黄土高原典型区域高塬沟壑区水土流失综合治理探讨

为厘清黄土高原典型区域水土流失治理现状,采用调查研究的方法,梳理总结了西峰站、绥德站和天水站3个试验站提出的7种高塬沟壑区水土流失高质量综合治理的模式,其中包括：“三道防线”综合治理、“四个生态经济带”综合治理、多元小生态系统交错配置的经济生态农业、全方位综合防治体系、“四道防线”治理保护、基于径流调控利用的多元综合治理和基于水生态修复的水沙调控水土流失综合治理模式,并提出了塬面高质量综合治理、坡面高质量综合治理和沟道高质量综合治理3种技术措施。研究结果可为水利部开展整沟治理试点项目提供技术支撑。     

黄土丘陵沟壑区山地果园集流高效利用技术研究

对黄土丘陵沟壑区山地果园集流节水利用的定位试验观测和分析的结果表明 :将果园修成“回”字形集水面 ,将超渗产流蓄贮 ,既可以减少果园水土流失 ,又能满足果树旱季用水 ;采用地膜覆盖、秸秆覆盖、绿色覆盖措施可以有效地减少地面蒸发 ,调节地表温度 ,增加土壤有机质 ,达到高效利用雨水资源的目的。该技术具有简便、实用、经济效益高的特点 ,适宜在生产中大力推广应用     

黄土丘陵沟壑区梯田田面集流补灌试验研究

根据黄土丘陵沟壑区水土流失严重、水资源短缺和旱灾频繁的特点，布设了不同形式的梯田田面集流补灌小区14个，小区面积25m^2，随机排列，种植玉米。大旱的2001年，通过土壤含水量测定，及时掌握土壤水分变化情况，按照设计进行了2次补灌，补灌后土壤含水量有了明显提高，一定程度上缓解了旱情。试验结果表明，穴灌垄作覆膜小区比常规耕作田平均增产14.9%，穴灌丰产沟覆膜小区平均增产36.8%，穴灌1：8丰产沟覆膜小区增产达57.3%。     

坡面喷施高分子化合物集流效率的试验研究

基于西北地区黄土高原水土流失严重、地形复杂、外源材料运输困难的实际情况,提出坡面喷施高分子聚合物——土壤固化剂、沥青乳剂、有机硅树脂,以期提高其集流效率。通过室外人工降雨模拟试验,分析了坡面经3种材料处理后,在不同浓度,不同雨强下对产流时间、集流效率、土壤侵蚀量的影响。结果表明:3种材料处理的产流时间较对照提早1/3倍;集流效率平均为72.0%,连续降雨条件下为85%以上;土壤侵蚀量明显较对照降低;3种材料的集流效果顺序为:土壤固化剂>有机硅树脂>沥青乳剂。本研究对西北地区发展新型集雨材料及雨水集蓄利用新形式具有一定指导意义。     

太行山小流域雨水集流与节水灌溉的研究

用H型量水堰和雨量计观测太行山小流域径流量、降雨量及可利用雨水资源结果表明，在太行山区实施小流域雨水集流投资少，可充分利用雨水资源，为山区经济发展创造了条件。太行山区雨水资源分配主要集中于5－10月份，200年日降雨量＞20mm的总降雨量达399mm，在研究的小流域年内可集流水量24.9万m^3，加之小流域与下游高差达30－100m，为发展自压微灌提供了有利条件，鉴于山区水资源缺乏，应因地制宜发展节水灌溉技术如微灌、地膜穴灌、灌关键水、有限灌溉以及节水地面自流灌溉技术，并分析了在太行山区发展节水灌溉的可行性。     

肯尼亚雨水集流利用现状及思考

雨水集流作为一项古老技术,已有上千年的历史。由于干旱缺水和缺乏天然的储水介质,雨水集流在肯尼亚具有非常重要的特殊意义。本文从庭院集雨、农田集雨、流域集雨及集雨的区域差异等方面,对肯尼亚的雨水集流现状进行了分析;并从区域水循环与水量平衡的角度,探讨了降雨、入渗、径流及蒸发的关系。最后指出,通过不同形式的雨水集流,减少无效蒸发,特别是无效的水面蒸发,是增加水资源总量的关键;而科学利用天然的储水介质与合理开发人工的储水介质,是提高水资源可利用量的关键。雨水集流利用在肯尼亚生活用水方面已相当普遍,技术也相对较为成熟,但是在年降雨量不足500 mm的旱区农业生产方面,还有很大的发展空间,目前面临的主要问题是,如何解决旱区降雨集流效率偏低,以及有限降雨资源的合理储蓄与高效利用。鉴于农田土壤对降雨再分配调蓄能力较低的缘故,通过在农田内开挖沟槽,进行降雨资源的短期储蓄与调控,将生育期前段多余的降雨资源留到无降雨的后段使用,是实现作物生育期内水分供需平衡的关键。本研究为充分发挥雨水集流在肯尼亚旱区农业生产中的积极作用提供了参考。     

豫西山地生活用雨水集流系统的设计计算

生活用雨水集流系统设计计算的任务 ,就是确定最优的集流场面积和贮水窖容积 ,即满足生活供水需求的集流场面积和贮水窖容积的最小值。以频率为 75 %和 95 %的特征水文年为基本计算年份 ,以降雨期的降水量、间雨期持续日数、最大间雨期日数和人均日需水指标为参数 ,根据逐日降水资料 ,计算出豫西山地各代表站的最优贮水窖容积和最优集流场面积。     

土壤固化剂集流面不同施工工艺比较

土壤固化剂以土壤为固结对象,具有就地取材、减少砂石量和节省工程造价等优点,在集雨工程特别是集流面建设中具有广阔的应用前景。该文在提出固化剂集流面施工工艺分类的基础上,阐述了干硬性－整体施工－固化剂浆液收光、干硬性－整体施工－自然收光、干硬性－砌块施工、塑性－整体施工－自然收光等4种不同施工工艺的技术要求。通过测定集流面的集流效率和粗糙系数,认为固化剂集流面的集流效率达到90％以上,表面粗糙系数在0.011～0.014之间。与混凝土集流面比较,固化剂集流面的建造成本可节约40％以上。试验结果表明：砌块施工工艺在未来固化剂集流面的发展应用中具有重要的地位和价值;单一用途的集流面应考虑塑性施工工艺;表面采用固化剂浆液收光有利于降低集流面的粗糙系数和表面干缩裂缝。     

晋西黄土残塬区人工集流场形式优化设计

在黄土残塬地区,旱井作为解决当地农业用水的一种有效途径,已被越来越多的人所认同。而在旱井集雨系统中,旱井集流场所汇集的降雨径流及其含沙率的多少,又直接关系到工程效益的发挥和寿命的长短。该文利用人工降雨试验,并辅以天然降雨观测,系统分析了旱井系统中人工集流场的产流量、产沙率、集流效率与下垫面材料、坡度、雨强的关系,最终遴选出适合当地条件的最优坡度及下垫面材料。研究认为在经济、便捷与高效的原则下,采用5°左右坡的裸露夯实黄土面,可有效利用当地有限的雨水资源。     

陇东黄土高塬沟壑区坡面径流调控造林效益研究

以典型小流域坡面径流调控工程为研究对象,通过观测分析水平阶整地造林、鱼鳞坑整地造林与对照不整地造林的土壤水分、养分与树木生长量等,对径流调控工程的抗旱性能及其生产效益进行了研究。结果表明,坡面20~80cm土层的土壤含水率水平阶鱼鳞坑对照;20~40 cm土层土壤养分含量总体上为水平阶鱼鳞坑对照,土壤容重水平阶鱼鳞坑对照;水平阶整地的造林保存率和树木年生长量均高于鱼鳞坑整地;整地投入水平阶鱼鳞坑对照。综合考虑,在黄土高塬沟壑区条件比较好、比较完整的坡面应采用水平阶整地,在条件一般的坡面及陡坡地可采用鱼鳞坑整地,以提高造林成活率和保存率,有效发挥水土保持生态服务功能和作用。     

生物集雨面营建技术及其集雨效率的研究

通过人工培育方法在室内、室外条件下研究了生物结皮人工培育技术,并对人工生物结皮对土壤渗透性的影响及其生物集雨面的集雨效率进行了测定.研究结果表明,在适宜的湿度(空气相对湿度80%～90%,土壤湿度13%～20%);温度(25℃～35℃)和光照条件(2 500～12 000 1x)下,对培育材料进行适当的处理后,经过20～30 d的人工培育,可在整平压实的坡面上形成连续的人工生物结皮集雨面.采用双环入渗仪和径流小区测定发现,人工生物结皮可使土壤人渗速率降低50%左右,生物结皮集雨面的集雨效率达到6O%.所研究的生物结皮培育技术还可用于人工批量繁育生物结皮,用于生物集雨面的建设,以避免大量采集自然结皮对生态环境造成的破坏.     

小流域集水效率的试验研究--以山东安口小流域为例

小流域的农业生产主要以雨养农业为主,其集水效率是雨水集蓄利用工程的关键。以山东安口小流域为例,通过对影响小流域集水效率的主要因素——土壤入渗能力的试验,揭示土壤入渗对流域集水的影响,并利用径流系数法对集水量进行了估算,也具有较高的准确性。试验研究表明,在类似于安口流域的这类区域,土壤稳定入渗率较低,而径流系数较高,平均为0.46,因此利用(天然)径流场收集雨水发展雨养农业则极为有利。     

3种有机硅喷涂集雨面后的产流特征与集雨效率

集雨工程的建造往往比较复杂,寻找更经济、简便的集雨材料是干旱半干旱地区雨水资源利用的重要研究方向。高分子有机硅由于其具有良好的防水性、化学惰性、操作简单等特性,成为新型集雨材料的潜在选择。试验选用3种不同性质的硅烷(有机硅)乳液,设计4种有机硅与水的稀释比例(1∶7,1∶10,1∶13,1∶16),3种集雨面坡度(0°,9°,15°),通过室外模拟降雨进行集雨效率观测。结果表明,集雨效率道康宁IE-6683最大,为96.96%,道康宁520次之,为96.50%,有机硅原液为90.24%;3种有机硅与水的比例在1∶13与1∶16时集雨效果较好,平均集雨效率在90%以上;集雨面坡度对集雨效率具有显著影响,有机硅原液在坡度为0°与9°变化时集雨效率随坡度增加而增加,坡度为15°时集雨效率有所下降,道康宁520与道康宁IE-6683集雨效率均随集雨面坡度的变大而增加。     

半干旱黄土丘陵区梯田集水增产效应研究

研究表明,半干旱区梯田平均可拦蓄入渗92.4%的雨水径流及泥沙,正常年份2 m土层有效贮水量比坡地多112~184 mm,可基本满足当地春小麦160.7 mm的亏缺水分的补给;增加土壤水分的高峰期主要在3~5月和7月份,增加量为9.15~46.41 mm,对本区土壤水分的快速补充恢复和缓解5,6月份的“卡脖旱”具有极其显著的作用;建成3年以上的梯田较10°以上的坡地增产幅度可达27.07%~52.78%,水分利用效率也高1.01~3.38 kg/(mm.hm2)。在限量供水条件下,相应的水分利用效率平均达17.9 kg/(mm.hm2),比旱作提高14.42%。因此,是半干旱区聚水增产的重要措施之一。     

干旱半干旱区集雨绿化系统优化模拟模型的设计

从土壤水资源的角度对集雨绿化系统进行了初步的分析,建立了绿化系统模型。该系统以集雨、提高雨水利用效率为核心,运用种植区水量平衡方程初步解决了干旱半干旱区绿化缺水的问题。以中国科学院寒区旱区环境与工程所野外实验站为例,针对抗旱树种柽柳进行集雨绿化的问题进行实例分析。在可靠的理论和方法的基础上建立模拟模型,对造林具有一定的通用性、实用性和指导性,为干旱半干旱区进行集雨绿化提供了理论依据、系统模式及规划设计的实用性。     

乐都县干旱山区集雨补灌高效农业研究

通过对乐都干旱山区实施集水高效农业气候学基础的分析,结合现有工作基础,重点讨论了集水区表面处理、蓄水窖建造及田间供水设施为主的雨水集蓄工程技术.以提高水资源利用率和水分生产效率为目的,进行集雨补灌试验研究.对地膜油籽、温棚蔬菜、马铃薯的有限补偿供应效应和农艺学节水技术进行研究,结果表明,在作物需水关键期进行补灌,可以达到水分供应的补偿或超补偿效应,提高作物水分利用率,促进旱区农业持续稳定发展.     

集雨措施对滨海盐碱林地水盐运动影响研究

通过田间试验,研究了临港开发区滨海盐碱林地集雨措施下的水盐运动。结果表明:在大于2 mm降雨量时,集雨林地单位面积集水量是降雨量的7.5~8.7倍,集雨措施显著提高降雨的利用效率;集雨措施明显抑制了表层土壤(0-10 cm)的积盐和返盐;在没有持续大雨的情况下,集雨处理的可保持0-40 cm土层盐分变化平稳;集雨处理还抑制了降雨和蒸发对土壤剖面水盐运动的强烈影响。     

基于修正SCS-CN模型集雨垄径流预测

为了探寻半干旱区垄沟集雨种植控制水土流失和增产的机理,利用前2年(2012—2013年)日降雨量、实测径流和修正SCS—CN模型,率定集雨垄的径流模型参数CN、λ和α,然后利用后3年(2014—2016年)日降雨量和实测径流资料检验该模型有效性,预测不同覆盖材料(土壤结皮、生物可降解地膜和塑料地膜)和不同垄宽(30,4...     

坡地打结垄沟集雨对水土流失、紫花苜蓿干草产量和水分利用效率的影响

为寻求半干旱区控制水土流失和提高降水资源利用率的最佳坡地垄沟集雨种植方式,以传统平作为对照,在坡度5°和10°的坡地布置大田试验,研究打结方式(无打结垄和打结垄)对土壤贮水量、小区径流效率、径流量、泥沙流失量、紫花苜蓿干草产量和水分利用效率(WUE)的影响。结果表明:在坡度5°时,与平作相比,无打结垄和打结垄的紫花苜蓿全生育期土壤贮水量分别增加9.3,15.0mm,紫花苜蓿实际干草产量分别提高20.4%,8.9%,WUE分别提高4.78,4.58kg/(hm2·mm),而径流量分别降低21.9%,41.2%,泥沙流失量分别降低80.8%,83.3%。在坡度10°时,与平作相比,无打结垄和打结垄的紫花苜蓿全生育期土壤贮水量分别增加11.2,16.2mm,紫花苜蓿实际干草产量分别提高22.4%,9.0%,WUE分别提高4.89,4.06kg/(hm2·mm),而径流量分别降低24.8%,36.4%,泥沙流失量分别降低74.5%,82.0%。采用平均径流法,坡度5°时,平作、无打结垄和打结垄的小区径流效率分别为11.6%,9.2%,6.7%;坡度10°时,平作、无打结垄和打结垄的小区径流效率分别为14.1%,10.0%,7.8%。就紫花苜蓿全生育期平均值而言,坡度5°的平均土壤贮水量比坡度10°增加4.3mm,坡度5°的净干草产量、实际干草产量和WUE与坡度10°相差不明显。坡度10°的径流量、泥沙流失量和小区径流效率均是坡度5°的1.2倍。无打结垄和打结垄集雨种植具有较好水土保持和增产效果,其中无打结垄增产效果最为明显,打结垄水土保持效果最为明显。