黑河流域40多年来生态环境变化驱动力分析及对策

结合黑河流域40多年来水文,社会经济等方面的资料,采用趋势分析法估算人为因素对流域地表径流的影响,通过相关和主成分分析等数学方法分析人类活动诸因子与流域地表径流之间的关系。研究结果表明:随着从上游至中下游的顺序,各水文站年径流量差积曲线先上升,而后呈长时期连续下降的趋势,而且顺河流方向越往下,曲线的坡度越明显,即径流量减少的趋势越明显,但黑河干流上游地表径流在过去的几十年里并没有减少,且有一定程度的增加,这说明各水文站径流的差积曲线主要是由于人类活动的影响,导致下游生态环境受损。     

陕北黄土高原不同植被类型下降雨对坡面径流侵蚀产沙的影响

通过对陕北黄土高原吴起县退耕地5个不同植被类型径流小区降雨对径流产沙影响的分析,研究退耕还林后不同植被类型的水土保持效应。结果表明:(1)降雨量与雨强对径流量的影响显著;小区建立初期5个径流小区的产流状况从大到小为油松>草地>沙棘+油松(Ⅱ)>沙棘+油松(Ⅰ)>沙棘;随着植被生长,产流从大到小为草地>沙棘+油松(Ⅱ)>沙棘>油松>沙棘+油松(Ⅰ)。随着林分郁闭度的增大,降雨与径流量的相关性在减少。(2)径流量与雨强对产沙量的影响显著;小区建立初期5个径流小区的产沙量从大到小顺序为油松>沙棘+油松(Ⅱ)>草地>沙棘>沙棘+油松(Ⅰ);随着植被生长,产沙量从大到小为草地>油松>沙棘>沙棘+油松(Ⅱ)>沙棘+油松(Ⅰ)。随着植被生长,产沙量基本趋于稳定。(3)坡度对径流产沙的影响显著。同一场降雨,植被类型相同,坡度大的径流量大、产沙量也大;坡度相近的小区,小区建立初期径流产沙量从大到小为油松>沙棘+油松(Ⅱ)>草地>沙棘>沙棘+油松(Ⅰ);随着植被生长,径流产沙从大到小为草地>油松>沙棘>沙棘+油松(Ⅱ)>沙棘+油松(Ⅰ)。因此,退耕还林后,林草植被恢复有效减少了水土流失,在造林初期,沙棘纯林的水土保持效果最为显著,随着植被生长,(沙棘+油松)混合林地的水土保持效应效果最佳。     

黄河下游近50年径流量变化特征及影响因素

应用Mann-Kendall趋势性检验和突变性检验法、双累积曲线法、GM(1,1)模型等方法,对黄河下游1962—2012年径流量和降水量的变化特征及规律进行了深入探讨,以期对黄河下游水资源调配,防洪减灾提供科技支撑。结果表明:降水量减少趋势不显著,突变时间为1964年,径流量减少趋势显著,突变时间为1979年。降水量和径流量变化具有明显的阶段性,降水量以1986年为界,分为丰水期、枯水期两个阶段,径流量以1979年、1985年为界,分为枯—丰—枯3个阶段,黄河目前处于枯水期。采用双累积曲线法定量分析了降水量和人类活动对径流量的影响程度。结果表明:突变时刻前,降水量和径流量同步变化,呈现正相关,突变时刻后,人类活动是影响径流量变化的主要因素,人类活动和降水量对径流量的作用比例分别为68%和32%。利用GM(1,1)模型预测了未来5年降水量和径流量的变化趋势,表明未来5年降水量和径流量将会有所增加。     

坡面径流实时监测装置的测试与率定

径流小区观测技术是水土保持监测评价的基础.研发适用于径流小区尺度的径流观测装备可有效减少人工监测的随机性,降低监测人员的工作强度.通过人工模拟不同强度的产流汇水条件,对“径流泥沙含量实时测量装置”开展径流测量性能的专项测试,结果表明:该装置在测试环境条件下的径流测量相对误差范围为-4.33％～-24.01％,稳定时长范围为55 ～ 130 s.偏相关分析发现:测量稳定时长与径流的含沙量、流量分别呈显著正相关关系和显著负相关关系(P＜0.05);测量精度与含沙量和流量的相关系数均呈负相关关系,但含沙量和流量对测量精度的影响有限(α=0.05).通过回归分析,得到该装置径流量修正模型;经验证,该模型可使平均相对误差由修正前的11.53％降低至6.80％,平均测量数据稳定时间由修正前的96 s降低至80 s.研究分析提出,通过对上述设备增设波浪过滤消减装置、增大滤波管直径等措施可进一步降低测量误差,提高工作稳定性.基于上述测试结果,本研究认为通过利用修正模型,测试设备的径流测量效果在测试流量范围内较为理想,即该设备在降雨强度范围为3.60 ～ 66.96 mm/h的产流工作条件下较为适宜.     

水蚀风蚀交错区流域景观格局变化及水沙响应关系

为揭示土壤侵蚀最为剧烈的水蚀风蚀交错区下垫面景观格局变化对流域降雨产流、侵蚀产沙的影响程度,以水蚀风蚀交错区典型流域西柳沟为研究对象,根据Landsat TM影像数据和流域长系列水沙实测数据资料,借助GIS和Fragstats平台,分析流域景观格局和水沙变化特征,探讨景观指数与径流输沙的关系.结果表明:1)流域优势景观类型为草地,从斑块数量和面积变化率来分析,1985-2010年间耕地、林地和建设用地稳定性最高,其次为未利用土地.未利用土地、草地和耕地的转化最为剧烈,受人类活动影响最大.2)流域年径流量和年输沙量的年际差异显著;同年输沙量相比,径流量的减小趋势变化更为明显;径流泥沙相关关系显著,相关系数为0.67.3)景观指数与径流量、泥沙量呈显著线性相关,其中径流量与最大斑块指数、斑块结合度、聚集度指标和蔓延度指数均呈负相关,而与景观形态指数、景观分割度呈正相关;而泥沙仅与蔓延度指数、聚集度指标和斑块结合度成负相关,与其他景观指数呈正相关.研究结果表明,随着景观最大斑块指数、斑块结合度以及聚集度指数的提高,流域降雨入渗量明显增加,土壤侵蚀量明显减少;因此,提高流域景观最大斑块指数、斑块结合度以及聚集度指数可以增强水蚀风蚀交错区内流域的蓄水保土功能及生态优化作用,研究结果可为流域生态环境建设和水土资源综合利用提供理论支撑.     

新田小流域不同地表景观下的水土流失研究

按流域用地和地形特征,在新田小流域布设了3个水土流失观测点,分别代表流域整体、水田+旱地、果园+林地等不同的地表景观。经对观测到的降雨量、径流量和泥沙输出量数据分析,确定小流域的主要侵蚀区域为坡地果园,并根据观测结果分析确定了不同地表景观下的土壤侵蚀模数,为针对性采取水土保持措施提供了可靠依据。     

洮河流域径流变化特征分析

分别选取洮河流域岷县站、李家村站和红旗站1945~2001年、1957~2001年和1957~2001年的月平均径流资料,采用Mann-Kendall趋势检验法来检验径流的趋势变化,结果表明:近半个世纪以来,洮河流域的径流呈现出明显的减少趋势。应用功率谱分析方法,得出了洮河流域不同径流序列的变化周期。     

渭河干流关中段水污染时空变化及其与径流量的关系

立足于环境容量的分区分时控制,依据2000-2004年水质监测资料,对渭河关中段4种主要污染因子的时空变化及其与河川径流量的关系进行了分析。结果发现：①高锰酸盐指数、氨氮离子、BOD浓度沿河流断面呈上升趋势,而DO呈下降趋势,其中,天江人渡、沙王渡和树园3个断面高锰酸盐指数、氨氮离子、BOD浓度最高,属于严重污染断面;...     

千河流域近50年降水变化特征及对径流量的影响

以渭河左岸较大支流千河流域为研究对象,基于长期气象观测资料,就不同时间尺度(包括月、年、10年)降水特征及其变化规律进行了分析,结合降雨量变化的分析结果,对流域径流量变化的原因进行探讨,指出降水减少是千河流域径流量减少的最直接、最主要的原因.此外,人类活动影响也起到一定的作用.     

黄土高原典型群落近地表特征对坡面流水动力学特征的影响

[目的]阐明植被群落近地表特征对坡面流水动力参数的影响,揭示植被群落近地表特征影响土壤侵蚀过程的作用机制,以期为评估黄土高原草地植被恢复的生态水文效应提供理论指导。[方法]选取黄土高原典型白羊草群落[Bothriochloa ischcemum(Linn.) Keng])和铁杆蒿群落(Artemisia vestita Wall. ex Bess),通过设置不同近地表要素,进行了人工模拟降雨试验(雨强：60 mm/h;降雨历时：60 min)。[结果](1)随植物群落各要素依次减少,流型从缓流变为急流。植被群落覆盖径流流速降低了8.66%～76.79%,径流量减少了-12.45%～49.30%,Darcy-weisbach阻力系数和曼宁糙率系数分别增加了62.55%～4 346.92%和33.16%～717.25%。(2)生物土壤结皮对流速降低作用最大,分别较地上部分和根系增加了54.44%～199.32%和225.31%～425.95%;地上部分对Darcy-weisbach阻力系数和曼宁糙率系数增加作用最强,分别较生物土壤结皮和根系增加了175.76%～4 676.57%和29.6...