黄土丘陵区第三副区人工牧草SCS-CN值率定研究

径流曲线数法(SCS-CN模型)是估算地表径流的常用方法,可以快速评估不同地表覆盖对降水径流关系的影响。为探讨径流曲线数法在黄土高原地区人工牧草措施下的适用性,提高植被恢复对黄土高原水资源影响的理解,为黄土高原人工牧草地表径流估算提供理论参考,选取黄河水利委员会天水水土保持科学试验站罗玉沟试验场7个径流小区中73场降雨径流事件资料,采用步长法对黄土高原人工牧草标准SCS-CN模型的径流曲线数(CN)和初损率(λ)进行优化率定。结果表明：(1)人工牧草最优λ值为0.15,而对照农田为0.18;(2)不同种类牧草CN值差异不显著,约为79,对照农田CN值为81,表明美国土壤保持局推荐的CN值对黄土高原人工牧草径流计算具有适用性,但λ值需根据实际情况进行优化率定;(3)根据前期土壤湿度情况修正S值,模拟效果较为理想,修正后的SCS-CN模型适用于黄土高原半干旱人工牧草地区。     

Research on the SCS-CN initial abstraction ratio using rainfall-runoff event analysis in the Three Gorges Area,China

The Soil Conservation Service Curve Number (SCS-CN) method is widely used for predicting direct runoff from rainfall. The ratio of initial abstraction (Ia) to maximum potential retention (S) was assumed in its original development to be equal to 0.2 in SCS-CN method. The constant initial abstraction ratio is the most ambiguous assumption and requires considerable refinement. The objectives of this study were (1) to determine the initial abstraction ratio, in an experimental watershed in the Three Gorges Area of China, by analyzing measured rainfall-runoff events; (2) to compare the performance of the traditional and modified Ia/S values with observed rainfall-runoff data. The dataset consisted of 6 years of rainfall and runoff measurements from the experimental watershed. The results indicated that the Ia/S values, using event rainfall-runoff data, varied from 0.010 to 0.154, with a median of 0.048. The average initial abstraction ratio of the watershed was equal to 0.053. The standard SCS-CN method underestimates large runoff events, yielded a slope of the regression line of 0.559 and an intercept of 0.301. The modified Ia/S value was about 0.05 that better predicted runoff depths with an R² of 0.804 and a linear regression slope of 0.834. It also improved model efficiency coefficient (E) to 0.768 compared with 0.482 for traditional Ia/S value. This Ia/S-adjusted SCS-CN method appears to be better appropriate for runoff prediction in the Three Gorges Area of China.     

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。     

密云水库上游流域径流曲线模型的参数修订

为探讨同时率定CN值和初损率2个参数得到的模拟结果是否比单独率定一个参数更为理想,且在不同土地利用类型下SCS-CN模型是否均适用,选取了密云水库上游石匣小流域为研究区域,根据石匣小流域坡面试验小区2006—2010年实测降雨-径流数据和SCS-CN模型的计算公式,在0.05~0.40范围内,等间隔选取8个不同的初损率值,并利用算术平均值法反推各初损率值条件下对应的CN值,以纳什效率系数为SCS-CN模型的适用性评价参数,确定裸地、耕地、草地和林地4种不同土地利用类型下模拟效果最佳的CN值与初损率,最后对4种不同土地利用类型下的SCS-CN模型进行了适用性评价。结果表明:(1)4种不同土地利用类型条件下,当初损率为0.05时纳什效率系数值最高,分别为裸地(0.75)、耕地(0.48)、草地(-1.11)、林地(-0.24);(2)在石匣小流域内利用SCS-CN模型对该研究区域的径流值进行预测时,裸地条件下的CN1值为86,耕地条件下的CN1值为74,草地条件下的CN1值为58,林地条件下的CN1值为63,4种不同土地利用类型的初损率取值均为0.05;(3)通过同时率定2个参数可以使得SCS-CN模型的模拟效果得到一定的提高;(4)在石匣小流域内,SCS-CN模型在裸地和耕地条件下可以较好地模拟地表径流,但草地和林地条件下其模拟结果不理想。     

黄土高原旱作农区径流场修建与集水效率研究

讨论了目前黄土高原旱作地区的道路、混凝土、庭院、原土夯实、塑料棚膜等主要径流场处理技术及其有关材质的产流效率,并提出了需解决的几个问题。     

神府矿区水资源利用与保护及其调控对策

神府矿区生态环境脆弱,水资源是制约煤田开发、经济发展和生态建设的重要因素.文章在已有研究的基础上,就矿区水资源各组成部分和相互转化的时空特征进行了分析,指出采煤塌陷对地下水的破坏和用水需求的较快增长等原因使得水资源供需矛盾更加突出.建议修建水利工程、节约用水,有效保护和合理利用好水资源,走可持续发展之路.     

雷州半岛水资源可持续利用评价的研究

将影响水资源可持续开发利用的主要评价指标组成模糊物元,同时各开发利用阶段作为物元的对象,以各项评价指标及其相应的模糊量值构造复合模糊物元,运用层级分析法（AHP）确定各评价指标的权重,最后计算其欧化距离相似贴近度。通过雷州半岛水资源可持续开发利用评价验证了该分析方法在水资源可持续开发利用评价上的科学性和有效性。     

蔡家川流域降雨-径流关系及水量平衡分析

以晋西黄土区蔡家川流域为研究对象,利用该流域2004—2009年的降雨径流实测数据,采用多重比较和回归分析等统计方法,对降雨—径流关系及水量平衡进行了研究。结果表明,流域年耗水量占年降雨量的比例高达90%以上,是水循环过程中的重要支出项;流域年径流系数只有1.60%～2.66%;场降雨条件下径流量和洪峰流量随雨量P和最大60min雨强I60的量级具有明显的跳跃式变化,当P≥30mm时,径流量、洪峰流量分别是0～10mm雨量级的8.31,6.52倍,当I60≥20mm/h时,径流量、洪峰流量分别是0～10mm/h雨强级的3.35,16.87倍;对不同雨型下径流量、洪峰流量与降雨指标进行多元回归分析后得出,短历时高雨强的A型雨下雨强对洪峰流量的贡献率(47.12%)大于历时较长且雨强较大的B型雨(44.62%)和长历时低雨强的C型雨(32.51%),C型雨下雨量对径流量的贡献率(28.5%)大于A型雨(26.69%)和B型雨(3.15%)。     

模糊物元模型在新疆农业水资源可持续利用评价中的应用

在模糊物元分析的基础上,结合欧氏贴近度的概念,提出了基于欧氏贴近度的模糊物元分析方法。在对区域水资源可持续利用进行综合评价时,把各地区各开发利用阶段作为物元的事物,以它们的各项评价指标及其相应的模糊量值构造复合模糊物元,通过计算与标准模糊物元之间的欧氏贴近度,并采用层次分析法计算各评价指标的权重,实现对各地区水资源可持续利用的综合评价与排序。该模型被应用到新疆农业水资源可持续综合评价中,取得了较好的效果,对新疆水资源的开发具有重要的指导意义。     

粗质地土壤坡度和前期含水量对土壤侵蚀的影响

利用野外模拟降雨试验,研究了粗质地土壤裸地和苜蓿地在不同坡度(5°,15°,25°)、不同前期含水量(低、中、高)条件下坡面降雨产流、产沙的过程及其特征,以此探究该区退耕还草效益。结果表明:3种坡度条件下裸地和苜蓿地的产流过程在不同前期含水量下均为先增大后趋于稳定,不同坡度之间的径流量差异不显著,但泥沙流失量随着坡度的增大而显著增加,在降雨过程中先增大达到峰值趋于稳定波动,裸地的波动幅度大于苜蓿地。2种处理的前期含水量对径流量以及平均入渗率的影响均达显著水平,裸地在相同的坡度下,前期含水量由低水平增加到中水平、低水平增加到高水平,径流量分别增加38.2%~52.8%,39.7%~42.8%,苜蓿地径流量分别增加27.3%~77.8%,45.5%~91.1%。坡度对泥沙流失量及含沙率影响显著,在相同的前期含水量下,裸地由5°增加到15°,15°增加到25°的泥沙流失量分别增加96.3%~268.7%,6.9%~40.3%,苜蓿地的泥沙流失量分别增加81.1%~384.2%,61.7%~169.9%。在相同坡度和前期含水量下,苜蓿地的径流量和泥沙流失量均显著低于裸地。研究结果表明粗质地土壤前期含水量和坡度显著影响坡地土壤侵蚀过程和总量,植被不但因为冠层拦截而减少径流,而且因为耗水量增加,降低了土壤前期含水量而减水减沙。