表产流预报,对黄土高原无资料地区侵蚀产流预报、指导水土保持工程配置和设计具有重要的理论和工程实践意义。     

黄土区小流域植被演替空间的直观模拟

 现代流域管理和森林经营管理都要求对流域内以植被为主要类型的景观进行分析,并实现对流域植被未来演替格局的模拟预测。应用LANDIS景观模型对黄土区小流域次生林进行未来500 a的演替格局模拟,结果表明:油松是针叶树中的优势种,辽东栎是阔叶树中的优势种;油松在研究区内分布面积最大的时间保持430 a,辽东栎分布面积最大的时间保持70 a;阔叶树种相对聚集度指数的变化幅度大于针叶树种;随着模拟年代的推衍,树种年龄结构发生显著变化,呈现出复杂多样的异龄林空间分布格局。     

黄土高原小流域雨水资源承载能力综合评价

研究提出黄土高原小流域雨水资源承载能力的概念,建立了小流域雨水资源承载能力综合评价模型和评价指标体系,并利用所建模型对黄土高原11个国家科技攻关试验区小流域雨水资源承载能力进行综合评价。     

基于地理信息的SCS模型及其在黄土高原小流域降雨-径流关系中的应用

基于土地利用、土壤类型等信息数据和流域水文、气象资料,应用美国农业部水土保持局研制的小流域设计洪水模型-SCS模型对王东沟流域径流过程进行了模拟。按照集水区自然分水线划分流域子单元,并提出了适合该流域产流计算的CN值表。结果表明,模型所模拟的径流过程与实测径流过程具有较好的一致性,模拟精度在75%以上,说明模型在参数的确定上较为合理,可以应用于黄土高原典型流域,为建立分布式水文模型对流域进行生态水文综合评价提供了科学方法。     

渭北西部丘陵区小流域土地生态规划与设计

改善和优化土地利用方式是综合治理黄土高原水土流失的关键,以黄土高原小流域的恢复生态、提高土地生产力、实现经济可持续发展为目的,以渭北西部丘陵沟壑区的典型流域为例,对陕西千阳县冉家沟小流域进行生态规划与设计。主要包括小流域土地利用现状分析、土地生态类型的评价、土地利用系统的结构优化及土地利用的生态设计与规划等。     

Spatial scaling of saturated hydraulic conductivity of soils in a small watershed on the Loess Plateau, China

Purpose

Soil saturated hydraulic conductivity (K _S) is a key variable in hydrologic processes, the parameters of which have strong scale-dependency. Knowing the scaling dependency of K _S is important when designing an appropriate sampling strategy.

Materials and methods

Determinations of K _S were made for 4,865 undisturbed soil samples, collected from a grid with cells of 10?×?10?m in the Daye watershed (50?ha) on the Loess Plateau, China. The dataset was ??re-sampled?? to investigate the effect on K _S of scales that differed by two orders of magnitude in terms of spacing and support, and eight scales of extent. The variance, correlation length, and nugget?Csill ratio derived by analysis of the full dataset were taken to be the true values. Apparent values of variance, correlation length, and nugget?Csill ratio were those calculated for each re-sampled data sub-set.

Results and discussion

Comparing the parameter values at different scales showed that apparent variance increased with increasing extent (p?<?0.01), decreased with increasing support (p?<?0.01), but was not significantly affected by spacing (p?=?0.137). Apparent correlation length increased with increasing extent and support (p?<?0.01). As spacing increased below 1.1 times the true correlation length (i.e., below 80?m), the apparent correlation length decreased slightly but, as spacing increased above 80?m, it notably increased. Apparent nugget?Csill ratio decreased with increasing spacing and support (p?<?0.01), and increased with increasing extent (p?<?0.01). The scaling dependency for K _S was in the order of extent > support > spacing for all three parameters, with mean coefficient of determination values of 0.96, 0.88, and 0.53, respectively.

Conclusions

The statistical properties investigated for K _S were found to be scaling-dependent, which would benefit sampling strategy design.