砒砂岩区植物拦沙作用导致泥沙筛分效应研究

对黄河中上游砒砂岩区两个典型流域(东一支沟和对比沟)进行了实地调查,并对其监测资料进行了对比分析。结果发现,种植沙棘的东一支沟沟床表层泥沙颗粒级配累积曲线及整体粒径呈由上游至下游逐渐变细的分布特征,而没有种植水保植物的对比沟则呈不规则分布;同时发现,东一支沟沟床表层土中粒径大于1mm的粗沙含量比例平均仅为2.0%,而对比沟则达9.93%。研究表明沙棘植被的拦沙固沙作用导致沟床产生了泥沙筛分效应。     

应用Manure-DNDC模型模拟畜禽养殖氮素污染

畜禽养殖是重要的农业面源氮素污染源头,大量的畜禽粪便施入农田后,会加大农田氮素径流和淋溶损失强度。畜禽养殖废弃物氮素污染过程复杂,涉及到动物自身营养循环以及废弃物通过不同途径进入环境的过程,目前大多通过排放系数法估算畜禽养殖过程产生的氮素污染负荷。该文选用最新版Manure-DNDC模型,以山东小清河流域为例,模拟畜禽养殖及废弃物处理的生物地球化学过程,分析氮素在动物、畜禽粪便、农田之间的迁移转化,探讨该过程中氮素的主要损失途径以及污染物负荷的时空变化特征。模拟结果表明,小清河流域2008年畜禽养殖及粪便处理场所氮素径流损失4.66万t,粪便施入农田后的氮素径流和淋溶损失分别为0.1、0.51万t。     

南方红壤区不同利用土地产流产沙特征试验研究

研究不同类型降雨下土地利用/覆被对水土流失过程的影响,对于科学指导植被建设和控制水土流失具有重要意义。采用人工模拟降雨的方法,对南方红壤区典型小流域8种不同利用土地的径流、泥沙在不同降雨条件下的流失特征进行了研究。结果表明,不同利用土地的径流和泥沙流失差异明显,且各利用土地的径流和泥沙流失的变化对雨量雨强变化的响应不同;相同降雨条件下径流调控排序为果园>旱平地>油茶>弃土场>水保林>坡耕地>水田>裸地,泥沙调控排序为果园>油茶>旱平地>水田>裸地>水保林>坡耕地>弃土场。因此,具有水土保持措施的果园保水保土最好,而裸地产流最大,坡耕地和弃土场泥沙流失最多,产流和产沙没有完全的对应关系,该研究结果为南方红壤区的水土保持规划与水土流失综合治理提供了基础数据和科学依据。     

不同尺度下梯田果园地表径流养分流失特征分析

为了研究尺度变化对红壤区梯田果园养分随地表径流流失的影响,通过2011年4–9月份在江西省水土保持生态科技园的野外试验,对比分析了径流小区尺度(处理1)和自然大坡面尺度(处理2)在2种典型降雨下的产流、产沙以及N、P流失特征。结果表明:具有相似下垫面条件的处理1和处理2相比,中雨型条件下处理2单位面积产流、产沙量分别为处理1的23.09%、13.63%,大雨型条件下处理2单位面积产流、产沙量分别为处理1的27.49%、13.72%,其产流产沙过程基本一致,都是随着降雨强度的变化而变化;各处理养分流失主要集中在产流初期,后期逐渐趋于稳定。     

气候和土地利用变化对潮河流域产流产沙的影响

为探究气候变异和土地利用变化对流域产流产沙的影响,选择位于北京密云水库上游的潮河流域,对该流域1961-2009年的年径流、年降水、年潜在蒸散发和年输沙量分别进行了非参数检验和突变点分析,结合该流域不同时期的土地利用变化情况,采用水量平衡原理,定量评价该流域土地利用和气候变异对年径流量和年输沙量变化的贡献。结果表明:该流域年径流量在1961-2009年间呈显著减少趋势,并在1999年发生突变,但年降水和潜在蒸散发没有显著变化。该流域年输沙量显著减少,且于2004年发生突变。分析表明该流域气候变异和土地利用变化对年径流量减少的贡献率分别为43.9%和56.1%,而对年输沙量减少的贡献率分别为1.95%和98.05%。土地利用变化是导致该流域年径流量减少,特别是年产沙量减少的重要原因。在全球气候变化的大背景下,通过调整流域土地利用结构、优化土地利用方式,开展以植被恢复为主体的水土流失综合治理,是实现适应性流域管理目标的根本途径。     

泾河张家山水文站水沙特性分析及工程实例

为合理评价和利用多沙河流水资源,基于张家山水文站1956年-2009年逐日降水量、径流量、输沙量和含沙量数据,分析张家山站水沙变化特征。各系列多年平均特征值表明:输沙量不均匀系数最大,7、8月输沙量占全年的81%;降水、径流主要集中在7-9月。统计年降水量、径流量、输沙量和含沙量分期年平均特征值,前三者时段均值呈减小趋势,含沙量时段均值波动变化。Mann-kendall秩次相关检验显示年降水量、径流量和输沙量的检验值分别为2.39、4.45、3.36,都大于0.05的置信水平,均有显著减小变化趋势。输沙模数时段均值减小,来沙系数时段均值增大。灰色相关度和双累积曲线分析表明:径流与输沙量、降水量相关性较好,径流与输沙量关联度为0.64,比径流与降水的关联度0.62稍大。最后,探讨泾恵渠渠首排沙闸工程,泾恵渠引水合理沙限为15%,排沙闸适宜排沙流量为200m3/s。研究结果可为泾惠渠渠首改建工程设计提供参考。     

开发建设中扰动地面新增水土流失研究

针对神府东胜煤田开采过程中所引发的严重新增水土流失问题,采用野外放水冲刷的试验研究方法,对神府东胜煤田扰动地面新增水土流失机理和流失量进行了初步研究。结果表明:在相同放水冲刷流量和坡度下,原始地面的平均土壤入渗率较扰动地面的增加30%;两种不同类型下垫面的径流量均随时间的增加而增加,冲刷的前6min,径流量均较小,且原始地面>扰动地面,在6min以后,径流量迅速增大,且原始地面<扰动地面,扰动地面的平均径流量较原始地面增加14%;原始地面的侵蚀产沙在整个放水冲刷过程中没有显著变化,基本维持在一个常数水平;扰动地面在放水冲刷0—15min的侵蚀产沙量较高,此后侵蚀产沙随冲刷历时的延长而下降并最终趋于稳定;扰动地面的平均含沙量较原始地面增加96%,平均产沙量增加89%;新增土壤流失量随放水流量和坡度的增大而增大,10°时,新增土壤流失量最大;同一坡度条件下,放水流量越小,土壤流失量增加的百分比就越大,反之则越小。     

贵州省喀斯特地区坡面产流产沙特征

土壤侵蚀和石漠化严重影响了贵州喀斯特地区的可持续发展。为了有效防治该地区的土壤侵蚀,利用径流小区观测法,通过布设经济林地(梨树)、水保林地(香樟、柏树)、坡耕地(农作物)和裸地(对照)5种径流小区,对该地区不同地类坡面产流产沙特征进行研究。结果表明:坡度为13°的坡耕地和经济林地减流减沙效果显著,产流量分别减少了47.5%和25.8%,产沙量分别减少了78.5%和58.9%,香樟、柏树减流效果不明显,但产沙量分别减少了44.7%和79.3%;坡度为18°时,经济林地(梨树)、水保林地(香障)、水保林地(柏树)、坡耕地(农作物)4种地类的产流量减少45.8%,4.9%,3.8%,16.6%,产沙量分别减少了91.3%,81.1%,77.4%,61.6%。25°的坡耕地产沙量是对照的8.9倍,土壤侵蚀量大幅度增加。产流产沙量与降雨量(P)、最大30min雨强(I30)和坡度(s)均呈幂函数关系,产沙量与产流量呈线性关系。     

不同地表覆被下南四湖表层底泥营养元素分布特征

对南四湖水生植被区、农田居民地、养殖区、自然水面的29个采样点表层底泥TN、TP和TOC的含量进行分析,揭示了不同地表覆被下表层底泥中营养元素的分布特征,通过对底泥和上层覆水所含营养元素进行相关分析,探讨了营养元素的可能来源。利用有机指数,对底泥有机污染进行了分析。结果表明:南四湖养殖区和农田居民地已经出现富营养化现象,水生植被区和自然水面还尚未受到富营养化威胁。表层底泥的TN主要来自内源有机氮,TP主要来自外源无机磷。     

嘉陵江流域输沙量演变规律分析

嘉陵江流域水土流失严重,是长江流域重点产沙区之一,研究流域输沙量演变规律及其影响因素,对揭示其水土流失规律及人类活动水文效应具有重要意义。基于嘉陵江北碚站月及年输沙量,分析了流域输沙量演变规律及流域内人类活动对输沙量的影响。结果表明:年输沙量总体呈降低趋势,1980s—1990s年输沙量波动程度相对较大;流域年输沙量在1992年发生突变,突变年份后年径流量有所增加,年输沙量明显减少,突变年份后年输沙量波动程度加剧;年内输沙量主要集中在汛期(7—9月),占全年72%以上,总体变化呈单峰型;根据北碚站1956—2008年降雨—输沙双累积曲线,流域输沙量相对降雨量在1984年发生突变,降水和人类活动在突变年份前后对输沙量衰减的影响分别为25%和75%,人类活动的影响占据了主导地位。