晋西黄土区小流域场暴雨径流泥沙模型研究

该文研究黄土区以小流域为尺度的暴雨 径流 泥沙规律,为该地区林业生态工程建设和林业生态工程效益评价提供理论依据．该文以森林水文的较大研究尺度流域综合试验为出发点,在晋西黄土区小流域分类的基础上,选择了具有代表性的典型小流域１１个,对这些小流域进行了３～８ａ的定位观测,获得了１３１场暴雨产流和产沙资料．在分析这些资料的基础上,系统地研究了降雨、土壤入渗、流域产流、汇流及输沙的理论与方法,获得精度较高、适用性较强的流域径流、泥沙统计模型和数理模型．     

红壤坡面产流产沙与养分流失特征研究

在自然降雨条件下,研究了有、无植被覆盖径流小区红壤坡面周年内产流、产沙及养分流失特征.结果表明径流小区产流、产沙量的高峰期与降雨量的高峰期相一致.降雨侵蚀力与降雨量季节分布的不均匀性是由于不同时期的降雨特征和降雨侵蚀力构成因素决定.坡面流失泥沙悬移质养分浓度均高于推移质中的养分浓度.顺坡种植油菜-花生处理,坡面流失泥沙钾、磷养分浓度高于休闲裸坡处理.红壤坡面养分以泥沙结合态流失为主,但磷、钾以水溶态流失也是一个重要的养分流失途径.流失泥沙悬移质和推移质都有明显的养分富集现象,坡面有、无植被覆盖会使流失泥沙养分富集率发生变化.     

黄土丘陵沟壑区治理与非治理对比小流域侵蚀产流比较研究

研究水土保持综合治理时小流域侵蚀产流量和次降雨径流过程的影响.以黄土丘陵沟壑区第Ⅲ副区内治理小流域桥子东沟和未治理小流域桥子西沟为对象,分析水土保持综合治理不同阶段小流域侵蚀产流量年际变化和次降雨径流过程.结果表明:桥子东沟产流次数较桥子西沟减少了42.86%,年径流模数为桥子西沟的5%～63%;桥子东、西沟的多年平均径流系数分别为1.80%和4.03%;桥子东、西沟年径流深比值略有下降,治理后期在0.6以下.桥子东沟在治理后期的次降雨起流和洪峰流量的出现都晚于桥子西沟;桥子东、西沟次降雨洪峰流量、洪水历时比值不断下降,治理后期分别为0.41和0.61.水土保持综合治理的实施有效减少了治理流域的侵蚀产流量,对次降雨径流过程影响很大.     

晋西黄土区降雨过程对小流域产流的影响

目的探究降雨过程（雨型）对小流域产流过程的影响,为小流域尺度上产汇流分析提供依据。方法以山西吉县森林生态系统国家野外科学观测研究站的蔡家川小流域为研究对象,利用蔡家川小流域2007—2017年场降雨径流数据,根据雨量在降雨过程中集中的位置进行雨型划分,并采用LSD多重比较法分析不同雨型的特征,在不同土地利用类型的小流域尺度上探究雨型特征与产流的响应关系。结果（1）蔡家川流域的降雨可划分为前期型降雨（I型）、中期型降雨（Ⅱ型）、后期型降雨（Ⅲ型）和均匀型降雨（Ⅳ型）。Ⅰ型降雨为短历时强降雨,是主要降雨雨型,占总降雨频次的44.6%,平均雨量为24.6 mm,降雨侵蚀力最强,集中分布在6—8月;Ⅳ型降雨为长历时小雨强降雨,平均历时716 min,平均雨量为17.84 mm,降雨侵蚀力最弱,多出现在雨季的前期（5月份）和后期（9月份）;Ⅱ型和Ⅲ型降雨的特征介于Ⅰ型和Ⅳ型降雨之间,多发生在6—8月,降雨量和频次相对均衡。（2）不同雨型条件下小流域的径流深、洪峰流量排序为:Ⅰ型降雨 > Ⅲ型降雨 > Ⅱ型降雨 > Ⅳ型降雨,洪峰滞后时间排序为:Ⅳ型降雨 > Ⅱ型降雨 > Ⅲ型降雨 > Ⅰ型降雨。（3）Ⅰ型、Ⅲ型降雨条件下农地小流域的径流深和洪峰流量高于封禁小流域,Ⅱ型和Ⅳ型降雨条件下封禁小流域的径流深和洪峰流量略高于农地小流域,封禁小流域的洪峰出现时间均滞后于农地小流域。（4）降雨量和历时对农地小流域产流的影响更大,雨强分布对封禁小流域产流的影响更大。结论不同雨型的降雨特征差异性显著,Ⅰ型降雨是引起小流域产流的主要雨型,大雨量强降雨更易造成流域的水土流失;封禁小流域削减径流、延长洪峰出现时间的作用显著,尤其对大雨量强降雨的调节作用更明显;在晋西黄土区降雨量、降雨历时和降雨过程中的雨强分布是影响小流域产流过程的重要因素。      

红壤坡面产流产沙与养分流失特征研究

在自然降雨条件下，研究了有、无植被覆盖径流小区红壤坡面周年内产流、产沙及养分流失特征。结果表明：径流小区产流、产沙量的高峰期与降雨量的高峰期相一致。降雨侵蚀力与降雨量季节分布的不均匀性是由于不同时期的降雨特征和降雨侵蚀力构成因素决定。坡面流失泥沙悬移质养分浓度均高于推移质中的养分浓度。顺坡种植油菜—花生处理，坡面流失泥沙钾、磷养分浓度高于休闲裸坡处理。红壤坡面养分以泥沙结合态流失为主，但磷、钾以水溶态流失也是一个重要的养分流失途径。流失泥沙悬移质和推移质都有明显的养分富集现象，坡面有、无植被覆盖会使流失泥沙养分富集率发生变化。     

流域产流汇流问题的理论探讨

流域产流为流域内的降水量扣除各种损失之后的剩余量。流域汇流为流域内一次降水形成的净雨转换成流域出口断面处流量汇集过程。产流的损失主要包括植物截留、洼地填蓄、下渗、蒸发等。流域汇流包括坡面水流、壤中水流、地下水流以及河道水流等多种水流的汇集。本文对流域产流、汇流的基本原理从理论上进行了探讨，提出了产流、汇流的基本计算方法，并谈到了对汇流原理的认识。供实际工作中参考。     

三峡花岗岩地区坡面暴雨产流过程的研究

在地处长江三峡库区花岗岩地区的下岸溪典型小流域里，建立了５个代表不同土地利用现状（林地、灌草地和裸地）的径流观测场，同时进行了多次人工模拟降雨试验，通过对人工模拟降雨条件下坡面产流规律的研究，以动力波方程为理论依据，推导出了坡面产流的数学模型，并编写了ＱＢＡＳＩＣ程序，模拟实际产流的动态过程。分别以参数ａ和各场降雨产生的坡面径流总量为因变量，实际雨强Ｉｐ、雨前土壤含水量δ和　为自变量，进行多元回归，得到了参数预测方程和单场暴雨条件下坡面产流总量的预测方程。通过检验，利用本文提出的方程预测单场暴雨条件下的坡面产流过程是可靠的，在实践中可以应用。     

多参数非线性降雨产流阈值模型试验研究

降雨产流阈值是受雨下垫面能够产流的最小降雨量值,是产流产沙规律研究的重要参数.采用室外人工模拟降雨试验,用传统直线回归法推求了4种下垫面条件下坡面降雨产流阈值,并综合考虑了其他因素对降雨产流阈值的影响,建立了一种多参数非线性降雨产流阈值模型.结果表明:传统直线回归法得到的4种不同调控措施下坡面的降雨产流阈值分别为:裸坡...     

基于地形指数的TOPMODEL研究进展与热点跟踪

TOPMODEL是一种以数学方式表示水文循环过程的基于物理过程的半分布式流域水文模型.该模型结构明晰,参数较少且具有明确的物理意义,不但适合于坡地集水区,还能用于无资料流域的产汇流估算.TOPMODEL更大的优点在于非常适用二次开发.该模型最初是用来模拟英国山区降雨径流的,后来被广泛应用于美国东部、新西兰等温湿地区,均显示了很好的模拟结果及可信的变源产流贡献模拟.TOPMODEL是降雨径流模式之一,整个水文过程主要用水量平衡和Darcy定律来描述.它利用变源面积理论原理,采用分布式地形指数(ln(a/tanβ)来刻划流域或坡面的地形,作为决定径流形式的主导因子,并假定流域内具有同一地形指数值的区域具有水文相似性.该文最后对目前TOPMODEL在森林流域水文研究中对产流机制的解释、参数问题以及尺度问题等3个热点问题进行了跟踪.     

方便水库汇水区典型暴雨情况下产流产沙过程分析

研究区方便水库汇水区为苏南丘陵区典型山区性小流域,研究通过在位于入库主要河流青龙河下游设置控制站,测定暴雨侵蚀下每次小流域产流过程水沙含量,结合降雨数据。分析每次过程降雨量、产水量和产沙量之间的关系,并进一步探讨产沙总量与各项测量指标之间的相关性。结果表明：①近3年的18场暴雨中,共有7场产流产沙,主要受雨量和降雨历时影响;②小流域产流和产沙过程与降雨具有一定的一致性,降雨停止后水沙产量开始减少直至停止;③不同暴雨特性产生的水量和沙量差距较大,暴雨侵蚀下的小流域产沙模数最高可达7．85t／（km2·d）;④相关性分析发现,该小流域产沙总量与产水总量、雨量和降雨动能有一定关系,相关性系数分别为0．929、0．645和0．623。     

沂蒙山区土壤侵蚀空间分布及其影响因素动态变化

【目的】研究土壤侵蚀强度空间格局与坡度、土壤、降雨、植被覆盖和土地利用等影响因子的动态变化关系,揭示沂蒙山区土壤侵蚀规律。【方法】以TM影像、地形图、土壤图和气象资料为源数据,综合运用GIS和RS技术,获取沂蒙山区坡度、土壤可蚀性K值数据以及1986年、1995年和2005年的年降雨侵蚀力、植被覆盖度、土地利用和土壤侵蚀强度数据;通过对研究区山地丘陵地带进行子流域划分,以子流域为单元,选取土壤侵蚀强度指数、平均坡度、土壤可蚀性指数、平均年降雨侵蚀力、平均植被覆盖度和土地利用结构指数,并采用统计分析方法,对土壤侵蚀强度空间格局与其主要影响因素的动态变化关系进行分析。【结果】随着植被覆盖度的增加以及土地利用结构向有利于控制土壤侵蚀的改善,1986年、1995年和2005年3个时期内山地丘陵地带上土壤侵蚀明显降低。土壤类型对3个时期土壤侵蚀强度空间格局的影响不显著;降雨侵蚀力在2005年成为影响侵蚀强度格局的主要因素之一,但影响程度较低,贡献率仅为5.35%;坡度因子是影响各时期侵蚀强度格局的最主要因素,但影响程度逐渐降低,其贡献率由1986年的93.33%下降到2005年的79.75%;植被覆盖因子在1986年影响侵蚀强度格局的贡献率为6.67%,之后则减弱;而土地利用结构对侵蚀格局的影响程度逐渐增强,贡献率已增至到2005年的14.90%。【结论】年降雨侵蚀力分布的空间差异增大后,降雨因子将成为显著影响土壤侵蚀空间格局的因素之一;受人类活动影响,当植被覆盖度达到一定程度后,土地利用结构逐渐成为影响侵蚀格局的重要因素,建议该地区今后的水土流失防治工作应优先考虑调整土地利用结构。     

岩石边坡喷播植草护坡工程的抗侵蚀效应

利用人工模拟降雨试验,从泥沙与养分流失的角度,对岩石边坡喷播植草护坡工程抵抗降雨侵蚀效应进行了研究,对侵蚀量与降雨强度、坡度、播种量及草的生长发育程度之间的关系进行了定量分析,揭示了岩石边坡喷播植草护坡工程抵抗降雨侵蚀的特征.结果表明:除降低雨滴动能外,坡面草本植被层具有明显的分流作用,降低了到达坡面的有效降雨量;泥沙与养分侵蚀量随坡度和播种量的增大而减少,随降雨强度的增加而增大,侵蚀量与试验因子间存在显著的函数关系,且抵抗降雨效应随草的生长发育程度表现出明显的时间动态特征;在高雨强下,基质的泥沙与养分流失量仍处于较低水平,表明岩石边坡喷播植草护坡工程具有较好的抵抗降雨能力.      

间歇降雨条件下黄土坡面土壤溶质的迁移特征

 【目的】研究间歇降雨条件下黄土坡地水分溶质迁移特征,为减少汛期坡耕地肥料流失率和水土流失量提供理论依据。【方法】以黄土坡地为研究对象,采取表层喷施和拌施两种施肥方式,通过两场间隔24 h的室内模拟降雨试验,从降雨-径流-土壤相互作用角度,研究间歇降雨条件下坡面水土流失和土壤溶质（NO3-、Br-和PO43）的迁移特征。【结果】第二次降雨的稳定产流强度、径流量和侵蚀泥沙量均大于第一次降雨,初始产流时间和产流强度达到稳定的时间也比第一次降雨提前。与第一次降雨平稳阶段NO3-和Br-的浓度相比,第二次降雨开始产流时浓度明显偏大,但其平稳阶段浓度又均小于前者,而吸附性PO43-的第二次降雨浓度高于第一次降雨稳定期浓度。非吸附性NO3-和Br-易随入渗水迁移,导致表层土壤溶质含量显著减少,第二次降雨地表总流失量小于第一次降雨,而PO43-受土壤侵蚀因素影响很大,喷施和拌施条件下PO43-第二次降雨的总流失量分别为第一次降雨的2.93和1.77倍。【结论】对于土体疏松易侵蚀的黄土地区,受降雨间歇期表层土壤溶质含量和土壤抗蚀性变化的影响,第二次降雨的径流溶质浓度过程线不能视作第一次降雨的简单延续,多次降雨会加剧吸附性土壤溶质的地表流失风险。在雨季里,首次降雨应时该采取必备的截流措施,减少非吸附性土壤养分的大量流失;对后期降雨的关注重点则是涵养水土,防范吸附性土壤养分的流失风险。     

基于RS和GIS的河北太行山区土壤侵蚀强度研究

以河北太行山区为例,选择加权降雨量、坡度、坡长、沟谷密度、土壤质地、植被覆盖度、土地利用类型7个影响因子,应用层次分析法求出各因子权重,建立土壤侵蚀评价指标体系;利用RS和GIS技术,将影响因子分级并进行地图代数加权叠加,划分土壤侵蚀强度等级,揭示该区2000年土壤侵蚀强度分布情况。     

云南东川陶家小河流域生态环境建设中的植被恢复及效益分析

云南东川陶家小河流域总面积为71.16 km2,无明显侵蚀的土地面积0.62 km2,占流域总面积的0.9%;植被遭到严重破坏导致水土流失的面积为70.54 km2,占流域总面积的99.1%,其生态环境已经相当恶劣。对流域土地资源进行开发种植利用能对流域内生态环境改善起到很大的促进作用,林业树种的种植能使水土流失严重的土地植物覆盖度大幅度增加,覆盖时间延长,降低温度和水分蒸发,缓减风速,改良土壤,以创造良好的生态环境。同时,对山区植被建设、恢复环境和陡坡耕地停耕还林还草的有效实施也是极大的支持和保障。最后,对东川陶家小河流域的植被恢复作了初步规划建议并进行了效益分析。     

黑龙江省低山丘陵区水保措施减蚀效应研究

黑龙江省低山丘陵区土壤贫瘠,农业生产活动剧烈,加之降雨多以夏季暴雨为主,造成了该地区严重的土壤侵蚀现象。文章通过对宾县三岔河小流域7个试验小区径流和产沙观测资料的分析,总结得出不同水保措施下的水土保持效益,为合理安排耕作方式提供参考。     

基于GIS的东苕溪典型小流域土壤侵蚀风险评估

基于GIS信息平台,采用土壤流失评估模型(USLE)对东苕溪典型小流域的土壤侵蚀强度进行估算评价,识别了土壤流失关键源区。结果表明:东苕溪典型小流域土壤侵蚀量在时间上与降雨量有较好的相关性(r=0.730,P<0.05),侵蚀方式以水力侵蚀为主;年均土壤侵蚀模数为2347t·km-2,属轻度强度侵蚀,土壤侵蚀强度呈现南北两端高,中部地区低的趋势;不同土地利用类型土壤侵蚀强度差异显著,年均侵蚀模数城镇用地>农村生活用地>耕地>林地>园地;中度及强度侵蚀区主要发生在陡坡带及7°～12°的耕地,极强度及剧烈侵蚀区主要集中在坡度大于12°的耕地、城镇用地及农村用地。     

WEPP模型在紫色土区域适用性研究

利用紫色土区域某水保站1984—2017年7次典型降雨资料,应用WEPP(water erosion prediction project)模型模拟了不同降雨条件下不同地面坡度的紫色土坡面径流量和侵蚀量,提出了模型评价方法,将模拟值与实测值进行比较,验证WEPP模型及其内置参数在我国紫色土范围内模型预测的可行性及准确性。结果表明,WEPP模型对于紫色土区域水蚀模拟基本可行,产流量的预测比侵蚀量的预测更为合理,低坡度条件下的模拟结果优于高坡度条件。对于侵蚀量的模拟不够理想,高坡度条件下反而模拟较好。对于不同坡度下的侵蚀量进行相关分析,结果表明坡度是影响土壤侵蚀的动力因子,在一定的坡度范围内,随着坡度的增加,土壤侵蚀量与坡度呈幂函数递增关系。     

基于RUSLE的大通河流域土壤侵蚀估算研究

对大通河流域的土壤侵蚀进行估算和定量评价,以期为该流域的水土保持和生态环境保护工作提供科学合理的依据。基于修正的通用土壤流失方程(RUSLE),运用遥感和地理信息技术,对大通河流域土壤侵蚀状况进行估算,并探讨了不同土地利用类型和不同坡度下土壤侵蚀的差异性。结果表明,大通河流域土壤侵蚀总面积为12 683.66 km~2,占流域总面积的83.83%,年均侵蚀模数为6 274.76 t/km~2。侵蚀强度整体表现为微度侵蚀和轻度侵蚀。土壤侵蚀主要集中在草地,侵蚀面积占比高达55.50%,灌木林次之。在0~25°坡度范围内,侵蚀面积随着坡度的增大呈先增加后逐渐减少的趋势,但在25°时达到最大侵蚀面积。微度侵蚀主要发生在0~10°坡度范围内,中度以上侵蚀等级的侵蚀面积均在25°坡度范围时达到最大值。林草过牧滥伐、城镇无序扩张等不合理的人类活动是引起土壤侵蚀的主要原因,适度控制人类活动、提高植被覆盖率,是流域内今后土壤侵蚀治理及水土流失防治的重点。     

模拟降雨条件下谷子和冬小麦植株对降雨再分配过程的影响

以谷子（Setaria italica）、冬小麦（Triticum aestivum Linn.）为研究对象,利用人工模拟降雨测定了不同降雨强度和生长阶段两种作物植株的穿透雨,采用人工喷雾法测定了不同生长阶段的冠层截留,根据水量平衡法计算了不同观测阶段的茎秆流。结果表明：谷子、冬小麦冠层对降雨的再分配作用显著,谷子冠下穿透雨率平均约为79%,茎秆流率平均约为20%,冠层截留率平均约占1%;冬小麦冠下穿透雨率平均约为79%,茎秆流率平均约为19%,冠层截留率平均约占2%。在其全生育期内,两种作物冠下穿透雨与茎秆流呈彼此消长趋势。穿透雨量和茎秆流量与降雨强度呈显著正相关关系,但是穿透雨率和茎秆流率与降雨强度的关系不显著。茎秆流量和冠层截留量及其二者占总降雨量的比率均与作物叶面积指数呈显著正相关关系,但穿透雨量及穿透雨率随叶面积指数增加呈显著下降趋势。