三峡库区森林植被坡面产流特性

以重庆缙云山4种不同植被类型坡面为研究对象,对2002年降雨和地表产流实测值进行对比分析,结果表明三峡库区4种坡面在相同的降雨条件下,产流量依次为：混交林地（65.18 mm）〉毛竹林地（64.72 mm）〉灌木林地（30.52 mm）〉阔叶林（18.71 mm）,并且产流量集中分布在4-9月份,阔叶林这一时期的产流量所占比例76.84%,为4种植被类型坡面中最低,表明阔叶林相对于其它坡面在调节径流方面的作用最大;地表特性各因素与产流量间的灰关联度大小依次为：土层厚度〉枯落物量〉林份郁闭度〉坡度,地表特性各因素对产流量的影响均较大,其中土层厚度对产流量的影响最大,而坡度对产流量的影响最小;产流量与降雨量都表现出了较好的线性相关关关系,且土层厚度直接影响着起始产流雨量。     

森林与坡面产流研究

20世纪以来，森林与坡面产流的研究取得长足进展，尤其是在我国研究得比较深入与广泛。观测实验仍然占绝对优势，径流小区实验仍是最广泛采用的方法。森林对坡面产流机制、坡面流态、产流量、产流过程、产流I临界值、地表径流与地下径流分割都有影响，以及森林枯落物层对径流都有重要影响。同时，坡面产流模型在森林水文学领域得到了应用。     

文献三峡库区森林植被林地枯落物现存量及其持水能力

 基于三峡库区森林资源2类清查数据,结合森林植被林地枯落物现存量样地调查及浸泡实验,建立关于浸泡时间的持水量和吸水速率系列预测模型,对库区主要森林植被类型林地枯落物现存量及持水特性进行研究。结果表明:1)三峡库区不同植被类型林地枯落物现存量在一些类型间存在显著差异——杉木林林地枯落物现存量最高,达到11.610 t/hm²;柏木林枯落物现存量最低,仅为3.948t/hm²。2)不同森林植被类型林地枯落物的含水率竹林最高,达到182.9%,柏木林枯落物含水率最低,仅为32.2%。3)所有森林植被类型林地枯落物持水量均随浸泡时间的延长而增大,24h后增加速度急剧下降,48h后基本达到饱和;竹林枯落物的饱和持水量最高,达到自身质量的3.367倍,灌木林最低,为2.089倍。4)不同森林植被类型林地枯落物在前2h内吸水速度最大,类型间差别也较大,之后急剧下降,20 h后类型间吸水速度趋向一致,48h后基本不再吸收水分。5)三峡库区不同森林植被林地枯落物现存量干质量总量为2 048万5 668 t,枯落物对单场次降水的潜在持水总量为4 695万3 451t,现实饱和持水总量为3 291万7 480t。单位面积林地枯落物潜在持水量和现实饱和持水量的空间分布体现"东高西低,南高北低"的特征。研究结果可为科学评价森林植被水源涵养功能奠定基础,也可为三峡库区林业生态工程规划与建设提供理论依据。     

不同放牧条件下坡面初始产流时间和径流流速变化特征

[目的]研究不同降雨强度下植被覆盖度和坡度对我国北方典型草地坡面产流的影响,以期进一步丰富我国有关北方典型干旱半干旱草原的水土保持研究理论,为合理配置草原资源提供理论及实际参考依据。[方法]研究基于野外人工模拟降雨试验的方法,分析了不同雨强下初始产流时间与植被盖度和坡度的相关规律,以及不同放牧条件下坡面径流流速的变化规律,建立了初始产流时间与植被盖度和坡度以及坡面流速与植被盖度和坡度的多元回归模型。[结果]雨强为1.5 mm/min时,3个坡度4°,9°,14°坡面的初始产流时间相比裸地,放牧条件下分别增加了1.23,1.39,1.30倍,围封条件下分别增加了2.02,2.03,1.38倍。整个模拟降雨的坡面径流流速变化范围0.05～0.3 m/s,围封状态下,坡面流速仅是放牧条件下的63%～68%。[结论]植被盖度和坡度对初始产流时间的影响较为显著,在其他条件相同的情况下,初始产流时间随着雨强或坡度的增大均减短,随着植被盖度的增加而明显延长。在其他条件相同的情况下,雨强或坡度越大,坡面流速越大;植被盖度越大,坡面流速越小,产流总量与之规律相同。     

三峡库区主要森林植被类型土壤渗透性能研究

对三峡库区11种主要森林植被类型114块临时样地土壤渗透指标及物理性质进行测定和比较。结果表明：（1）各森林植被类型林地A层土壤渗透速率和孔隙度均高于B层,土壤渗透速率与土壤孔隙度之间存在显著相关关系。（2）不同森林植被类型林地各层次土壤稳渗速率存在差异。常绿阔叶林地各层土壤的稳渗速率最高,A、B层分别达到8.72 mm/min,8.52 mm/min,其后依次为杉木林、针叶混交林等,马尾松林最低,A、B层分别仅为2.22 mm/min和1.13 mm/min。（3）不同土壤种类的相同层次土壤稳渗速率存在显著差异,紫色土稳渗速率最高,A,B层分别为6.48 mm/min,3.25 mm/min,其后为山地棕壤、山地黄棕壤,最低为山地黄壤,其A、B层稳渗速率分别为1.98 mm/min,1.65 mm/min。（4）砂土A、B层均具有最高的非毛管孔隙,分别达到10.54%,8.28%,其稳渗速率均为最高,A、B层稳渗速率分别为7.16 mm/min,5.66 mm/min,显著高于其他质地土壤。（5）森林土壤的渗透特性和孔隙度受植被、土壤种类及质地等多种因素的影响,建立了利用多指标进行林地土壤渗透速度和孔隙度预测的多元线性模型。研究结果可为探讨森林对流域水文过程的调节机制及科学评价三峡库区森林植被水源涵养功能奠定基础。     

三峡库区主要森林植被类型土壤渗透性能研究

对三峡库区11种主要森林植被类型114块临时样地土壤渗透指标及物理性质进行测定和比较。结果表明:(1)各森林植被类型林地A层土壤渗透速率和孔隙度均高于B层,土壤渗透速率与土壤孔隙度之间存在显著相关关系。(2)不同森林植被类型林地各层次土壤稳渗速率存在差异。常绿阔叶林地各层土壤的稳渗速率最高,A、B层分别达到8.72 mm/min,8.52 mm/min,其后依次为杉木林、针叶混交林等,马尾松林最低,A、B层分别仅为2.22 mm/min和1.13 mm/min。(3)不同土壤种类的相同层次土壤稳渗速率存在显著差异,紫色土稳渗速率最高,A,B层分别为6.48 mm/min,3.25 mm/min,其后为山地棕壤、山地黄棕壤,最低为山地黄壤,其A、B层稳渗速率分别为1.98 mm/min,1.65 mm/min。(4)砂土A、B层均具有最高的非毛管孔隙,分别达到10.54%,8.28%,其稳渗速率均为最高,A、B层稳渗速率分别为7.16 mm/min,5.66 mm/min,显著高于其他质地土壤。(5)森林土壤的渗透特性和孔隙度受植被、土壤种类及质地等多种因素的影响,建立了利用多指标进行林地土壤渗透速度和孔隙度预测的多元线性模型。研究结果可为探讨森林对流域水文过程的调节机制及科学评价三峡库区森林植被水源涵养功能奠定基础。     

三峡库区降雨特征和林草覆被格局对坡面水沙产出的影响

[目的] 为探析三峡库区降雨特征和林草覆被格局对坡面水沙产出的影响,适应人地矛盾突出和乡村特色产业发展对林下土地资源优化利用提出的新需求。[方法] 以三峡库区典型退耕林地为研究对象,设置林下全坡草本覆盖格局(QF)、上坡裸地+下坡草本覆盖格局(XF)、等高横坡草本条带覆盖格局(TF)、全坡无草本覆盖格局(WF)4种林草覆被的径流小区,开展24场侵蚀性降雨事件的坡面产流产沙野外观测,辨识降雨特征和林草覆被格局对坡面产水产沙的影响。[结果] (1)24场侵蚀性降雨分为A雨型(雨量小、强度较大、历时短)、B雨型(雨量大、强度大、历时短)和C雨型(雨量小、强度小、历时长)3类。A雨型发生频率最高,为45.83%,B雨型累积降雨量最大,占总降雨量的63.44%。(2)4种林草覆被格局的累积径流深和累积侵蚀量总体呈现QF＜XF＜TF＜WF;径流深和侵蚀量峰值均发生于B雨型,其产流量相比于A雨型增加337.74%~410.32%,产沙量增加283.47%~504.58%。(3)WF径流深和侵蚀量占比为75.75%和98.51%,XF、TF分别占12.20%和1.08%,7.28%和0.34%。与WF相比,XF和TF的径流减少84.18%和75.85%,产沙减少96.99%和93.30%。[结论] 对比不同林草覆被格局的坡面水沙产出,上坡耕种+下坡草本覆盖、条带耕种+等高植物篱的林下适度利用可兼顾林地调水保土和林下生态种植的功能,为三峡库区生态修复与林下土地资源优化利用提供理论依据。     

三峡库区长江防护林模式的研究

鄂西三峡地区包括秭归、兴山、巴东、夷陵四县(区)。在推广、应用、转化“鄂西山地长江上干流生态经济型防护林体系营建技术研究”科技成果的基础上,通过对坡度的调查,结合气候带、立地条件等因子,划分防护林类型,建立了4种防护林模式类别,11个防护林模式类型,33个模式种类,总结出33个模式种类的关键技术,找出了模式的规律性。     

三峡库区端坊溪小流域的森林水文效益

 三峡库区的森林水文作用,对于长江三峡水利枢纽工程的安全运行和效益发挥具有重要意义,对于改善和维持三峡库区的生态环境具有重要作用。根据1992— 2000年实测降雨、径流等观测资料,分析了三峡库区端坊溪小流域森林的林冠截留作用、林地枯落物的水文作用及森林覆盖率与土壤容重、土壤孔隙和小流域径流的关系。结果表明:三峡库区端坊溪小流域不同树种枝条基部直径与枝叶质量呈线性正相关,不同树种枝叶容水量与枝叶质量呈线性正相关,不同森林类型在场降雨中,林冠截留量为0.38～8.78mm,截留率为10.27%～49.48%,林冠截留量与降雨量呈幂函数关系;随着森林覆盖率的增加,林地的土壤容重减少,总孔隙度增加;主要森林类型中,针阔混交林林地枯落物的饱和持水量最大,端坊溪小流域枯落物层截留量可达到降水量的2.8%～6.3%;小流域径流量与同期降水量呈线性正相关。端坊溪小流域森林覆盖率每增加1%,小流域汛期径流深减少6.95mm。     

三峡库区典型流域降雨变化与径流的关系研究

根据8年的降雨、径流定位、半定位观测,分析了三峡库区典型流域的降雨、径流变化及降雨对径流的影响。结果表明,端坊溪小流域年均降雨量为1266．4mm,年均径流量为511．29mm;年降雨量离差系数为0．159,降雨日数离差系数为0．128,年径流量、汛期径流量、枯水期径流量离差系数分别为0．292,0．333,0．283;端坊溪小流域降雨年际变化是影响径流年际变化的主要因素。     

三峡库区坡耕地不同施肥水平与耕作模式径流泥沙流失规律

为有效防治坡地水土流失,减轻农业面源污染,以原位径流小区长期（2010—2012年）观测试验为基础,以“冬小麦—夏玉米”种植模式为研究对象,设置对照（T0）、常规（T1）、优化（T2）、增量（T3）、横坡垄作（T4）5个处理,分析了三峡库区紫色土坡耕地不同施肥水平与耕作模式下径流泥沙流失规律及其对降雨的响应。研究发现:（1） 各处理5月份的径流量占观测时段内总径流量的16.39%～21.96%,侵蚀量占观测时段内总侵蚀量的12.53%～25.56%,产生侵蚀性降雨的最小降雨量为20.5 mm。（2） 不同施肥与耕作模式下降雨量与径流量、侵蚀量均呈y=ax+b（a > 0）的线性关系;通径分析表明,侵蚀量的变化是径流量直接作用的结果,施肥对土壤侵蚀及产流的影响是通过改变土壤理化性质和作物地面覆盖度而实现的。（3） 不同施肥水平与耕作模式下径流总量与侵蚀总量的变化趋势一致,在不同施肥水平下径流总量与侵蚀总量均表现出:T0 > T1 > T3 > T2,不同耕作模式下径流总量与侵蚀总量均表现出:T2 > T4。横坡耕作和优化施肥模式能够更有效地减少地表径流,降低土壤侵蚀量,是三峡库区防治坡耕地水土流失的有效途径。     

三峡库区典型小流域降雨因子对产流的影响分析

以三峡库区万州区陈家沟的2条支沟为研究对象,通过选取十几场典型次降雨和相对应的次洪水资料,首先对径流资料进行洪水场次的划分,然后采用灰色关联分析法和相关关系法分析了陈家沟2条支沟的径流深度和洪峰流量分别对降雨特征因子的响应。结果表明,(1)通过关联度排序,径流深度的主导因素是降雨量P和复合因子PI(即降雨量和平均降雨强度的复合因子);(2)对比2条邻近支沟的关联度排序,降雨特征因子对径流深度、洪峰流量的灰关联度不完全相同,但降雨特征因子对径流深度、洪峰流量的影响也具有一些共同的趋势,峰值降雨强度(I60)和降雨量的共同作用对三峡库区丘陵区的径流量的大小影响较明显,复合因子PI对洪峰流量的贡献较大。     

喀斯特地区不同降雨和植被覆盖的坡面产流产沙特征

[目的]分析不同降雨类型下的径流和产沙量特征,及其在不同植被覆盖类型和植被覆盖度下的响应,为喀斯特地区黄壤坡面在不同降雨和植被覆盖条件下的产流和产沙量动态特征研究提供理论基础。[方法]以贵州省黔南州龙里县羊鸡冲小流域2014—2018年径流小区实测数据为基础,基于均值分类的方法,将研究区降雨类型划分为4类,对各指标进行相关性分析、回归模型模拟以及指数函数分析。[结果]不同降雨对研究区产流产沙的影响程度不同,不同植被覆盖类型下降雨特征对产流产沙的影响存在明显的差异。总体上A型降雨(极强雨强,极大降雨量、中等降雨历时的低频次降雨事件)更容易造成侵蚀性危害,该条件下坡面产流和产沙量之间显著相关,并且经果林表现出极好的水土保持效果;B型降雨(强雨强,中等降雨量、短降雨历时的高频次降雨事件)为该地区主要降雨类型;在4种降雨条件下,混交林的水土保持效果优于其他植被覆盖类型。产沙量与雨强、径流深正相关,和植被覆盖度负相关,对产沙量的影响为:径流深平均雨强植被覆盖度。当植被覆盖度到达80%左右,其削减径流以及减沙的效果处于稳定的状态。[结论]在降雨一定的前提下,植被是影响坡面产沙量的关键因子。对于喀斯特地区黄壤坡面而言,增加地表覆盖度是减少产沙量的基础,也是防治水土流失的一项重要举措。