黄土丘陵区深层干化土壤对降雨入渗的响应

在陕北米脂试验站设置了野外10 m地下大型土柱,分别利用BLJW-4小型综合气象观测站、CS650-CR1000自动监测系统对降雨状况和土壤水分状况进行长期连续定位观测,分析黄土丘陵区深层干化土壤对降雨入渗的响应。结果表明:(1)黄土丘陵区降雨可以划分为3种类型:快速蒸发型降雨(P≤13 mm)、缓慢蒸发型降雨(13 mmP26 mm)、入渗主导型降雨(P≥26 mm)。其中快速蒸发型降雨、缓慢蒸发型降雨在裸露地表情况下仅能引发浅层土壤的降雨入渗响应(Z_(rapid)≤30 cm, 30 cmZ_(slow)60 cm),不能对深层干化土壤形成有效的水分补给;而入渗主导型降雨则能够引发深层干化土壤的降雨入渗响应(Z_(infiltration)≥60 cm),能够促进干化土壤得到水分修复。(2)0～90 cm土层为降雨入渗、蒸发循环层,该深度范围土壤受降雨、蒸发作用影响强烈,土壤水分呈现频繁增、减波动;90 cm以下土层为降雨入渗主导层,该深度范围内土壤不再受蒸发作用影响,土壤水分呈增加趋势。(3)入渗主导型降雨年最大入渗深度在140～160 cm,雨后上层土壤水在蒸发作用下69～435 h恢复至雨前水平。裸露地表状况下,多年累积降雨能够促进深层干化土壤产生入渗响应,2014—2019年干化土壤对于自然降雨的入渗响应深度依次为180、220、400、700、900 cm及1 000 cm。     

黑河流域荒漠地区梭梭人工林地土壤水分动态研究

梭梭林地土壤剖面的含水量与裸沙地含水量显著不同 ,裸沙地土壤含水量随深度增加而增加 ,林地在 30～ 12 0cm范围内有较高的含水量 ;林地 0～ 30cm的上层土壤含水量受降雨及蒸发的剧烈影响 ,30～ 2 0 0cm范围内的林地土壤各测量层平均含水量与其标准差有二次函数的关系 ;降雨对每月的 0～ 2 0 0cm的土壤贮水量没有明显的影响 ,说明降雨多数在当月就被蒸散和深层渗漏所消耗 ;认为梭梭人工林这种脆弱生态系统能够在严酷的环境条件下存在 ,其根系对土壤水和地下水有吸水和释水的再分配功能是重要的因素之一     

黄河中游砒砂岩地区皇甫川流域气候变化特征分析

采用 1 961～ 2 0 0 0年连续 40年的逐月气象数据 ,分析黄河中游典型砒砂岩地区-皇甫川流域气候及其变化特征。分析结果表明 :皇甫川流域大陆性气候特点明显 ,降雨主要集中在每年的 6月～ 9月 ,这四个月的降雨量占全年的 76.7% ,形成河川径流的汛期。皇甫川流域年降雨量和汛期降雨量具有明显的减少趋势而且降雨量年际之间的波动很大 ;年均气温具有明显上升趋势 ,近 40年来年均气温升高了 0 .4℃ ;年平均风速总的变化趋势是逐渐降低的。另外 ,皇甫川流域湿度指数总体变化具有降低趋势 ,而温暖指数则是大幅度增高。可见 ,皇甫川流域气候变化具有明显地干和热的趋势。     

农业生产活动对黄土高原丘陵沟壑区坡地土壤水分动态的影响

通过在坡度为20°耕地和荒草坡面对降水、土壤水密集观测,结合模拟降雨实验,从降雨入渗、蒸散发等过程分析讨论了影响黄土高原丘陵沟壑区坡地土壤水分动态的主要因素。结果表明:1)降雨入渗量△S主要受控于雨强和降雨量,坡耕地的入渗量随着雨强增加而衰减的速度快于荒坡,坡耕地有利于中等雨强大雨的下渗,雨强增大时两坡面的降雨转化率逐渐接近,且植被的再分配作用凸显,甚至使短历时暴雨时坡耕地的入渗速度低于荒坡,长历时的大、暴雨或连续降雨利于深层入渗,坡面耕作或在裸地上种植冰草后降雨转化率增约50%;2)7月～10月上旬为土壤水补给期,土壤水分在枯水年及平水年处于负平衡,在丰水年获得补给,最终以蒸散发消耗;3)荒地主要耗水层在20cm,耕地土壤水分活跃层及作物主要耗水层延伸至30cm。总体上,农作物增大蒸散发量、增加土壤水分利用深度,农业生产活动对减少降雨径流、增加土壤水资源量、强化水分小循环有重要作用。     

植被对小流域汇流及侵蚀产沙影响研究

本文从物理概念出发对小流域产汇流及侵蚀产沙过程进行研究,并结合实例分析了流域内森林植被对产汇流和侵蚀产沙的影响。森林植被的调节径流、防治侵蚀的功能体现在各个层面,林冠及下部枯落层可削减雨滴动能;树干及下部枯落层可削减地表径流流速;林地可改善土壤的渗透性,减少地表径流流量;根系可固持土壤,增加抗蚀力。     

典型草原禁牧条件下土壤水分对降雨模式的响应

通过在锡林郭勒草原设置禁牧和放牧试验点,对气象、植被、土壤要素和5 cm、10 cm、15 cm、30 cm层土壤水分进行监测分析,揭示典型草原禁牧条件下降雨和土壤水分的变化及转化规律,结果表明:禁牧3 a后土壤垂向异质性增强,降雨过程中各土层土壤含水量差异显著,放牧区则相反;土壤水分对降雨响应的滞后时间随土层深度增加而增加,相对于禁牧区,放牧区浅层土壤(5 cm、10 cm)持水性能较弱,入渗完成用时较短;5 mm以下的降雨对禁牧和放牧区土壤水分均无明显补给作用,当降雨连续均匀且强度不超过5 mm·h~(-1)时最有利于入渗,放牧区入渗深度达到15 cm和30 cm层分别需要7.9 mm和大于25 mm的降雨,而禁牧区大于5 mm的降雨就可以入渗到30cm土层;强度5～6 mm·h~(-1)的独立降雨只能入渗到表层土壤中(5 cm),强度大于15 mm·h~(-1)的降雨在禁牧区能通过大孔隙快速入渗到30 cm及更深层土壤,放牧区则表层入渗较快(0～5 cm),深层入渗较慢,会形成地表径流甚至洪水灾害。该研究的结果可以为草地生态水文过程研究和制定合理的放牧政策提供参考。     

黑河流域地区梭梭人工林地土壤水分动态研究

梭梭林地土壤剖面的含水量与裸沙地含水量显著不同，裸沙地土壤含水量随深度增加而增加，林地在30-120cm范围内有较高的含水量；林地0-30cm的上层土壤含水量受降雨及蒸发的剧烈影响，30-20cm范围内的林地土壤各测量层平均含水量与其标准差有二次函数的关系；降雨对每月的0-200cm的土壤贮水量没有明显的影响，说明降雨多数在当月就被蒸散和深层渗漏所消耗；认为梭梭人工林这种脆弱生态系统能够在严酷的环境条件下存在，其根系对土壤水和地下水有吸收和释水的再分配功能是重要的因素之一。     

内蒙孪井灌区地下水补给及水资源优化配置研究

系统分析了内蒙孪井灌区的水文地质条件和包气带水文地质特征,对地下潜水深埋区降雨(灌溉)入渗补给的滞后性进行了分析,估算出了孪井灌区降雨(灌溉)入渗补给的滞后时间;建立水资源优化配置模型,利用GAMS软件优化种植结构,减小整个灌区的灌溉入渗量;最后利用VisualMODFLOW软件预报了现状灌溉和优化灌溉条件下的地下水水位。研究表明:深厚包气带对降雨(灌溉)入渗补给具有明显的滞后分配作用,孪井灌区岩性下的入渗补给滞后时间约为240-360d;实行水资源优化配置后,由于灌溉入渗量减小,水位上升幅度明显减小,减缓了土壤盐渍化的发展进度,但是仍然存在土壤次生盐渍化问题,必须改变现行灌水方式或者采取适宜工程措施加以防治。     

拖拉机轮胎压实对土壤水分入渗与地表径流的影响

在免耕覆盖地上,采用人工模拟降雨试验研究了拖拉机轮胎压实对土壤水分入渗和地表径流的影响。结果表明,轮胎压实能够破坏土壤结构,使土壤容重增大,降低入渗性能,机器越重,压实影响的深度越大。小拖拉机的压实主要在１０ｃｍ以内,而中型拖拉机的压实可达到２０ｃｍ以上。两种机型都使０ｃｍ～１０ｃｍ土壤的容重显著增加,入渗量及入浸率明显降低,但二者之间无明显差别,说明表层土壤的孔隙结构对水分入浸起着决定性作用,小拖拉机压实对水分入渗的影响不容忽视。     

黄土坡面不同土地利用下的降雨入渗模拟与数值计算

本文基于修正的Green-Ampt方程,给出了改进的Green-Ampt模型在黄土坡面变雨强条件下入渗过程方程与数值求解的算法,结合黄土高原纸坊沟小流域实测土壤数据,借助计算教学和计算机编程,建立了变雨强降雨入渗过程软件系统,从软件系统运行结果中分析了坡耕地、草地和林地的入渗量和入渗率变化情况,以及土壤初始含水率和饱和导水率对草地和林地入渗的影响.结果表明:相同降雨情况下,林地入渗量是草地的2倍,是农地的3倍;不同土地利用下土壤入渗率变化与入渗量类同;草地入渗率对土壤初始含水率变化比较敏感,林地入渗率对土壤饱和导水率变化比较敏感.     

窟野河洪水特性及变化趋势分析

根据窟野河流域把口站温家川站1954～1990年和2006、2008年的洪水记录,运用不同洪水发生频次比较法和流量水位关系分析法等方法,分析了该流域洪水的年际变化特征和变化趋势以及年内变化特征,得出窟野河流域的暴雨洪水年际变化大,从洪水频次变化和最大洪峰流量变化可以看出,窟野河流域80年代以前洪峰流量大,洪水发生次数较多,80年代以后洪峰流量急剧减小,2008年的最大洪峰流量仅有89.9m3/s,创历史最低。显然,最大洪峰流量自上世纪80年代初开始趋于变小;而年内洪水主要发生在7～9月,与降水量分配一致。研究区最大洪水流量的变小趋势主要受汛期降水量的减小和人类水土保持活动的影响。温家川站最大洪水的流量-水位过程线主要有逆时针环、顺时针环、单一线型和"8"字形四类单一关系。逆时针环线的出现几率最大,可能受制于高含沙水流、流域地形特性和地貌组成单元等因素。     

大青山不同植被土壤物理特征及有效水的研究

在2007年,本文采用环刀法和烘干恒重法对大青山不同植被类型土壤物理特性和旱、雨季土壤含水量进行了研究。结果表明:林地土壤物理特性明显好于荒草坡,白桦天然次生林要好于人工林;土壤旱雨季的含水量的变化与各时期内土壤有效水的排序有很大的不同,旱季土壤含水量大小排序为落叶松人工林、白桦天然次生林、灌木林、油松人工林、荒草坡,而土壤水分的有效性排序为落叶松人工林、荒草坡、白桦天然次生林、油松人工林、灌木林。在雨季的时候有林地的贮水能力要好于荒草坡和灌木林,雨季土壤含水量于其土壤理化性质排序一致,并且有显著的相关性,在土壤有效水和含水量方面降雨对油松和荒草坡的水分变化影响最大。     

胶东半岛大沽河流域径流变化特征

大沽河是胶东半岛最大的河流,被称为青岛市的“母亲河”,近年来受气候变化与人类活动的共同影响,河川径流量急剧减少,河道断流形势严峻。基于1964-2008年大沽河3个水文站点（南村、产芝水库和尹府水库）的径流资料以及青岛气象站点的气象资料,初步探讨了大沽河流域径流的年际年内特征、变化趋势及其原因。结果表明：大沽河年径流存在明显的年代际特征,45 a间有一定下降趋势,特别是20世纪80年代以来,南村站河道常出现全年断流现象;3个水文站均于60年代初发生了突变,而且尹府水库站的年径流还存在显著的准4 a的变化周期;南村站径流的季节特征及变化趋势均比较显著,年径流量的89.8%集中在汛期,汛期径流量及各月径流（除8-9月）在45 a间均呈显著下降趋势,非汛期径流变化趋势虽不明显,但其径流量自80年代以来大多年份为0;相对而言,产芝水库和尹府水库站径流的季节差异及趋势相对较小;由基准期（1964-1980年）到变化期（1981-2008年）,降水变化与人类活动分别导致年径流量减少的比例为52.38%和47.62%,说明两者对径流的减少作用均比较显著,而且在全球气候变化的背景下,人类活动进一步加剧了径流的减少,并促使大沽河演变为季节性河流。     

关中地区主要河流丰枯变化特征分析

为了揭示关中地区主要河流天然径流系列丰枯状态及其变化规律,研究结合游程理论、Markov过程和时间序列方法,对关中地区渭河干流及其十余条重要支流的丰枯变化进行了系统分析。结果表明:偏枯状态是关中地区河流的主要状态,大多数河流的单独丰水概率要比单独枯水概率大,而多年连续枯水游程概率大于连续丰水概率,即关中河流较易发生单独丰水年和连续干旱年。这些表明关中地区河流的径流变化大,旱涝并存且干旱缺水问题相对突出。     

渭河下游水沙变化趋势分析

本文通过对近6年渭河下游水沙量数据的统计和分析得出,渭河下游河段年内多沙期较河流主汛期有所提前;年径流量和年输沙量的变化趋势基本一致,而且自60年代至2005年华县站的水沙量持续呈递减趋势;河流的冲淤情况与该河段的降雨量有着直接的关系,当年平均降雨量小的时候河流以淤积为主,当年平均降雨量大的时候河流以冲蚀为主。针对这些特征,分析了渭河下游目前存在的主要问题。     

黄土丘陵区农林地SVAT 系统水分传输模拟研究

基于野外试验资料,应用CoupModel模型,对陕北黄土丘陵区2006年6~9月份农地(马铃薯)、林地(刺槐林)SVAT系统水分传输进行了模拟。研究结果表明:6~9月份农地作物截留降水仅为刺槐林群落的26.05%;农地蒸发量大于刺槐林地,7月中旬以前农地日蒸发量明显高于刺槐林地,7月中旬以后二者基本相等;刺槐蒸腾量显著高于刺槐林下植被和农地马铃薯,而且日变幅较大;农地和刺槐林地均没有发生地表径流;农地土壤深层渗漏4.08 mm,刺槐林地深层渗漏极小,可忽略不计;农地0~600 cm土层增加储水量89.79 mm,而刺槐林地减少16.34 mm,出现负补偿现象;SVAT系统中,刺槐林地和农地水分收入均为341.06 mm,支出分别为357.41mm和251.28 mm,刺槐林地是农地的1.42倍;刺槐林和农地作物对降水的利用率分别为46.48%和28.41%;刺槐林的截留蒸发量和蒸腾量是农地的2.08倍,显著大于农地,是导致刺槐林群落过度消耗土壤储水而呈现负补偿现象的主要原因。     

天山北坡融雪期土壤湿度特征及其影响因子

以天山北坡军塘湖流域为研究区,测量2009年和2010年该地区不同深度土壤湿度的变化,并对2 a融雪期各土壤湿度进行比较。结果表明：2 a间 0 cm和10 cm土壤湿度变化趋势一致,20 cm和30 cm土壤湿度变化差异较大。运用相关分析方法,分析2009年各层土壤湿度与2 m气温、土壤温度及雪深的关系,得出各层土壤湿度变化是气温、雪深和土壤温度综合作用的结果,但在不同时期不同深度土壤湿度所受的影响因子不同。同时分析了2009年和2010年不同土壤湿度特征与融雪洪水洪峰的关系,得出在融雪期,若下层（20 cm以下）土壤湿度变化小则出现洪水,反之则无洪水。其结果为进一步研究融雪径流模型和洪水径流预报提供基础资料。     

阿克苏河流域平原型水库水质特征研究

本文对阿克苏流域的三座大型平原水库,即上游水库、胜利水库和多浪水库在枯水期和丰水期的水质进行了监测分析,比较了各水库不同水期水质现状,并对监测指标进行了因子分析。结果表明:三座水库枯水期污染程度比丰水期高。水质污染物可分抑制性因子(F1),包括NH3-N、SO42-、Cl-和矿化度以及富营养性污染指标(F2),包括TN、TP和CODMn。目前水库水质主要由第一因子F1决定。枯水期水质污染大小次序为胜利水库>上游水库>多浪水库,而丰水期为多浪水库>胜利水库>上游水库。三座水库水质与引水河流的水质污染指标之间存在极显著相关性。     

基于GPD模型的黑河出山径流极值变化分析

以黑河出山径流为研究对象, 利用黑河上游1944-2010年67 a的实测月均径流资料, 采用广义Pareto分布模型（GPD模型）, 对黑河未来出山月均径流的变化进行了预测。结果表明：运用超阈值的观测资料建模的GPD模型, 能够达到信息量使用的最大化, 对黑河极值变化的预测精度较高; 黑河出山径流重现期为25 a、50 a、100 a和150 a的月均径流量极大值分别为219.8 m³•s^-1、235.3 m³•s^-1、 249.5m³•s^-1和257.4 m³•s^-1; 重现期为25 a、50 a、100 a和150 a的月均径流量极小值分别为9.0 m³•s^-1、8.8 m³•s^-1、8.6 m³•s^-1和8.5 m³•s^-1;在当前“暖湿”的气候背景下, 黑河出山径流变化不大。     

巴州主要河流枯水分析

本文依据新疆巴音郭楞蒙古自治州境内主要河流３０年以上的水文观测资料，研究、分析了开都河、黄水沟、迪那河、车尔臣河的径流干旱（枯水）的年际、年内变化特征和规律以及与新疆干旱年之间的关系。