长江三峡花岗岩坡面林地优先流与地表径流关系

为研究优先流与地表径流的关系,在长江三峡花岗岩坡面,选择了一受人为活动影响较小的天然次生马尾松林地作为试验场地。采用自记流量计记录优先流过程,在小流域出口处设置90°薄壁三角堰和水位计记录了地表径流过程,并对不同层次土壤物理性质进行了测定。结果表明,优先流流量主要决定于产流次雨量及前期影响雨量。优先流峰值总是晚于地表径流峰值出现,从优先流与地表径流峰值出现时间的差异看,优先流的出现使得地表径流峰值出现时间推迟,历时过程延长。当优先流与地表径流流量过程线为双峰时,二者线性关系不明显。当优先流与地表径流流量过程线均为单峰时,二者存在一定的线性关系,其线性关系随着产流次雨量及前期影响雨量的不同而有所差异     

长江三峡花岗岩地区优先流对渗流和地表径流的作用

为研究长江三峡花岗岩地区优先流对渗流和地表径流的影响,以长江三峡地区曲溪小流域作为试验用地,选择适当的土壤剖面作为观测剖面。采用自记流量计测量了优先流、渗流和降雨过程。在小流域出口处设置90°薄壁三角堰和水位计记录了地表径流过程,分析了优先流和渗流、地表径流之间的关系。结果表明,在同等降雨条件下,优先流晚于渗流出现,早于渗流停止。优先流流量在剖面渗流总量中的比例可达2.40%～48.72%。优先流水分通量最大可达剖面渗流水分通量的17200倍,会在很大程度上增加土壤水分运动通量。在同场降雨中,优先流的介入使得渗流流量峰值出现时间提前。优先流的出现导致地表径流峰值出现时间延迟,洪水历时过程延长。前期影响雨量及产流次雨量较小时,优先流与地表径流之间相互影响较大。     

长江三峡花岗岩坡面管流产流特性研究

含有大孔隙的土体 ,如花岗岩风化壳及其上形成的土层水分运动规律并不遵从达西定律 (Darcy L aw) ,大孔隙中运动的水流称为管流 (pipe flow)。在花岗岩地区 ,由于管流的普遍存在 ,从土壤剖面流出的水量远远超出在达西法则定义下流出的水量。为研究土壤水分渗透中非遵从达西定律的土管 (大孔隙 )管流运动规律 ,在位于长江三峡的湖北省秭归县花岗岩坡面进行了管流流量、坡面渗流、地表径流和降雨过程等项目的观测和研究。发现管流在该地区是一种普遍存在的现象 ,管流过程中的水分运动不遵从达西定律 ,其流量在坡面渗流中占的比重约为 10 %～ 30 % ,土管在土壤剖面中所占面积虽然很小 ,但其水分通量远大于相同降雨条件下的土壤剖面水分渗透通量。     

长江三峡花岗岩区坡面糙率系数研究

利用Ｍａｎｎｉｎｇ流量公式基本理论，探讨了花岗岩地区５种不同土地利用类型下的糙率系数ｎ值，研究结构表明：松栎混交林下的ｎ值为０．２２８，其次为马尾松纯林地、灌草坡面、农耕地和裸地，ｎ值分别为０．１８０６，０．１３２，０．０７２３和０．０５４５。研究还表明：糙率系数ｎ值较大的地表，其渗透性能亦较好，我国南方花岗岩风化壳上形成的土壤影响糙率系数ｎ值的因子较多，而且其关系较为复杂。     

长江三峡花岗岩地区降雨因子对优先流的影响

为研究降雨对优先流的影响,在长江三峡花岗岩地区,选择了一受人为活动影响较小的天然次生马尾松林地作为试验场地。采用自记流量计记录了优先流过程,同时对降雨过程进行测定。降雨过程中分别测定了降雨总量、降雨历时、前期降雨、>20 mm/h降雨量及最大降雨强度5个因子,优先流过程中测定了优先流流量、历时、对降雨响应的滞后时间、峰值流量4个因子。分析结果表明,降雨对优先流的制约关系十分明显。影响优先流流量的主要是降雨总量,影响优先流历时的主要是降雨历时和降雨总量,影响优先流峰值流量的主要是降雨总量。采用强迫引入法,建立了优先流因子与降雨因子回归方程。     

长江三峡花岗岩地区林地优先流时间特性分析

根据试验观测资料,从降水历时、降水量、优先流出流历时及流量出发,分析了长江三峡花岗岩地区林地优先流的时间特性.研究发现,优先流为季节性周期出流,每年汛期都能观测到明显的优先流现象;优先流具有滞后性,体现在优先流出流一般滞后于降水过程,出流时间滞后于渗流过程,以及同一剖面较深路径的优先流出流时间滞后于位于上部的其他优先流;优先流也具有超前性,体现在单场次优先流出流的结束时间早于渗流结束时间,优先流末次出流超前于枯水期.     

长江三峡花岗岩区林地优先流影响因子分析

为了研究三峡地区花岗岩林地优先流影响因子，在长江三峡地区曲溪小流域内选定的实验坡面下部，垂直开挖了一个长度为2．9m、深度为2．60m的土壤剖面。在降雨过程中观察优先流过程，分析降雨对优先流的影响。同时对该地区的土壤物理性质和土壤渗透特性进行了测定，分析其对优先流的影响。分析结果表明，影响长江三峡花岗岩区优先流产流的降雨量在26mm（24h降雨量）以上。长江三峡库区的降雨可分为递减降雨型、均匀降雨型、突发降雨型及峰值降雨型4种类型，不同降雨类型对应的优先流过程都表现出相应的降雨过程特征。不同降雨类型的优先流出现时间也各有差异，峰值降雨型降雨产生的优先流出现时间最早，其次是突发降雨型、递减降雨型、均匀降雨型。当一场降雨中的最大降雨强度〉0．075mm／min时，就有可能产生优先流。非毛管孔隙比例较大的土壤中容易形成优先流。研究区林下土壤中粗颗粒含量呈现出由上层至下层逐渐增多的趋势。对于较深层次土壤来说，它们含有的较粗颗粒有利于优先流的形成。优先流的存在使距地表83～110cm土层中土壤稳渗速率较其他土层得以大幅度提高，土层内快速运动的水流又加速了优先流的形成与发展。     

长江三峡花岗岩坡面管流与渗流实验研究

以优先流形式运动的土壤水分运动过程不遵从达西定律，管流是优先流的一种形式。为研究管流对土壤水分运动的影响，在长江三峡花岗岩坡面，选择了一受人为活动影响较小的天然次生马尾松林地作为试验场地。采用双环渗透筒法分层测了不同层次土壤的水分渗透特性，用自记流量计测定了管流过程和土壤渗流过程，同时进行了降雨过程的观测。对数场降雨、管流及渗流过程数据分析结果表明，由花岗岩风化而成的土壤水分入渗性能较好，在所划分的7层土壤水分渗透过程中，地表层0-10cm的土层水分渗透性最差，可能是由于地表层的黏粒含量较高，土壤质地较细所至，不透水层距地表深度约为150～200cm．坡面渗流主要产生于该深度之上。在降雨初期，渗流以非饱和流的形式流动，土壤大孔隙通道内无法形成快速连续的水流，因此不能产生管流。随降雨历时延长，土壤水分含量逐渐达到饱和状态，开始有管流产生，因此，相对于坡面渗流，管流总是于其后产生。可以推断管流的产生需要有更高的土壤水分含量。     

长江三峡花岗岩出露区不同林地的土壤保持作用研究

研究了长江三峡花岗岩出露区林地土壤流失特性,结果表明由鳞片状导致的土壤流失量分布与月降雨量的分布趋势基本一致,二者呈出现为明显的线性相关关系,植被盖度≥０．７０的林地土壤流失多集中发生在６～９月份,土壤流失量在５００ｔ／（ｋｍ＾２．ａ）以下,盖度〈０．７的林地土壤流失年内分布时间多在３～１０月份,土壤流失量为５００～６０００ｔ／（ｋｍ＾２．ａ）。     

嵌套砾石红壤坡面壤中流对降雨强度的响应

为研究嵌套砾石红壤坡面的壤中流动态过程及降雨产流分配,以红壤缓坡(10°)和陡坡(25°)坡面为研究对象,采用室内人工模拟降雨的方法研究不同降雨强度(60,90,120 mm/h)和不同砾石含量(0,10%,20%,30%)条件下壤中流的初始产流时间、产流速率和径流过程。结果表明:(1)不同含量砾石嵌套红壤坡面壤中流初始产流时间在雨强60 mm/h时接近15 min,在雨强90,120 mm/h时差别较大;雨强从60 mm/h增大到120 mm/h,不同含量砾石嵌套红壤坡面壤中流量和产流速率基本上表现为降低,其中25°嵌套20%和30%砾石坡面的壤中流产流速率均值分别下降86.7%和89.0%,雨强120 mm/h时壤中流峰值仅为60 mm/h条件下的10.7%和10.2%。(2)10°和25°各试验坡面,雨强60 mm/h时地表径流所占比例为8.0%~66.3%,雨强120 mm/h时地表径流所占比例为76.1%~93.5%,地表径流所占比例均随雨强的增大而提高32.8%~1 009.4%;雨强60 mm/h时壤中流所占比例为7.3%~30.0%,雨强120 mm/h时壤中流所占比例为1.1%~9.6%,壤中流所占比例随雨强增大而减小46.1%~93.9%。(3)回归结果显示,壤中流峰值流量Ip、壤中流系数It、壤中流消退速率K和降雨强度、砾石含量的二元线性回归效果都达到了显著水平(P<0.05);坡度10°时,降雨强度和砾石含量对壤中流过程参数所起的作用是相反的,而坡度25°时,砾石含量和降雨强度对壤中流各参数的作用相同。     

缙云山自然保护区不同森林类型林冠的截留作用

为探讨长江三峡地区的森林水文作用,并为长江三峡的植被建设提供依据,研究重庆缙云山自然保护区3种森林类型典型林分的林冠截留作用。结果表明：3种林分截留率的大小顺序为针阔混交林（18．87％）〉常绿阔叶林（11．76％）〉楠竹林（10．68％）;该地区林冠截留率与降水量呈一定的相关性,随降雨量的增加而增加,二者呈直线回归关系;从自由穿透系数来看,楠竹林〉常绿阔叶林〉针阔混交林。通过对比分析,认为研究地区针阔混交林对林冠的截持作用最好。     

山地土壤优先流路径的染色示踪研究

在山地林区开展土壤大孔隙及优先流的实验研究,可深化对森林土壤涵养水源机理的认识,为山区的水土流失防治和植被恢复提供依据。利用剖面染色与图像分析相结合的方法,沿长江三峡大老岭-邓村一线,对山地不同垂直带内土壤优先流特征进行了调查,分析了优先流路径对剖面水分入渗过程的影响。结果显示,中山常绿落叶针阔混交林-山地黄棕壤、低山暖性针叶林-山地黄壤中大孔隙孔径大、分布广,有利于优先流的形成和入渗。受耕作扰动的弃耕土壤中大孔隙结构遭到破坏,优先流路径与森林土壤不同,且渗流强度较弱,染色区域较浅。森林土壤各发生层内优先流特征差异显著,腐殖质层内以洞穴流为主,水分与土壤基质域交换较少,多通过大孔隙快速下渗。淋溶淀积层内洞穴流消失或减弱,侧向渗透增强。低山暖性针叶林-山地黄壤质地较粗,出现以裂隙为主的大孔隙,优先流表现为裂隙流。弃耕土壤各发生层都表现为指流,染色面积随深度减小,侧向渗透基本稳定。植被-土壤垂直地带性分布是山地土壤优先流存在差异的主要原因,山区生态环境建设中应促进土壤优先流路径的发育。     

长江三峡花岗岩区不同地类土壤流失量研究

 研究长江三峡库区泥沙来源,并以此为依据开展水土保持工作,对于保障长江三峡水利枢纽工程安全运行和效益发挥,具有重要意义。在长江三峡花岗岩地区选定的典型小流域内,采用土壤剖面法及土壤侵蚀调查、坡面径流小区等方法,分析不同土地利用现状下的土壤物理特性及其与土壤侵蚀的关系,不同土地利用坡面及沟道的土壤侵蚀量。结果表明:研究区域不同土地利用状况土体内,土壤颗粒特性与土壤流失程度密切相关。随着土壤流失程度的增大,流域不同土地利用状况下的A层土壤颗粒粒径分选系数降低。不同土地利用状况下,土壤颗粒粒径组的对称性均较低;长江三峡花岗岩区的泥沙,主要来源于坡面土壤侵蚀;坡面侵蚀的泥沙主要来源于坡耕地,25°以上陡坡耕地侵蚀的泥沙量,约占坡面产沙总量的50%。     

长江三峡工程库区水土保持遥感动态监测及 GIS系统开发

长江三峡工程库区人类活动频繁，生态系统脆弱，水土流失较为严重。在三峡工程开工建设7a之后的2000年．运用遥感(RS)、地理信息系统(GIS)、全球卫星定位系统(GPS)、计算机网络技术等高新技术，采用DEM、影像正射校正、多源影像数据融合、多层次信息提取等技术方法，对整个库区20世纪80年代中期、世纪之末两期的土地利用状况、水土流失状况及水土保持治理等进行了全面的动态监测．并在此基础上利用ArcGIS软件平台开发完成。