紫色土坡耕地径流特征试验研究

通过具有壤中流观测功能的径流小区的定位观测,结合人工降雨模拟试验,对常规施肥条件下紫色土坡耕地径流特征、过程及影响因素进行长期监测。结果表明:(1)紫色土坡耕地地表径流过程呈多峰特征,受瞬时雨强的影响明显;而壤中流过程则表现出明显的单峰、产流时间滞后、持续时间长等特点;(2)玉米灌浆成熟-收割期径流量明显高于其它生育期,地表径流、壤中流径流量分别为(65.06±5.94)mm,(86.36±3.27)mm,分别占3年地表径流、壤中流年均径流量的67.92%,79.82%;(3)坡耕地地表径流和壤中流径流量与降雨量的相关性显著,但与降雨强度的相关性不显著。坡耕地地表径流系数随坡度的增加而增加,而壤中流径流系数随坡度的增加而明显降低。(4)坡耕地径流分配特征明显。3年地表径流年平均径流量为95.78 mm,壤中流平均流量为108.19mm,分别占总径流量的46.96%,53.05%。     

滇中高原山地4种人工群落径流量和土壤流失量的研究

基于连续5年的定位观测,研究了滇中高原4种典型人工群落的径流与侵蚀特征。结果表明:区域降雨量的季节分配不均,湿季(6~10月)降雨量占全年的86.64%,降雨量主要由大于10 mm以上的降雨带来,且降雨强度大部分小于5 mm/h。与荒地相比,林地的水土保持效益显著。试验小流域的地表径流量与降水量密切相关,土壤流失量主要决定于地表径流量,其次是降水量。     

自然降水条件下煤矸石坡土壤含水量及径流变化

为了防止矸石山水土流失,促进煤矿废弃地植被恢复,对自然降水条件下煤矸石坡面含水量及径流变化进行观测,研究降水量及风化年限对煤矸石坡面各层含水量及产流量的影响.结果表明:1)在小雨(＜10 mm/d)条件下,煤矸石坡地表、地下径流量接近;在中雨(≥10 mm/d,＜25 mm/d)及大雨(≥25 mm/d)条件下,降雨主要以地下径流的形式流失.在小雨情况下,煤矸石坡产生的地表径流、地下径流量均较少;中雨的发生频率和累计降水量最高,累计产生的地表径流量最高;大雨发生频率最低,累计产生的地下径流量和总径流量最高.2)地表径流量与降水量显著正相关,地下径流量与最大降雨强度、平均降雨强度显著正相关.3)由于风化程度增加,与2013年相比,2014年次小雨产生的地表径流、地下径流和总径流分别降低50％、100％、80％,次中雨产生的地表径流、地下径流和总径流分别降低88％、82％、97％.4)煤矸石具有一定的蓄水能力,20 ～ 30 cm含水量最高.随着风化程度增加,10 ～ 30 cm含水量增加.尽管10 cm风化程度高,但是由于表层蒸发,含水量较低.5)由于煤矸石颗粒粗大、渗透性强,在小雨、中雨、大雨条件下,矸石坡产生的地表径流量均小于土坡,分别为土坡的4％、26％、19％.     

太行山小流域降雨—径流关系及其过程的研究

观测了水源区的太行山小流域径流及降雨过程 ,分析了径流与降雨的关系。结果表明 ,流域降雨季节性变化很大 ,主要集中于 6～ 9月 ,总量达 3 89.2 mm ,占 86.5 % ,11月到翌年 5月仅 60 .75 mm。在旱季 ,流域径流量逐渐下降 ,11月到翌年 5月底减少 0 .0 0 2 3 m3/ s,此期降雨次数和量较少 ,径流量持续下降 ,11月至翌年 3月由于植物叶片枯落 ,浅层土壤水经长时间蒸发后对深层裂隙水无明显影响 ,径流量较稳定 ,进入生长季后 ,流量近至枯竭。雨季降雨是流域径流的主要来源 ,当降雨量小于 5 0 mm时 ,降雨对径流的影响很小。连续暴雨使径流迅速形成洪峰 ,在平均雨强达到 2 8.91mm / h后 ,4 h径流量达最大值 0 .90 5 m3/ s,此期径流量与累积降雨量呈极显著的线性正相关。但洪峰仅持续 1～ 2 h,后期 5 7.3 m m的降雨量并未再次引起洪峰。     

喀斯特裸坡地径流对降雨强度与坡度的响应

为探究喀斯特裸坡坡面在不同降雨强度与坡度组合下径流过程及其径流总量特征。将表层岩溶带中孔(裂)隙视为可透水的"筛孔",设定地下"二元"结构中孔(裂)隙度(5%)一致的情况下,探索裸坡地在不同降雨强度与坡度组合下地表/地下径流过程与总径流量的特征,并以此为基础揭示降雨强度、坡度对喀斯特坡面水文特征的影响。结果表明:(1)在较小降雨强度条件下(≤30 mm/h),裸坡地表并未出现产流迹象,以地下所产生的径流为主。在中大雨强(≥50 mm/h)条件下,裸坡地地表产流,且在设计降雨30 min时长内其径流过程并未出现规律性变化,而地下径流过程则在不同坡度与雨强下均呈现出先增加后趋于平缓的趋势,且其转折点多居于9～12 min时段内。(2)30 min内裸坡地地下总径流量在15 mm/h降雨强度且坡度为5°,10°,15°,20°这4个坡度条件下变化并不显著(P0.05),而其余降雨强度下地下/地表径流量均随着坡度增加差异显著(P0.05);同时除地下径流量与坡度呈极显著负相关(P0.01)外,其余地表/地下径流均与降雨强度与坡度均呈现出极显著正相关(P0.01);(3)降雨强度为大雨强(90 mm/h)条件下首次出现了地下径流系数0.5的情况,证明大雨强(90 mm/h)条件下存在着临界坡度使得地表与地下径流量相接近。研究成果能够为喀斯特坡地水土流失防治提供参考和合理意见。     

丘陵赤红壤降雨入渗产流模型及其变化特征

在分析南亚热带丘陵赤红壤降雨入渗和产流过程基础上 ,依据田间实测资料 ,建立了丘陵赤红壤降雨入渗产流数学模型 ,分析了南亚热带丘陵赤红壤地表径流的动态变化特征及其影响因素。结果表明 ,丘陵赤红壤区 ,4～ 9月每次降雨产生的径流量变化范围为 0 .2～ 5 1.0 4m m,径流率变化范围为 0 .5 6 %～ 47.5 8% ,10月至次年 3月一般不产生地表径流 ;地表径流量与降雨量拟合关系式为 R0 =0 .0 2 5 9.Pn1 .40 34 ,径流率与土壤表层初始含水量拟合关系式为 R′0 =9.8788W7.770 2 ,而降雨强度对径流量的影响要比降雨量、土壤表层初始含水量小得多。     

典型石漠化地区不同植被类型地表水土流失特征研究

在典型喀斯特石漠化地区广西凌云县设置径流小区,通过对不同植被类型地表径流及养分流失观测与分析,结果表明,喀斯特石漠化地区,在降雨历时短且大雨以上强度的降雨条件下存在地表径流,单次径流系数平均值在1.5%～13.8%之间,年平均径流量为75.86 mm.地表径流量与每次降雨量之间具有显著的相关性,其相关系数在0.896 7～0.947 5之间.不同植被类型间年径流量差异极显著,农耕地产生的年径流量最大,达122.75 mm,灌木林地产生的年径流量最小,达54.08 mm.径流中泥沙浓度整体表现出春秋季浓度高,夏季浓度低的趋势.不同植被类型间的侵蚀模数差异极显著,侵蚀模数平均达到45.88 t/km2·a,属微度侵蚀.耕作加剧了土壤扰动,对土壤流失有显著的影响,农耕地土壤侵蚀模数(98.91 t/km2·a)最大,灌木林地土壤流失量(5.42t/km2·a)最小.径流中全N浓度呈现出随时间而下降的趋势,全P、全K浓度呈现出春秋季高、夏季低的趋势.不同植被类型间流失全N、全P、全K总量差异极显著,植被能够有效减少地表径流及养分的损失,在该地区应该促进植被恢复.     

重庆四面山植被类型对坡面产流的影响

 为研究长江三峡库区植被类型对坡面产流的影响,在重庆四面山布设针阔混交林、阔叶林、楠竹林、灌丛和农耕地5种不同植被类型的标准径流小区。对天然降雨过程和由降雨产生的地表径流进行观测。结果表明:不同植被类型林地地表径流量的平均值,从大到小依次为农地、灌丛、楠竹林、阔叶林和针阔混交林,分别是6·45、4·12、2·91、2·34和1·57mm。3种以乔木为主的林地地表径流量,均小于农地的地表径流量,不同乔木林地地表径流量差异不显著。不同植被类型林地地表径流量与降雨量存在显著的相关关系,与降雨强度也存在极显著的相关关系,并且都表现为多项式或幂函数关系。在同一降雨条件下,不同植被类型林地(包括农地),地表径流变化趋势存在一定差异,且均是农地地表径流量最大。     

长江上游不同植物群落水土保持能力比较

采用连续3年径流小区定位观测数据,对长江上游不同植物群落水土保持能力进行了分析和比较,结果表明:区域降水量季节分配不均,主要集中于5—10月,其降水量占全年降水量的86.48%,主要由大于10 mm的降雨带来,且降雨强度大部分小于5 mm/h。不同植物群落按地表径流量、土壤流失量、径流系数和侵蚀性降雨频次的大小排序均为裸地马桑灌丛云南松林华山松林华山松-旱冬瓜林,产生地表径流的最小降雨量则相反,依次为裸地马桑灌丛云南松林华山松林华山松-旱冬瓜林。说明森林植被能有效截留大气降水,减少地表径流,森林植被中针阔混交林水土保持能力最强,建议植被恢复工程中多营建此类林分。     

夏玉米种植条件下黄壤坡耕地径流及磷素流失特征

为揭示自然降雨条件下夏玉米生育期内黄壤坡耕地径流及磷素流失规律,采用野外径流小区观测试验与室内分析相结合的方法,探讨了自然降雨条件下地表径流、壤中流及其总磷的流失特征。结果表明：(1)顺坡垄作径流量显著高于其余两种耕作措施,其径流量分别为平作和横坡垄作的1.13倍和1.17倍。横坡垄作径流磷素流失总量显著低于其余两种耕作措施,其总磷流失量分别为平作和顺坡垄作的0.79倍和0.75倍。(2)随着玉米生育期的推进,径流量呈增加的变化趋势,表现为成熟期>抽雄期>拔节期、苗期。相较于苗期,成熟期径流量增加了9.35倍,径流磷素流失量增加了12.58倍。(3)地表径流、0—20 cm土层壤中流和20—40 cm土层壤中流量分别占径流总量的78.36%,10.20%,11.44%,其磷素流失量分别占径流磷素流失量的75.10%,9.90%,15.00%。综上,研究区以地表径流为磷素流失的主要途径,且在玉米成熟期达到最大值,横坡垄作措施对于坡面产流及磷素流失具有较好的控制效果。     

黄土高原清水河流域降水-径流的响应关系

宁夏清水河流域地处黄土高原干旱、半干旱地区,选取清水河流域出口泉眼山水文站及气象站1989—2019年逐日径流和降水数据,并通过Chapman-Maxwell法对清水河流域径流时间序列进行基流分割,并将基流分割的结果应用于径流事件的分离,来探究径流事件对降水的响应特征。结果表明：(1)宁夏清水河流域降水量、径流量和基流量整体上均呈现上升趋势,经Mann—Kendall检验未发现突变显著的时间点,日降雨量10 mm以下的降水呈现增加趋势,年内降水主要分布在5—9月,占比达81.72%。(2)基于日径流时间序列,在清水河流域近30年间共分离出58次径流事件。在旱季降水总量与降雨强度显著相关,在土壤湿度和流域内水量存储条件的影响下,干旱时期的径流过程对事件前期降水响应较为敏感;在雨季,降水总量和降水强度是径流量的主要影响因素。(3)土壤水分对径流事件特征的影响具有阈值的变化,当前10天降水量未达5 mm时,峰值流量对其响应敏感。     

不同石漠化程度土地坡面产流特征分析

采用人工模拟降雨试验,研究了不同石漠化程度土地坡面产流特征。结果表明:中度和重度石漠化土地地表径流特征相似,但其与潜在、轻度和极重度石漠化土地差异明显。当雨强小于40 mm/h时,潜在石漠化土地难产生地表径流,当雨强达到55 mm/h,连续降雨34 min其开始产流;当雨强在51～60 mm/h之间时,其径流强度围绕3 mm/h小幅波动,当达到61 mm/h以上时,其径流强度随着降雨时间的延长而增大。轻度石漠化土地产流时间随着雨强的增大而变短,但其径流强度差异不大,介于2～5 mm/h之间。中度和重度石漠化土地地表径流呈现峰谷相间的特点。极重度石漠化土地裂隙、节理极为发育,洼地内多漏斗、落水洞,集流面积小,雨强增大后产生的径流变化幅度不明显。     

漓江上游典型森林群落内外降雨特征研究

2009—2011年,对漓江上游典型森林群落木荷(Schima superba)林内和林外降雨进行了观测,结果表明:试验区降水年内分配极不均匀,干旱与暴雨频发,雨季降水占全年降水的82.39%,旱季降水仅占全年江水的17.61%。2011年生长季节总体表现为极其干旱,但降水总量却高于前几年的平均值,5—6月降水总量占观测期间降水总量的63.59%。单次最大降雨16h达319.8mm,降雨强度达20.0mm/h;超过50mm的日降雨量占观测日降雨总量的65.25%。木荷林内外降雨联系紧密,林内穿透降雨量与林外降雨量存在显著线性相关,但降雨穿透率与林外降雨量及强度之间的关系复杂。在高雨量级或强降雨情况下,林内降雨穿透率大,变异小,小于2.5mm/h的降雨穿透率为60.96%,变异系数为39.81%;大于8.0mm/h的降雨穿透率为72.40%,变异系数为5.64%。本研究为正确认识流域森林生态水文功能,制定有效的水资源调配和水源涵养林管理措施提供科学依据。     

坡面尺度林地植被对地表径流与土壤水分的影响初步研究

通过定位观测以及对两个天然坡面有林地径流场和无林地径流场进行对比,以2003年、2004年实测的降雨、径流数据分析研究区域内降雨特性、地表径流产生的过程和机制,并结合1996～1998年相关数据,初步研究了林地植被对地表径流的影响.结果表明:无论是有林地还是无林地,地表径流系数随降雨量增大而增大.有林地径流系数小于对应的无林地径流系数.植被对地表径流有不同程度的削减作用,径流削减率与降雨量大小并不是单一的线性(递增、递减)关系:当降雨量小于73.04mm时,植被对地表径流系数的削减率随降雨量增加而增加,当降雨量大于73.04mm时,植被对地表径流系数削减率随降雨量增加降低.植被能够削弱地表径流的峰值,延缓峰值出现的时间,使得径流历时加长.植被对地表径流削减率的大小和降雨量大小关系不是单一的线性(递增、递减)关系:当降雨量小于73.04mm时,植被对洪峰的削减率随降雨量增加而增加,当降雨量大于73.04mm时,植被对洪峰的削减率随降雨量增加而呈总体下降趋势.以2004年为例,比较有林地与无林地在三种相同坡位情况下的土壤含水量大小关系,结果:坡上位土壤水分有林地大于无林地,而坡下、坡中无林地土壤水分大于有林地.说明林地植被能够拦蓄、调节径流,起到涵养水源、在空间和时间上合理配置土壤水分、提高生态效益的作用.     

基于蒸渗仪测量的水文要素影响因素分析

降水入渗、地表径流、潜水蒸发等水文要素是研究流域水文及生态环境的重要因素。采用五道沟水文试验站蒸渗仪测量资料,统计分析前期土壤含水量、降水强度、地下水埋深及作物对降水入渗补给、地表径流及潜水蒸发的影响。结果表明:不考虑超渗产流,且在其它条件一致时,前期土壤含水量越大,降水强度越小,入渗补给和地表径流系数越大。无论地表有无作物覆盖,入渗补给、地表径流及潜水蒸发系数均随地下水埋深的增加而减少。降水量小于100mm时,无作物比有作物时的入渗补给系数大;降水量大于100mm时,无作物时的入渗补给系数较小。无作物比有作物时地表径流系数大、潜水蒸发系数小,而潜水蒸发系数的差异在作物生长旺季更为明显。研究成果对淮北地区水土流失治理和生态环境保护具有重要的理论和实际意义。     

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%)。     

密云水库上游流域次降雨坡面产流产沙特征

以北京市密云县石匣小流域为研究区,利用2006-2010年连续5 a的坡面径流试验小区观测资料,运用统计方法,分析了密云水库上游流域的降雨、产流产沙特征以及在不同土地利用和不同坡度条件下,降雨量、降雨强度与产流、产沙之间的关系。结果表明:1)该研究区域水土保持治理措施实施的关键时间为每年的7、8月份,当降雨量大于10 mm时,应注意采取水土保持措施;2)在裸地、耕地和林地条件下,高雨量、中雨强型降雨为导致产流、产沙的主要雨型,在草地条件下,中雨量、高雨强型降雨为导致产流、产沙的主要雨型;3)中雨量高雨强型降雨条件下,林地的减流效益最好,低雨量低雨强型降雨和高雨量中雨强型降雨条件下,耕地的减流效益相对较低,草地和林地的减流效益差异不大;在3种不同雨型条件下,耕地、草地和林地的减沙效益差别不大;4)裸地条件下,降雨量与产流量间的关系更为密切,尤其在14.4°坡面下相关性最高;耕地条件下,产流量与降雨量的相关性较好,产沙量则与降雨强度的相关性较好,11.4°的坡面产流量、产沙量与降雨因子间的相关系数最高;草地条件下,降雨强度与产流量间的关系较为密切;林地条件下,产流量、产沙量与降雨因子间的相关性均不显著。研究结果可为密云水库上游水土保持措施及农业面源污染管理措施的科学实施提供依据。     

西南山区林地空间格局和微地形对坡面地表产流的影响

为明确柏木空间格局和微地形对坡面地表产流的影响,该研究测定了西南山区10个径流小区的柏木空间格局及微地形特征,并观测其降雨和坡面产流过程,利用响应面分析法解析柏木空间格局和微地形对产流特征的影响。结果表明:1)中长历时大雨和中长历时暴雨条件下,地形起伏度、地表粗糙度、径流路径密度、柏木角尺度及柏木密度5个因子均与洪峰流量存在显著相关关系(P0.05);而在短历时暴雨条件下,上述因子均与洪峰流量无显著相关关系;2)中长历时大雨和中长历时暴雨条件下,当柏木空间格局综合指数(V)小于20.5且微地形综合指数(U)小于10.5时,不会对洪峰流量产生显著影响;当U9.0时,在一定范围内V值增加不仅不对洪峰流量起削减作用,反而会起促进作用;当V18,U7.5时,V值增加能够削减洪峰流量,将V值调整至41时,洪峰流量削减幅度可达到84%。该研究可为西南山区坡面植被格局调整与水土流失防治提供理论支撑。