治理小流域侵蚀产沙特征研究

该文以纸坊沟流域为例,分析了治理小流域侵蚀特征,产沙特征及综合治理减沙效益。结果表明：流域侵蚀强度以中等以下为主,流域产沙主要来源于沟谷地的天然荒波,流域综合治理具有明显的减沙效益。     

罗玉沟流域典型暴雨洪水及其产沙特性

以罗玉沟流域实测水文泥沙数据和洪水调查资料为基础,分析几场造成极强烈侵蚀的典型特大暴雨的雨、洪、沙特性。结果表明：典型暴雨面雨量离差系数为0．15—0．74,不均匀系数为0．37—0．90,极端降雨比值系数为1．3-188．8,暴雨中心最大10min、最大30min和最大60min降雨量分别占次降雨总量的19％-29％、35％-73％和60％-100％;次暴雨洪量超过年径流量的30％,径流系数0．20—0．49,洪峰流量模数为4．07—9．34m^3／（s·km^2）,洪水总历时6—96h,上涨历时15—80min;次洪输沙量超过年输沙量的60％,次洪输沙模数为0．71-1．40万m^3／km^2,最大含沙量高达774kg／m^3,且沙峰多超前于洪峰10—20min,沙量过程线的消退明显滞后于流量过程线,最大含沙量出现时的流量较最大流量偏小40％-50％;历次暴雨的雨、洪、沙特性差异主要受暴雨时空分布特征和下垫面条件控制,水土保持措施具有明显的滞洪减沙效应。     

秃尾河流域暴雨洪水产沙特性的研究

用秃尾河流域实测降雨洪水泥沙资料 ,对流域的暴雨洪水泥沙特性做了较为全面系统的分析 ,阐明了秃尾河流域泥沙来源 ,揭示了冻融侵蚀、风蚀和水蚀的共同作用是导致高含沙水流发生的机理 ,以及次暴雨洪水泥沙输移比小于 1的特性 ,为多沙粗沙区流域治理提供了科学依据     

嘉陵江李子口小流域侵蚀产沙模型初探

到目前为止,国内外对土壤侵蚀产沙模型已经进行了大量的研究,建立了大量的土壤侵蚀产沙模型,从嘉陵江流域、李子口小流域的基本情况（尤其是水土流失现状）入手,结合长江流域侵蚀产沙模型研究情况,初步探讨了李子口小流域侵蚀产沙模型。     

山丘区小流域降雨侵蚀及产沙模型研究

该文选用山东省有代表性的福山小流域试验资料，对山丘区小流域降雨侵蚀和产沙规律进行了研究，提出了山丘区小流域降雨侵蚀的产沙模型。不仅为小流域综合治理提供了科学依据，还可满足小流域河流产沙预测预报的要求。     

黄丘一区小流域洪水输沙特性研究

<正> 长期的土壤侵蚀,把黄丘一区地表切割成千沟万壑的形态,坡陡流急,干沟沟底比降1％～3％,支毛沟比降更大。一遇暴雨洪水,当汇集坡面来水来沙后,沟岸侧蚀、沟底下切、沟头前进严重,形成沟道网络的高含沙水流,其含沙量500～1000kg/m~3,最高可达1700kg/m~3。由于含沙量大,水流容重和粘滞性增加,紊动减弱,成为非牛顿二相流,具有流变性质。本文根据绥德水保站及有关站(所)的实测资料和研究成果,对黄丘一区小流域洪水输沙特性作一分析。     

黄丘一区小流域暴雨特性研究

<正> 多年来,利用实验小流域雨量站网观测资料,我们对黄土丘陵沟壑区第一副区暴雨特性进行了分析研究,以便为小流域暴雨洪水计算及流域产沙数学模型的建立提供科学依据。 西太平洋副热带高压是影响本区暴雨的重要天气系统,故暴雨多发生在副热带高压西伸北进的时期。造成本区暴雨的天气尺度系统有西北涡和西风槽等。西北涡是造成夏季降水的重要天气系统,一般西北涡都能在本区造成暴雨,有一部分还能引起大暴雨。西风槽在传播过程中沿途都有不同程度的     

小流域侵蚀产沙分布式数学模型的研究

 为反映因下垫面因子空间分布不均和人类活动对流域侵蚀产沙的影响,建立了基于场次暴雨的小流域侵蚀产沙分布式数学模型。该模型能够模拟出流域在不同水土保持措施(不同土地利用类型)下的径流和侵蚀产沙的时空过程,从而加强了在水土保持措施制定中的应用,并能够检测流域管理措施对径流泥沙过程产生的影响,进而为配置流域内水土保持措施和检测流域管理,提供技术支撑和科学依据。经黑草河小流域实测资料率定和验证,计算值与实测值符合良好。     

GIS与小流域侵蚀产沙模型在淤地坝设计中的应用

选取侵蚀严重的黄土丘陵沟壑区作为研究区域，对在晋西离石羊道沟建立的小流域侵蚀产沙模型进行了修正，并在汾河水库上游地区的曲井典型小流域进行应用，依托地理信息系统(GIS)技术，通过对数字高趣模型(DEM)的三维计算，完成了对曲井小流域的侵蚀产沙的年度预报，并对曲井小流域淤泥坝的年淤积量、淤积面积进行测算，对淤泥坝高度及使用寿命进行了规划设计。     

晋西黄土区不同植被覆盖小流域的产流输沙特性

为了进行不同植被覆盖小流域的产流输沙研究,以山西省吉县蔡家川流域内部嵌套的3个典型小流域为研究对象,采用对比分析的方法,探索降雨特性和植被覆盖条件对流域产流输沙的影响。结果表明:小流域产生的径流量和输沙量均随着降雨量的增大而增大,但并不成一定比例;小流域的径流量和输沙量也随降雨强度的增大而增大,泥沙量的增长幅度大于径流量;在黄土区,短历时的暴雨易产生严重水土流失,应该作为水土流失预防的重点;在不同植被覆盖条件下,以封禁植被为主的小流域产生的径流量和输沙量最小,人工植被为主的小流域次之,水平梯田为主的小流域最大;在封禁条件下自然恢复植被为主的小流域对黄土区典型暴雨的水土流失预防效果最佳。因此,如何在水土流失严重的黄土高原地区仿拟自然进行植被恢复,是有效控制水土流失的关键。     

武陵山区女儿寨小流域次降雨径流与产沙特征

 以武陵山区女儿寨小流域为研究区,根据流域2004—2008年77场典型降雨径流观测资料,研究流域次降雨径流与产沙特征。结果表明:77场降雨中,以25.0～49.9 mm和50.0～100.0 mm的降雨为主,占降雨总数的67.53%,降雨强度以10～40 mm/h为主;降雨量与径流深和产沙模数呈现较为显著的线性相关性,降雨量、径流深及降雨侵蚀力对产沙模数均有明显影响,其中以径流深和产沙模数的拟合效果最好,R2达0.684 7;在对降雨、径流、产沙共12个指标进行相关性分析的基础上,对径流深、洪峰流量、产沙模数、降雨侵蚀力4个主要指标进行多元逐步回归拟合,R2均在0.85以上,并通过显著性检验,回归方程拟合效果较好,可用于相关指标的定量计算;流域的产沙量主要取决于几次大的暴雨,汛期的降雨决定流域的产流产沙状况。研究结果可为流域水土流失监测和预报、水土保持措施合理配置等提供相应参考。     

黄土高原泾河流域1960—2000年的年输沙量时空变化

为制订合理有效的水土流失治理政策,需定量了解流域的泥沙输移总量及其时空变化。以黄土高原多泥沙的典型流域泾河为例,按有连续水文观测数据的11个水文站的控制范围,把流域划分为11个河段,统计分析1960—2000年间的年均输沙量和输沙模数在不同年代的变化和空间上的差异。结果表明:1)20世纪60年代泾河流域年均输沙量为3.024 9亿t/a,年均输沙模数为6 672 t/(km2.a);输沙等级为强度,但空间分布不均匀,其中输沙等级为极强度和强度的河段面积占流域面积的72.6%,其年均输沙量占流域总量的86.0%;输沙等级为中度和轻度的河段面积占流域面积的27.4%,其年均输沙量占流域的14.0%。2)20世纪70年代以来,泾河流域年均输沙量开始减少,90年代已减至2.657 8亿t/a,较60年代下降了12.1%,减沙主要发生在输沙等级为极强度的河段,其减沙量占流域总减沙量的93.5%,尤其以降水较高、植被较好的西部地区为主要贡献区,而其他输沙等级河段的年输沙量基本保持不变。因此,在侵蚀性暴雨增加的气候变化背景下,植被稀疏、抵抗暴雨侵蚀能力差的半干旱地区应列为水土保持重点地区。     

基于水沙关系框架的黄土区不同水保措施减沙贡献分割方法

黄土高原水土保持治理已取得巨大成效,但常规的水文法和水保法均不能可靠地进行不同水土保持治理措施的减沙贡献分割。该研究首先分析了不同治理措施的减沙机制,认为在流域尺度上:1)由于坡面水下沟后继续冲刷,植被、梯田等坡面治理措施仅通过减少地表径流来减沙;2)淤地坝既通过减少地表径流来减沙,也通过降低地表径流含沙量来减沙;3)降雨对产沙的影响机制与坡面措施类似。基于此,该研究提出了一种新的针对黄土区的流域减沙贡献分割方案,给出了降雨、坡面措施以及淤地坝的减沙贡献计算公式。验证结果表明,这3个公式计算结果与实际观测结果均非常一致,其中淤地坝公式准确计算出了大理河、清涧河、延河流域的淤地坝拦沙量(R2>0.9)。水文法被认为是一种较可靠的降雨变化和人类活动贡献分割方法,该研究提出的方法与水文法的计算的结果几乎一致。水保法计算结果为坡面减蚀率,因而会高估减沙贡献,而该研究方法考虑了减沙效应的空间尺度变异,计算结果为流域减沙率。该研究提出的方法具有较好的理论基础,对黄河流域减沙的归因分析以及未来治黄策略的制定具有重要意义。     

Effect of land management on runoff and soil losses from two small watersheds in St Lucia

The influence of land use on runoff and soil loss was assessed on two small watersheds in the Eastern Caribbean island of St Lucia, under contrasting land management regimes. The data generated from these watersheds revealed that the soil losses from an intensively cultivated agricultural watershed were 20‐times higher in magnitude than that of a forested watershed both for peak rainfall event and for total duration of analysis. This was due to higher surface runoff rates and exposure of soil to direct raindrop impact within cultivated areas. Whereas the forest canopy cover in combination with higher infiltration capacities of the forested land reduced the erosive runoff from the forest watershed and thus the soil loss. Moreover, the energy intensities of large storms in excess of 40 mm were estimated and found to range between 400 MJ mm ha⁻¹ h⁻¹ and 1834 MJ mm ha⁻¹ h⁻¹. 1

1 Megajoules‐millimeters per hectare‐hour.

Soil loss from the agricultural watershed was strongly correlated (R² = 0·85) to storm energy‐intensity (EI₃₀). However, the correlation of soil loss with the EI₃₀ (R² = 0·71) was poor for the forest watershed due to the effect of canopy vegetation, which significantly reduced the energy of raindrop impact. Over the study period, cumulative soil losses were 10·0 t ha⁻¹ for the agricultural site and 0·5 t ha⁻¹ for the forest site. 2

2 Metric tons per hectare.

The largest storm observed during the study period resulted in erosion losses of 3·78 t ha⁻¹ and 0·2 t ha⁻¹ from the agricultural and forest sites respectively. The regression models were developed using the measured data for prediction of runoff and soil loss over the watersheds of St Lucia under similar conditions. This study contributed towards efficient watershed management planning and implementation of suitable water conservation measures in St Lucia. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.     

黄土高原典型流域水沙变化归因对比分析

近几十年来,黄河中游黄土高原地区水沙变化显著。众多学者以该地区典型流域无定河开展了大量研究,但局限于方法的突破而忽视了方法间的对比分析。为此,该研究采用双累积曲线法、水文法、弹性系数法和水保法对无定河流域1957—2010年水沙变化进行归因对比分析。结果表明:无定河流域年降水量未发生显著变化,年潜在蒸散发、年径流量和年输沙量呈显著减少趋势且突变年份依次为1982、1971、1971年。径流归因对比分析表明,水文法与弹性系数法结果较为接近,水保法人类活动贡献率偏小;输沙归因对比分析表明,水保法与其他3种方法结果一致。归因分析表明,人类活动是流域水沙变化的主控因素且逐年增强,人类活动中对径流变化起主导作用的是灌溉引水和造林;对输沙变化起主导作用的是淤地坝和造林。淤地坝的淤满或失效对流域水保措施减水减沙效益影响较大。因此,未来无定河流域的治理应继续落实退耕还林还草政策,并加强淤地坝等工程措施的布局优化和后期维护。     

MIKE-SHE与MUSLE耦合模拟小流域侵蚀产沙空间分布特征

为有效认识流域侵蚀产沙来源,并探讨MIKE-SHE在中国黄土高原区域侵蚀产沙模拟的适用性,该研究采用分布式流域水文模型MIKE-SHE与修正的土壤侵蚀模型MUSLE耦合,对黄土高原典型小流域侵蚀产沙进行了空间分布模拟与评价。研究结果表明：流域侵蚀产沙主要来自于坡耕地和村庄、厂矿及居民用地,二者对于流域次降雨侵蚀产沙贡献平均为44%和34%。对于不同地貌单元,沟坡是流域侵蚀产沙的重要来源,其侵蚀产沙贡献高达68%。总体来看,73%的流域面积无明显侵蚀特征,而约17%为强度、极强度以及剧烈侵蚀区,剧烈侵蚀区多分布于沟坡和部分斜梁坡,这与现实流域植被覆被特征及侵蚀特征基本相符。沟道重力侵蚀是影响MIKE-SHE与MUSLE耦合模拟流域出口侵蚀产沙总量精度的重要因素之一。     

黄土高原径流侵蚀功率输沙模型的改进

水土流失对流域生态危害严重,输沙量模拟和预测可以为流域水土流失防治提供依据,因此精确的输沙模型是流域水土流失治理的重要工具。为了精确模拟变化环境下黄土高原年输沙量,该研究基于黄土高原19个水文站的径流和输沙数据,通过随机森林变量重要性度量方法评估年径流侵蚀功率、淤地坝指数、淤地坝相对指数、归一化植被指数、不透水地面积等因子对流域年输沙量的影响,使用非线性最小二乘法估算年输沙模型参数,对比分析不同因子组合的年输沙模型精度,提出适用性较强的黄土高原年输沙模型,据此开展年输沙量变化贡献率分析。结果表明：1）以幂函数形式构建的仅含径流侵蚀功率单因子输沙模型精度与流域面积有显著的负相关关系,相关系数为-0.505（P<0.05）,模型精度随着流域面积增大而下降,在大于7 000 km2的流域适用性较差;2）年径流侵蚀功率、淤地坝指数及不透水地面积因子组合建立的多因子年输沙模型在黄土高原适用性最佳,模型在率定期NSE平均值为0.84,RMSE平均值为0.21亿t,在验证期纳什系数平均值为0.79,均方根误差平均值为0.27亿t。3）影响研究流域年输沙量变化的因素依次是：年径流侵蚀功率、不透水地面积和淤地坝指数。研究可以为黄土高原不同区域水土流失防治和生态治理工作提供理论支撑。     

黄土高原小流域重力侵蚀数值模拟

为研究黄土高原小流域重力侵蚀机理,采用fish语言编写多层复杂地形建模的前处理程序,对多层复杂地形建模进行了二次开发。从力学稳定性角度,采用有限差分FLAC3D软件对黄土高原小流域概化模型进行重力侵蚀机理研究,分析了流域重力侵蚀的发育过程,并对小流域位移场和应力场进行了数值模拟。结果表明：建立的三维模型能真实地表现小流域地形、地貌,仿真效果良好。小流域重力侵蚀过程分为发育期、成熟期和稳定期3个阶段,沟头溯源区是小流域侵蚀最强烈的部位;凹形的边坡整体几何形态利于边坡稳定,减缓了重力侵蚀的发生程度。建模方法和数值模拟结果可应用到重力侵蚀研究中,为推动流域侵蚀产沙时空规律研究的深入发展和小流域水土流失综合治理以及生态环境建设提供科学依据。     

晋西黄土区小流域泥沙来源分析

以晋西黄土区小流域为研究对象,选择了7个典型小流域,根据14 a的定位观测结果,对流域泥沙来源进行了分析.结果表明,按小流域泥沙来源的地貌部位划分,沟谷地(沟头、沟道和沟坡)产沙量＞沟间地(坡面、梁峁坡)产沙量,沟谷地产沙量占流域总产沙量的60%以上,沟谷地侵蚀模数是沟间地的1.28～2.48倍,坡耕地、裸露地是主要产沙地类.