滇中地区小流域水土流失治理前后产流模式变化研究

通过生物措施、工程措施和耕作措施对滇中地区典型小流域——王家箐进行综合治理,对治理前后气象、水文资料进行观测分析。得出如下结论(1)采取水保措施不改变流域地下水的退却过程。(2)该流域产流模式是超渗—蓄满兼容的转换产流模式,治理前以超渗为主,治理后以蓄满为主,且有逐步向蓄满产流转变的趋势。(3)采取水保治理综合措施后,径流中地下径流含量增加,流域地下蓄水量也相应增加。     

丘陵半干旱区小流域入渗产流特征研究

为了探索我国丘陵半干旱区小流域入渗产流规律,为该地区雨水径流集蓄利用和区域生态环境治理提供依据,通过人工模拟降雨和自然降雨入渗产流试验,对小流域坡耕地、林地、草地和荒地的降雨入渗产流特征进行了系统研究。结果表明,农林草地比荒地具有明显的拦蓄地表径流和减少土壤侵蚀的效果,比荒地拦蓄地表径流效率增加35.7?.0%,拦蓄泥沙效率增加46.2?.6%;利用Philip入渗理论和逐步回归分析方法对入渗产流试验结果处理分析,建立了小流域坡耕地、林地和荒地土壤的入渗产流及其相关因子数学模型;小流域产流系数与降雨小区地形坡度、降雨强度、植被盖度、土壤雨前含水量和土壤孔隙度等因子显著相关。     

黄龙山区不同类型小流域的产流过程及其特征

 在黄龙山区选择自然条件基本相似的森林小流域、森林采伐小流域和荒坡草灌小流域,利用量水堰,于1999—2003年对流域的产流及其过程进行了系统的研究。结果表明:不同类型小流域径流的年际和年内变化不同。森林小流域全年产流,产流量主要与降水量有关;荒坡草灌小流域则仅在暴雨季节产流,产流量主要与雨强有关。除发生特大暴雨年份外,森林小流域的产流量均超过荒坡草灌小流域,5年内平均前者比后者多3倍。不同类型小流域对降水的调节作用不同,5年平均森林小流域比荒坡草灌小流域减少洪水径流94.9%,达5.2mm,增加枯水期径流0.5mm,占年径流量的8.7%,从而使流域径流保持相对均匀和稳定。采伐森林可以改变小流域的径流分布,常年径流被暴雨径流所代替,但其量比荒坡草灌小流域少。不同类型小流域产流过程不同,森林小流域产流过程平缓,洪水起伏程度小;而荒坡草灌小流域产流曲线陡峭,洪峰形成迅速,回落也较快。     

黄土高原典型流域次洪事件水沙关系变化及其驱动因素

[目的]探究黄土高原典型流域次洪事件水沙关系变化，探讨水土保持综合治理对流域水沙关系的调控，以期为黄土高原地区未来的生态恢复与水土保持综合治理提供参考。[方法]基于孤山川、佳芦河和西川河流域1974—1989年和2007—2019年的洪水水文要素资料，采用线性函数分析了流域不同时期水沙关系变化特征，采用皮尔逊相关系数法探讨了径流指标(年径流深、平均洪峰流量和平均流量)和输沙指标(年输沙量、平均最大含沙量和平均含沙量)间的相关性，辨析了不同流域水沙变化的驱动因素。[结果]2007—2019年各流域次洪事件的年均径流深和年均输沙量较1974—1989年均显著减少(p<0.05),孤山川流域变化最大，分别减少56.48%,95.03%;佳芦河流域的年均输沙量变化不明显且年均径流深有所增加，主要由于该流域植被覆盖较差、水土保持措施治理占流域比例小，加之近年来极端降雨量增加。[结论]各流域的水沙关系在经过水土保持综合治理后发生显著变化，径流深-输沙模数线性关系减弱，黄土高原水土保持措施的实施尤其是大规模植被恢复使流域产输沙能力下降，从而导致径流和输沙变化的不同步。     

小流域综合治理的防洪减沙效应研究

以北庄小流域各观测站的实测水文资料为依据 ,对小流域综合治理的产流产沙及防洪减沙效应进行了系统分析和研究。就单场降雨而言 ,在产流方式上 ,未治理流域以蓄满产流为主 ,治理流域以超渗产流为主 ;小流域暴雨径流量 W与降雨量 P和前期影响雨量 Pa 相关 ,即 W =0 .0 0 0 4 7P1 .794 P0 .786 a ,小流域洪峰流量 Qm=0 .3 797A0 .6 86 7W0 .584 2 ,用此二式计算综合治理的防洪效益为 16.7%～ 3 7.5 % ,削减洪峰效益为 9.1%～ 2 8.6%。就单场降雨产沙分析而言 ,综合治理后日平均含沙量随降雨时间的延后而减小 ,日平均含沙量 Qs与日平均流量 Q呈正相关 ,即 QS=- 0 .0 4 3 6 19.2 97Q ,由此式计算治理 10年后减沙效益达 90 %以上。就一般年份即汛期雨量 <90 0 mm的年份而言 ,减水减沙效益明显。     

滇中地区小流域水土流失治理效应研究

通过生物措施、工程措施和耕作措施对滇中地区典型小流域———王家箐进行综合治理,对治理前后气象、水文、水土流失资料进行观测分析。结果表明综合治理后,试验区径流系数从0.290降到0.06,侵蚀模数从294.28t/(hm2.a)降到9.19 t/(hm2.a),水土流失治理效果显著。治理措施减少水土流失作用主要表现在三个方面:一是提高了降雨产流的最小雨量和最大30 min雨强I30,降雨产流的最小雨量从2.9 mm提高到4.5 mm,最小I30从0.027 mm/min提高到0.067 mm/min,最小PI30从0.077 mm.mm/min提高到0.300 mm.mm/min。二是降低了径流的泥沙含量,治理后的泥沙含量减少65%。三是影响了产流过程,采取水保措施延长了汇流过程,推迟并削减洪峰。选治理前后P,I30相似的降雨,分析其洪水过程表明,治理后产流的洪峰流量和洪量比治理前减少84.2%~92.1%和81.6%~87.5%,涨水速率降低78.6%~91.4%,洪峰和雨峰的间隔时间延长1.5~2倍。     

黄土高塬沟壑区小流域暴雨侵蚀特征分析

基于黄河水利委员会西峰水土保持科学试验站历史实测降雨、径流、泥沙数据，分析水土保持治理对A、B两种暴雨(A类型以降雨时间不超过24 h的短历时强降雨形式出现，B类型以降雨时间超过24 h的连阴雨形式出现，下同)条件下小流域侵蚀特征的影响，结果表明：(1)研究区2005—2021年共出现暴雨事件13次，其中A类型暴雨占暴雨总次数的61.5%,B类型暴雨占暴雨总次数的38.5%,出现大暴雨2次，无特大暴雨出现；(2)在A、B两种类型暴雨条件下，水土保持治理小流域产流时间均值比非治理小流域延后17.97%和17.26%,涨水过程所用时间多109.72%和21.36%,非治理小流域退水过程所用时间均值分别比治理小流域多84.25%和1.21%,洪水总量均值为治理小流域的3.06倍和3.39倍，径流深分别为治理小流域的2.75倍和3.06倍，洪峰流量分别为治理小流域的1.95倍和2.09倍；(3)在A类型暴雨条件下，治理小流域产沙量峰值出现时间较非治理小流域滞后15.09 min,但输沙率峰值出现时间较非治理小流域提前10.33 min,在B类型暴雨条件下，治理小流域产沙量峰值出现时间及输沙率峰...     

基于可变源区理论的SCS模型改进及其应用

准确预测小流域的径流量是进行侵蚀预报和水土流失治理的关键。SCS-CN是预测无径流观测资料地区降雨产流的常见模型之一。针对传统SCS-CN模型不能准确识别饱和产流源区问题,基于可变源区理论对SCS-CN模型进行了改进,并以三峡地区王家桥小流域50场降雨径流数据为例,对基于可变源区的SCS方法（CN-VSA）、初损率λ=0.2和改进的λ=0.05的SCS-CN方法进行了对比。结果表明:SCS-CN_0.2方法不适合该流域,CN-VSA和SCS-CN_0.05方法均能较好模拟结果,CN-VSA方法决定系数为0.802,效率系数是0.651,SCS-CN_0.05方法分别是0.763,0.766,但是SCS-CN_0.05方法不能准确定位饱和产流源区。在流域综合治理的水文效应评估中,饱和产流源区准确定位十分重要,改进的CN-VSA方法能定位产流源区,在实践中有着重要意义。     

嘉陵江上游低山暴雨区植被恢复对沟道产流的影响研究

研究了嘉陵江上游低山暴雨区不同植被恢复阶段小流域沟道产流变化.结果表明:植被恢复可有效提高沟道产流的临界雨量,降低产流次数;径流开始时间和径流终止时间均有一定程度的延长,最大径流量滞后时间则不明显,产流总量明显减少;坡面径流次数、径流模数及单位面积最大次径流量均低于沟道径流.研究表明,严重退化区经过植被恢复形成的森林生态系统森林水文效应及水源涵养效益有了明显的提高.     

太行山南麓鱼鳞坑坡面产流特征及其影响因素

[目的] 通过研究太行山南麓鱼鳞坑坡面土壤产流特征,探讨其影响因素,为该区水土流失治理及生态环境保护提供科学依据。 [方法] 以太行山南麓鱼鳞坑坡和自然荒坡为研究对象,测定草本、灌木、乔木群落下坡面产流特征并分析其影响因素,运用地理探测器统计学方法量化各因素单独和交互作用对坡面产流的影响力。 [结果] ①鱼鳞坑坡草本、灌木、乔木群落的平均径流深之间没有显著性差异,自然荒坡灌木群落和草本群落的平均径流深显著大于乔木;与自然荒坡相比,鱼鳞坑坡草本群落、灌木群落、乔木群落的平均径流深分别减少了56.61%,72.80%,39.58%;平均径流深随着砾石含量的增加呈减少趋势;砾石覆盖度对坡面产流的控制作用有一个阈值,当砾石覆盖度为6%～9%时,坡面径流深最小。 ②太行山南麓鱼鳞坑坡面产流单因子影响力最大的是砾石覆盖度(0.31),其次是植被盖度(0.29)。 ③坡面产流影响因子交互作用后大多表现为非线性增强和双因子增强作用;降雨因子与非降雨因子交互后均表现为非线性增强作用。 [结论] 大量砾石的存在导致了太行山南麓坡面产流过程的复杂性,增加植被盖度是减少该地区鱼鳞坑坡面产流的重要措施。     

川中丘陵区小流域综合治理措施及效益分析

为了探讨川中丘陵区小流域综合治理模式,采用农耕、生态、工程措施相结合的方法对川中丘陵区9市(州)所辖的37个县(市、区)212条小流域综合治理5年后的情况进行调查分析,结果表明:1)土地利用结构的调整使25°以上坡耕地面积减少49.28倍,人均基本农田面积增加0.21倍,农业总产值和人均纯收入分别提高37.91%和25.92%,泥沙拦蓄量提高5.41倍,径流拦截能力提高2.19倍;2)生态工程措施使林业总产值增幅达到138.13%,水利水土保持工程提高了农田水分利用效率及保护机制,治理后,泥沙拦蓄能力提高近5倍,径流拦蓄能力提高近3倍;3)社会效益成果显著,以粮食消费为标准的环境人口容量提高5.97%,以价值消费为标准的环境人口容量提高37.97%。说明川中小流域的综合治理工作卓有成效,这离不开当地农民的支持和配合,其中农耕措施所带来的经济效益最明显,可作为流域综合治理的切入点。     

黄土高原水土保持措施强化降雨入渗分析及灰色预测

黄土高原水土流失综合治理是以强化降雨入渗,减少地表径流,阻止土壤侵蚀为目的。因此,治理区降雨入渗量的大小是衡量水土流失治理效果的关键指标之一。目前入渗量的计算多利用年总降雨量,由于在黄土地区小雨量或小强度的降雨具有与水土流失治理的零相关性,因而会导致对水土流失综合治理强化入渗作用估计的较大误差。提出用1a中产生径流的次降雨总量(产流降雨总量)计算入渗量。以西川河流域为例,采用1997—2001年的降雨径流资料,分别用年降雨总量与产流降雨总量推求降雨入渗系数,对比分析了入渗量随流域水土流失治理度的变化,结果表明:利用产流降雨总量能比较清晰地反映流域治理程度对降雨入渗的影响。在此基础上,采用GM(1,1)灰色动态模型预测西川河流域降雨入渗量随水土流失治理度的变化趋势。结果表明,GM(1,1)灰色模型能够合理地预测黄土高原水土保持措施对自然流域入渗量影响的变化趋势。     

蒿坪河小流域降雨径流特征研究

选取丹江口水库河南部分的最大入库河流老鹳河的支流蒿坪河小流域为研究对象,依托径流场等野外设施,系统开展了不同坡度和土地利用类型降雨径流特征的研究,研究结果表明:蒿坪河小流域降雨年度分布不均,暴雨集中型降雨产流量大,是产生非点源污染主要降雨类型。0°～5°耕地、5°～10°耕地、10°～15°耕地、栎林和果园平均径流系数分别为2.01%,2.98%,5.44%,16.47%和2.42%。陡坡地带栎林在降雨侵蚀力大于0.5的时候开始产流,以超渗方式为主;果园在降雨侵蚀力大于2.5的时候开始产流,以蓄满产流为主;耕地产流受人为影响显著,产流界限不容易确定,在暴雨集中型降雨条件下其产流以超渗方式为主。栎林和果园产流量与降雨侵蚀力均存在一定的线性相关性,R2分别为0.939和0.912。耕地由于受人为影响比较大,其产流与降雨侵蚀力关系波动较大。在暴雨集中型降雨条件下,坡度是影响产流的主要因素,10°～15°耕地产流和0°～5°,5°～10°差异性显著(P0.05)。在小雨集中型降雨条件下,土壤结皮成为影响产流的主要因素。对大于10°的耕地,实施坡改梯工程,根据气象条件适时的锄地,有利于雨水的下渗,对于保持土壤水分、减少径流和农业非点源污染都有很重要的现实意义。     

黄土丘陵区小流域尺度生态建设的水文响应研究

对黄土丘陵区小流域尺度生态建设的水文响应研究结果表明,土壤水分在坡面上由坡顶向坡脚逐渐富集,泉水流量随土壤水分增加而稳定增加,产流降雨过后泉水流量有较大增加,这种响应约滞后3～10d。高标准生态建设治理后其小流域降雨土壤水径流转化并无较大变化,流域产流水平正常,表明水资源对流域治理后生态环境具有持续支持能力     

宁夏水土保持生态环境建设调研报告

宁夏是全国水资源最少的省 (区 ) ,平均年降水量为 30 5mm ,耕地占有水量为 990m3/hm2 ,人均水资源量为2 2 8m3。该区水土流失严重 ,水土流失面积占总面积的 75 % ,水力侵蚀区的年土壤侵蚀模数为 10 0 0～ 10 0 0 0t/km2 。在当前水土保持生态环境建设中要重视从理论与实践的结合上 ,总结当前小流域综合治理开发的新突破。要把科学调配和合理利用地表径流 ,作为小流域综合治理开发的核心和治理措施优化配置的依据。千方百计提高小流域内已治理土地的产出率是发展小流域经济的核心     

基于SWAT模型的丹江流域土地利用变化对径流影响研究

为定量分析土地利用类型变化对径流的影响,基于SWAT模型,通过分析丹江流域近20年来的土地利用变化,并设置3种不同土地利用情景模式,探究了土地利用类型对流域径流的影响作用。结果表明:SWAT模型率定期和验证期的决定性系数R²和纳什效率系数NS分别为0.8,0.73和0.86,0.78,适用于丹江流域径流模拟。2000—2020年,丹江流域土地利用变化引起的径流变化为-0.18%; 情景1中,把林地、草地全变为耕地的情况下,模拟的年均径流变化率为61.65%,情景2中,把耕地和草地全转换为林地的情况下,模拟的年均径流变化率为-12.69%,情景3中,把耕地和林地全转换为草地的情况下,模拟的年均径流变化率为24.24%。耕地对径流深度的影响系数为0.26 mm/hm²,林地对径流深度的影响系数为-13.35 mm/hm²,草地对径流深的影响系数为-0.01 mm/hm²。由此得出,耕地对产流起促进作用,草地和林地对产流起抑制作用。为维护丹江流域生态环境,增强丹江流域径流供给,应科学开发耕地资源。     

东北黑土区小流域综合治理措施及效益评价——以振祥小流域为例

 在东北黑土区振祥小流域全面调查的基础上,采用坡面防护、沟道治理等工程措施,配置相应的林草措施,并辅之以适当的耕作措施,对振祥小流域进行了水土保持综合治理开发,并对治理后产生的效益进行初步评价。经过5a的实践,综合治理取得了良好的生态、经济和社会效益。2008年各项措施全部生效,每年拦蓄径流30.65万m3,保土总量1.71万t,水土流失区土壤侵蚀模数由治理前的2350 t/(km2.a)下降到416t/(km2.a),年增加经济收益29.39万元,林草覆盖率由治理前的9.0%增加到12.3%。证明该综合治理措施适用于黑土区,为黑土区小流域综合治理的全面开展提供参考。     

WEPP模型在旱地种植系统中的应用

WEPP模型能在农田系统中预测水文和侵蚀过程。2010年美国学者J.D.Williams等人采用WEPP模型预测俄勒冈州东北部旱地小流域常规耕作和免耕下的地表径流和产沙量。研究表明,WEPP模型可很好的评价土壤含水量、作物产量及免耕小流域的地上生物量。预测的蒸散量值与根据水量平衡原理计算的值一致。两小流域的年径流量和年侵蚀量的观测值较低,常规耕作和免耕小流域分别只有0.3%和0.03%的降雨量以径流形式输出。土壤参数采用默认值时,WEPP预测没有径流产生;对表层水力传导系数和细沟土壤可蚀性,进行校正后,径流和侵蚀的实测值与模拟值一致。说明经过校正,WEPP可用于评估降雨量较小,气候温和且产流较小情况下的水文、侵蚀及作物生长情况。相信此项研究将对我国相关的研究是一种借鉴。     

基于小流域产流特征的磷流失关键源区识别

以密云区石匣小流域为研究区,根据不同降雨类型,采用超渗产流机制的径流曲线模型(SCS-CN)和蓄满产流机制的变源曲线模型(CN-VSA)进行产流特征分析,并利用磷指数模型识别不同产流机制下石匣小流域的磷流失关键源区。结果表明:1)中雨量、高雨强的降雨类型导致的超渗产流机制,使流域的东部、南部土壤较为湿润的区域以及流域的东北部和西部的易产流的耕地区域产流量较高,产流量介于15~30 mm,产流面积约占整个流域面积的14.2%;北部林地区域产流量较低,产流量低于15 mm,产流面积约占整个流域面积的85.8%;2)低雨量、低雨强的降雨类型导致的蓄满产流机制,使流域几乎所有区域不出现产流,产流量低于15 mm的区域面积占比达99.9%;高雨量、中雨强降雨类型导致的蓄满产流机制,使水库及流域水系周围产流量最高,产流量高于30 mm,其区域面积占14.6%、产流量介于15~30 mm之间的区域面积占17.7%、产流量低于15 mm的区域面积占67.7%;3)该研究区土壤侵蚀程度较弱,部分地区产流量较高,存在较高产流风险;4)超渗产流机制下,石匣小流域南部有磷流失风险,约占1.4%的面积;蓄满产流机制下,石匣小流域南部及北部有磷流失风险,约占2.3%的面积,蓄满产流机制下的磷流失风险较大。总体来说,石匣小流域磷流失风险较低,研究区域的南部靠近密云水库附近的区域为磷流失关键源区,需重点治理。     

基于原型观测与DEM的强风化花岗岩小流域水文过程模拟

为了解华南花岗岩小流域特殊的产流机制,以土壤为砂壤土、基岩为强风化花岗岩的中山大学珠海校区滨海小流域作为研究对象,观测了2个分别代表森林、灌丛覆盖的5 m×10 m的径流试验场的产流过程和土壤含水率变化过程。观测结果表明超渗产流、优先流是试验场的重要产流方式,壤中流（尤其是在土壤-基岩界面上产生的壤中流）对试验场的总产流量也有较大贡献。在径流试验场原型观测基础上,建立了一个基于数字高程模型（DEM）的、包括地表径流、壤中流和基岩裂隙出流的三水源小流域水文模型。利用9次降雨径流过程对模型参数进行率定,利用4次降雨径流过程进行验证,模型的率定、验证均取得了良好的拟合效果。根据模型的模拟结果,在径流的起涨阶段地表产流贡献最大,而基岩裂隙出流对退水过程贡献明显。综合试验场原型观测结果与模型模拟结果得出结论：明显的壤中流和基岩裂隙出流是华南花岗岩小流域显著的产流特点。