天水站“原型观测”历程及科技贡献

黄委会天水水土保持科学试验站是我国建立最早的水土保持科研机构之一,试验站开展的径流泥沙观测工作已走过了60a的发展历程。自1945年起,先后开展了多项水土流失小区观测、典型小流域径流泥沙观测和中小尺度流域径流泥沙观测试验。至今已积累了丰富的小区、典型小流域及中小尺度流域的降雨、径流、泥沙实测系列资料,为黄土高原丘陵沟壑区第三副区水土流失规律的观测研究提供了重要依据,同时被广泛地应用于城市规划、道路、桥梁、防汛安全等实际工作中,天水水保试验站的“原型观测”,为“三条黄河”建设新理念的建立提供了技术支撑。     

纸坊沟流域近50年水沙特性及其变化研究

为了深入探讨黄土高原沟壑地区小流域水沙运动的基本规律和特点,采用平凉市纸坊沟流域50 a的降水、径流、泥沙观测资料和成果,建立数据库,采取数理统计、矩阵计算、分段对比、相关分析等方法对黄土高原沟壑区典型小流域纸坊沟流域的水沙特性及水土流失特点进行研究,分析了流域降水、径流、泥沙基本特性及其变化特点,特别是三者的变化趋势及其成因,为相近小流域水沙分析和水土流失治理提供一些基础依据。本文从其研究成果中提炼出了纸坊沟流域的水沙特性及其变化趋势和变化成因,以与广大水土保持工作者进一步探讨分析。     

平凉纸坊沟流域水土流失影响因素及其相关关系分析

为了深入探讨黄土高原沟壑地区小流域水沙运动及水土流失规律,采用平凉市纸坊沟流域50a的降水、径流、泥沙观测资料和成果,建立数据库,采取数理统计、矩阵计算、分段对比、相关分析等方法对黄土高原沟壑区典型小流域纸坊沟流域的水沙特性及水土流失特点进行了分析,研究了流域降水、径流、泥沙基本特性及其变化规律和水土流失主要影响因素及其相互关系,建立了流域土壤侵蚀流失量与主要影响因素间的单因子数学模型,为同类地区小流域水土流失状况分析和径流、泥沙及水土流失量估算分析确立了简便方式。该文从其研究成果中提炼出了纸坊沟流域水土流失主要影响因子及其变化对土壤侵蚀流失量减少的影响程度以及土壤侵蚀流失量与主要影响因素间的单因子数学模型。     

黄土高原典型小流域水文观测资料自动化整编系统研发

以黄土丘陵沟壑区第三副区典型小流域罗玉沟、吕二沟、桥子东沟和桥子西沟降雨、径流和泥沙资料为处理对象,运用C#语言、SQL Server数据库技术和数据统计分析技术,开发建立了以数据采集、模型服务和数据发布三个逻辑层为总体框架,包含数据录入、数据查询、数据整编、数据管理和系统管理五大功能模块的针对Windows用户的降雨、径流和泥沙数据处理平台,实现了小流域降雨、径流、泥沙数据的输入、整编、查询、输出等功能。同时,该系统也是一种资料管理、信息查询和成果存贮应用的工具,系统的建成可为黄土高原典型小流域水文观测数据处理与管理的自动化、科学化提供技术支撑。     

因地制宜布置水土保持措施

50年来水土保持梯田建设、坝库建设、林草建设对推动黄土高原的农业生产起了巨大作用。黄土高原的土地利用结构调整应从属于控制黄河泥沙的需要和黄土高原水土保持的需要。水土保持措施只能减轻土壤侵蚀 ,要完全遏止土壤侵蚀很困难 ,控制黄河泥沙是一项长期任务 ,需要水土保持措施和水利措施相结合。研究黄河水沙变化时 ,应同等重视水利水土保持对径流泥沙的影响和径流泥沙的故有变化。     

水蚀区水土保持地面观测资料整编内容与方法

资料整编是水土保持监测的基础性工作.按资料的来源和属性,可将水土保持监测资料分为基础资料、观测资料、调查资料和衍生资料.水蚀区水土保持地面观测主要涉及径流小区和小流域控制站,按监测内容和对象,一般可分为影响因子、径流和泥沙观测资料整编3大类,不同资料整编内容与方法不尽相同,各有侧重.近期,应抓紧制订监测资料整编的技术标准和整编制度,规范整编行为,同时,还应加强技术培训和档案管理,提高水土保持监测资料整编的信息化和现代化水平.     

黄土丘陵沟壑区桥沟小流域水沙变化特征及成因分析

以黄土丘陵沟壑区桥沟典型小流域为原型观测流域,以实测的1986—2020年降水、径流、泥沙资料为依据,采用滑动平均法、双累积曲线法、Mann-Kendall非参数秩次相关检验法,对其水沙变化特征、变化趋势以及影响因素进行了分析。结果表明：在显著性水平α=0.05下,桥沟小流域径流与泥沙在多年变化中均呈明显下降趋势,可划分为3个时期;径流量突变年份为2001年,年平均径流量减少幅度达85%以上,输沙量突变点为2002年,年平均输沙量减少幅度达90%以上,导致桥沟小流域水沙量减少的主要原因是1999年后退耕还林等水土保持措施的实施。     

典型对比小流域降水特征及其对径流泥沙的影响——以南小河沟流域为例

为深入了解黄土高塬沟壑区水土保持对流域径流泥沙的影响机理、特点及规律,基于小流域平行对比观测法,以南小河沟流域中杨家沟、董庄沟小流域为主要研究对象,采用统计学、双累积曲线、统计模拟、综合归因等方法研究了小流域深度治理对流域地表径流的作用和影响。结果表明:经过治理的杨家沟小流域年产流次数、泥沙量均明显减少,蓄水量显著增加,特别是年产流降水量明显小于处于自然恢复状态的董庄沟小流域;杨家沟次径流量变率明显大于董庄沟,即治理使地表径流变化剧烈;治理流域比未治理流域平均洪水历时缩短了21.03 h,即水土流失治理可以缩短小流域洪水历时,减轻水土流失灾害。     

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。     

延河流域水土保持对径流泥沙的影响

 采用Mann-Kendall统计检验方法和Pettitt系列显著性突变点的无参数识别方法分析延河流域径流和泥沙演变趋势及突变点,基于流量历时曲线分析延河流域突变点前后径流和泥沙变化特征,研究了水土保持措施对流域径流和泥沙的影响。结果表明:延河流域径流和输沙量均呈减少趋势,输沙量在1971和1996年有2个显著性的突变点,对于黄土高原丘陵沟壑区,水土保持措施减少河川径流量和输沙量。随着突变点后期水土保持措施力度的加大,水土保持措施拦蓄径流和泥沙的作用逐渐增强。水土保持措施使径流高流量部分减少,常流量和低流量部分增加,表明水土保持措施可削减汛期流量,增补枯季流量。突变点后期输沙量较之变化前期整体呈减少趋势。研究结果可为黄土高原丘陵沟壑区的水土保持和水资源管理工作提供一定参考。