分布式水文模型在小流域综合治理规划中的应用

密云水库是北京市唯一的地表饮用水源,其上游山区是主要的水源涵养和供给地。位于水库上游北部山区的白马关河是一条直接进入水库的支流,虽然年径流量并不大,但是汛期随降雨径流带出的污染负荷进入密云水库,会对水库水质造成直接影响,弄清该流域降雨径流状况是进行水土流失和污染负荷估算及清洁小流域建设的基础。本研究采用分布式水文模型,对水库上游白马关河小流域内不同降雨频率下的产汇流进行了模拟计算,分析其下垫面特性对降雨径流的影响规律,为白马关河小流域的综合治理规划和非点源污染负荷控制提供参考。     

2000-2018年皖南山区土壤侵蚀时空变化

[目的]精确评估皖南山区土壤侵蚀量并分析其时空变化特征,为区域水土流失综合治理提供科学依据.[方法]在GIS技术的支持下,利用研究区日降雨数据,30 m分辨率DEM,土壤数据和土地利用等数据,采用中国土壤流失方程(CSLE)估算皖南山区土壤侵蚀模数,并分析2000,2010和2018年近20 a研究区土壤侵蚀时空变化特...     

密云水库北京集水区土壤侵蚀空间分布特征研究

密云水库作为北京市的主要水源地,其水质的保护和水库安全对北京市起着极为重要的作用.密云水库上游的水土流失情况对于首都地区的生态安全具有重要影响.本文根据研究区的土壤侵蚀特点和具体情况,从土地利用、坡度、土壤类型和人口等方面进行研究,探讨研究区土壤侵蚀的空间分布特征,为该地区的水源保护和侵蚀防治提供科学依据.     

适用于华北地区降雨侵蚀力因子R的计算公式探究

通用土壤流失方程:W=R·K·L·S·C·P·A,是目前世界上应用最广泛的土壤侵蚀量估算公式,实用性较强。方程中的降雨侵蚀力因子R,是其首要的基础因子,决定着土壤侵蚀量估算的准确度。研究将国内外专家提出的3个降雨侵蚀力因子计算公式,分别应用于华北地区的滦河重点预防区、永定河重点治理区、太行山重点治理区和伊洛河三门峡库区治理区,估算对应的土壤侵蚀量。将估算结果和2016年度的土壤侵蚀量监测数据逐一对比,得出适用于华北地区的降雨侵蚀力因子计算公式为刘秉正公式。这一研究结果,可为华北地区水土流失防治和生态环境建设提供理论基础和现实指导。     

北京市密云水库上游坡地水土流失监测系统的建立及应用

以北京市密云水库上游为示范监测区,利用遥感及地理信息系统,通过坡度、土地利用和植被覆盖度专题图形制作、交叉分析和土壤侵蚀强度判别,进行流域自然状况及水土流失面积调查;根据坡地土壤侵蚀区分布及坡地水土保持治理情况布设坡地径流小区,观测各类型区水土流失量及污染物流失量;分析计算全流域的水土流失量、污染物流失量及治理措施的水土保持效益。     

密云水库上游典型水保措施减少面源污染效益分析

根据2005年8月10日至16日密云水库上游北京市境内的几次大范围降雨,通过坡面水土流失监测小区观测数据,推算此次大范围降雨造成的水土流失与典型水保措施减少面源污染效益。研究结果表明:水库上游典型水保措施的保土效益达62.7%,减少污染物流失效益在25%~40%之间;典型水保措施在减少入库泥沙、减少进入水体的污染物等控制面源污染和保护水源方面发挥了显著的作用。     

基于GIS和RUSLE模型的松涛水库上游水土流失定量分析

基于地理信息系统(GIS)和遥感技术(RS),提取了松涛水库上游降雨侵蚀力、地形、土壤可蚀性、植被与经营管理和水土保持措施5个主要水土流失影响因子,运用修正的通用土壤流失方程(RUSLE)估算该区域土壤侵蚀量,生成土壤侵蚀程度分布图。运用GIS空间分析和数理统计方法,分析水土流失在地理空间上的分布特征,结果表明:水土流失主要以微度和轻度侵蚀为主,分别占研究区总面积的48.43%和26.76%;坡度是引起水土流失的重要因子,水土流失主要分布在坡度15°的区域;水土流失主要发生在人类干扰活动较强烈的草地、灌木林、速生林、热作园等地类上,其水土流失面积占到研究区水土流失总面积的89.64%。     

湖南蒸水流域近20年土壤侵蚀时空变化

为了解南方红壤丘陵区的土壤侵蚀时空变化特征,利用研究区及周边多个气象站1961-2018年的日降雨数据、多期土地利用数据、DEM数据、遥感影像等,采用空间插值等方法,获得蒸水流域1995、2000、2005、2010和2015年5个年度土壤侵蚀影响因子图,利用CSLE模型定量估算5个年度流域的土壤侵蚀量,根据水利部土壤...     

基于土壤~(137)Cs监测的土壤侵蚀与有机质流失——以密云水库为例

本文运用137Cs核素示踪技术,研究北京重要的水源供应地密云水库周边地区及白河上游地区土壤侵蚀状况与有机质流失状况及其相互之间的量变关系。试验结果表明:0～20cm土层中山坡上137Cs含量低于坡中、坡下,但若山顶具有缓坡或山角下具有陡坡则137Cs含量变化规律相反。根据水利部标准与土壤137Cs监测结果,密云水库周边大部分地区基本属于轻度侵蚀和中度侵蚀,部分地区侵蚀情况严重,达到了剧烈侵蚀的程度。不同土地利用方式对土壤有机质分布有很大影响,有机质含量分布为灌丛>林地>果园>农田;上游地区有机质含量高于水库周边地区土壤,表明人为活动加剧了土壤侵蚀和有机质的流失。对于景观单一,地域较小的采样区进行三次曲线数学模拟,其相关系数高达0.9左右,表明在监测土壤137Cs、210Pb含量变化的同时,可以利用小区域数学模型直接预报预测土壤有机质含量的变化。     

官厅水库上游近20年土壤侵蚀强度时空变化分析

官厅水库上游地区从1982年就被列入国家级水土保持重点治理区，国家不仅在水土流失治理方面进行大力投入，而且进行了多次土壤侵蚀遥感调查。各次土壤侵蚀遥感调查的成果在时间上形成序列，客观上为进行区域土壤侵蚀状况和生态环境变化的趋势动态分析提供了可能。在历年土壤侵蚀调查结果的基础上，进行了官厅水库上游永定河流域近20年来土壤侵蚀强度的时空变化分析，确定区域内水土流失强度在空间和等级的变化情况。     

密云水库集水区河岸生物工程措施初探

密云水库作为北京城区的重要饮用水源地,水库集水区流域多山,夏季降水高度集中,水土流失面积大,严重的水土流失威胁着水库集水区生态环境,如何治理集水区内的水土流失,改善集水区生态环境非常重要.生物工程以其具有生物生态学属性这一最突出的特点,而不同于传统的土木工程.它把植物及其对坡面、河岸不稳定的影响与侵蚀过程联系起来,在防治侵蚀和保护环境中具有快速的工程效应和持久的防护作用双重功能.从河岸带的功能出发,阐述了河岸生物工程措施的复合功能,介绍了河岸生物工程措施植物的选取原则,以此为基础,详细介绍了集水区河岸生物工程措施的类型及设计模式,以期为密云水库集水区河岸整治提供理论基础.     

一个用于分析土地覆被变化对径流机制影响的分布式月水量平衡模型

The Miyun Reservoir is the most important water source for Beijing Municipality, the capital of China with a population of more than 12 million. In recent decades, the inflow to the reservoir has shown a decreasing trend, which has seriously threatened water use in Beijing. In order to analyze the influents of land use and cover change （LUCC） upon inflow to Miyun Reservoir, terrain and land use information from remote sensing were utilized with a revised evapotranspiration estimation formula; a water loss model under conditions of human impacts was introduced; and a distributed monthly water balance model was established and applied to the Chaobai River Basin controlled by the Miyun Reservoir. The model simulation suggested that not only the impact of land cover change on evapotranspiration, but also the extra water loss caused by human activities, such as the water and soil conservation development projects should be considered. Although these development projects were of great benefit to human and ecological protection, they could reallocate water resources in time and space, and in a sense thereby influence the stream flow.     

密云水库上游流域次降雨坡面产流产沙特征

以北京市密云县石匣小流域为研究区,利用2006-2010年连续5 a的坡面径流试验小区观测资料,运用统计方法,分析了密云水库上游流域的降雨、产流产沙特征以及在不同土地利用和不同坡度条件下,降雨量、降雨强度与产流、产沙之间的关系。结果表明:1)该研究区域水土保持治理措施实施的关键时间为每年的7、8月份,当降雨量大于10 mm时,应注意采取水土保持措施;2)在裸地、耕地和林地条件下,高雨量、中雨强型降雨为导致产流、产沙的主要雨型,在草地条件下,中雨量、高雨强型降雨为导致产流、产沙的主要雨型;3)中雨量高雨强型降雨条件下,林地的减流效益最好,低雨量低雨强型降雨和高雨量中雨强型降雨条件下,耕地的减流效益相对较低,草地和林地的减流效益差异不大;在3种不同雨型条件下,耕地、草地和林地的减沙效益差别不大;4)裸地条件下,降雨量与产流量间的关系更为密切,尤其在14.4°坡面下相关性最高;耕地条件下,产流量与降雨量的相关性较好,产沙量则与降雨强度的相关性较好,11.4°的坡面产流量、产沙量与降雨因子间的相关系数最高;草地条件下,降雨强度与产流量间的关系较为密切;林地条件下,产流量、产沙量与降雨因子间的相关性均不显著。研究结果可为密云水库上游水土保持措施及农业面源污染管理措施的科学实施提供依据。     

潮河流域水土流失治理成效及存在问题分析

以占密云水库以上集水流域面积31%的潮河流域作为研究区域.在对流域水土保持和水土流失状况进行分析的基础上,阐明了流域水土保持工作在减轻水土流失,改善生态环境,提高社会经济效益方面的作用.阐述了流域水土流失治理中存在的一些问题,拟为流域综合治理提供政策启示.     

密云水库上游流域土壤有机碳特征及其影响因素

以密云水库上游流域7种典型土地利用类型为研究对象,分析了不同土地利用类型及不同土层土壤有机碳含量的分布特征及其与气候、地形和土壤特征等因素的关系。结果表明:①研究区域内天然次生林和草地的土壤有机碳含量最为丰富,其次分别为灌丛和人工林,农田最低;0~40 cm土层中,土壤有机碳平均含量由高到低排序为:杨桦林>草地>辽东栎林>灌丛>落叶松林>油松林>农田;②除草地外,其他6种土地利用类型土壤有机碳含量均以0~10 cm土层最大,随着土层深度的增加呈现降低的趋势,且降幅较大;而草地土壤有机碳含量在0~20 cm范围内随剖面的延伸略有增加,20 cm以后表现为下降的趋势,各土层之间的变化幅度均较小;③各土层土壤有机碳含量均与海拔、土壤含水量、土壤全氮含量呈极显著正相关(p<0.01),而与年平均温度、年降水量、土壤体积质量和土壤pH值呈极显著负相关(p<0.01),与坡度之间存在很弱的正相关且未达到显著水平(p>0.05);偏相关分析表明,影响土壤有机碳含量的关键因素随土壤深度不同而不同,其中0~10 cm土层土壤有机碳含量最主要的影响因素为土壤全氮含量、土壤体积质量和土壤pH值,而10~20 cm土层为土壤全氮含量、土壤体积质量和坡度,20~40 cm土层则为土壤全氮含量和年降水量;④影响不同土地利用类型土壤有机碳含量的主要因素,草地和农田均为土壤全氮含量和年平均温度,落叶松林为土壤全氮含量和土壤含水量,油松林为土壤体积质量、土壤全氮含量和土壤pH值,杨桦林和辽东栎林均为土壤全氮含量和土壤体积质量,灌丛则为土壤pH值。     

施肥对北京山区农田地表氮磷流失的影响——以密云水库流域为例

农田非点源污染是最普遍的非点源污染类型之一,直接威胁北京市密云水库的水质状况;施用化肥是农田非点源污染物的主要来源.以北京市山区的农田化肥施用现状为基础,紧邻密云水库布设径流试验小区,种植当地的主要作物——夏玉米,设置常规(施肥)和对照(不施肥)2种处理,分析天然降雨条件下,施肥对农田地表氮和磷流失的影响.结果表明:施肥显著提高地表径流中氨态氮的浓度,但对径流硝态氮、总氮、可溶磷和总磷的影响有限;附着于泥沙上的颗粒态磷质量分数因施肥显著增加,但颗粒态氮质量分数仅在底肥施用后的首次产流中,表现出较大差异;泥沙是地表径流中氮和磷流失的主要载体,试验期间常规和对照小区,氮随泥沙流失负荷分别占氮流失总量的58.6％和53.6％,磷随泥沙流失负荷占比分别为97.2％和96.5％.研究结果可为密云水库流域农业生产管理和非点源污染治理提供参考.     

密云水库周边水土保持与水源保护探讨

 根据密云水库周边自然地理特征和社会经济情况,特别是连续干旱导致水库水位急剧下降、水库周边形成大面积裸露地的现状,分析水库周边人口资源环境的突出矛盾和生态环境存在的主要问题,对密云水库周边水土保持和水源保护思路和措施进行了探索,提出生态建设总体思路和原则,和以库北库区裸露地治理与保护,入库口裸露河滩地治理与保护,以及小型分散点源污染治理为重点的具体措施,同时对加强水库周边的水土保持与水源保护提出政策及管理措施建议。     

密云水库周边板栗林下不同水土保持措施效益评价

为探究密云水库周边板栗林下的土壤侵蚀规律以及适合于当地板栗林下的水土保持措施,选取发生于2021年8月的10次降雨事件作为研究样本,通过对比不同水土保持措施配置下产流产沙对降雨因子的响应,采用径流小区法对不同水保措施配置模式的水土保持效益进行了评价,进而筛选出水土保持效果更好的水土保持措施。结果表明:(1)在仅布设植被措施的条件下,减轻地表径流及泥沙运移作用最大的植被类型为卷柏,其次为自然坡面。(2)在同时布设植被措施与工程措施的条件下,工程措施相同、植被措施不同时,自然坡面减流减沙效果最好。工程措施不同、植被措施相同时,减流效果最好的为鱼鳞坑。(3)马齿苋+鱼鳞坑、自然坡面+鱼鳞坑的水土保持效益最佳。(4)对产流产沙量影响最大的因子为降雨量,其与径流量、泥沙量的相关系数分别为0.533,0.557(p<0.01)。由此可知,进行密云水库板栗林水土保持工作时,可优先种植卷柏、布设鱼鳞坑,或布设马齿苋+鱼鳞坑、自然坡面+鱼鳞坑等水土保持措施。     

不同气候模式对密云水库流域非点源污染负荷的影响

以密云水库流域内4个气象站1961-2000年40 a的气象特征分析结果为基础,采用统计分析和线性回归的方法,预测流域气候变化趋势,采用任意情景设置法设定25种气候情景(5种温度变化和5种降雨变化的组合情景)和3个水文情景年(丰、平、枯水年)。利用HSPF(hydrologic simulation program-fortran)模型模拟密云水库流域不同气候变化情景下径流量和非点源污染物负荷量的变化情况。结果表明:1)增加20%降雨,能增加73.4%的径流量,而减少20%降雨会减少56.3%的径流,而气温变化对径流和水质负荷影响不是很明显;2)总氮和总磷负荷随径流增加而增大,总磷负荷对径流变化更加敏感,降雨增加20%,总氮和总磷负荷分别增加约70.8%和78.3%;而减少20%降雨,会使得总氮和总磷负荷分别减少约55.3%和57.2%;3)从水文年对比来看,潮河流域丰水年径流量是枯水年的3.1倍,总氮、总磷负荷则分别是枯水年的2.9倍、3.5倍,白河流域丰水年径流量是枯水年的4.6倍,总氮、总磷负荷则分别是枯水年的5.6倍、8.5倍,且年内非点源污染负荷主要集中在汛期,高风险区主要分布在怀柔区、延庆县、滦平县以及密云县,需要对其采取对应的措施来控制非点源污染的影响。