基于SWAT模型的内蒙古锡林河流域降水-径流特征及不同水文年径流模拟研究

以我国北方寒旱区草原中典型流域——锡林河流域为研究对象,结合我国北方寒旱区草原型河流流域的气候特点、下垫面条件及水文过程的特殊性,通过分析锡林河流域近30 a的降水—径流变化特征,利用锡林河水文站的年径流频率曲线,采用一定保证率条件下的年径流量作为划分流域丰平枯水年的标准,对锡林河流域历史水文年进行划分。基于此基础,以ARCSWAT2012为操作平台,应用地理统计分析方法,对模型建立过程中所需的各数据库进行基础数据整备与参数化,分析影响模型径流模拟精度的主要参数,进行模型的参数率定与结果精度评价,分别对锡林河流域各丰、平、枯水年进行径流模拟,并对其结果进行了检验。结果表明:SWAT模型对细化流域降水—径流分配的径流模拟具有不同的精度,即平水年 > 偏丰水年 > 丰水年 > 偏枯水年 > 枯水年,体现出SWAT模型在中国北方寒旱区丰水年和平水年具有较好的可操作性。     

Soil loss and runoff on semiarid land as amended with urban solid refuse

Organic amendment is a proved method of improving soil physical properties thus affecting runoff and soil erosion. Urban wastes are a potential source of organic matter and their use would also be a convenient way of disposing of them. A field experiment was conducted from October 1988 to September 1993 in a semiarid Mediterranean site to determine the effect of applying several rates (65, 130, 195 and 260 Mg ha⁻¹) of organic urban solid refuse (USR) on total runoff and soil loss. At the lowest rate, total runoff decreased by 67 per cent compared to the control plot. The decrease was 98 per cent when the highest rate was used. The lowest rate reduced total sediment loss by 81 per cent and the highest rate of 99 per cent. The decrease in soil erodibility at the different USR rates varied from 76 to 95 per cent depending on the year for the lowest rate and between 90 and 99 per cent for the other rates. Clear differences in the hydrologic and erosion responses were found between the eight initial rainfall events (during the first 10 months of the experiment) and the remainder of the events. The causes of such differences were due to the initial tillage of the soil by rotovation and the growth of natural vegetation in the treated plots. The mechanical effect of tillage reduced runoff and increased soil erodibility, although the effect was short‐lived. The addition of USR reduced runoff but lasted longer. An applied rate of 90–100 Mg ha⁻¹ could be considered suitable for application in semiarid zones. Copyright © 2000 John Wiley & Sons, Ltd.     

Water Conservation Forest Impacts on the Runoff Generation and Sedimentation at Small Watershed Scale in the Miyun Reservoir Watershed

密云水库集水区水源保护林在北京地区饮用水源保护中起着非常重要的作用．本文给出了该区小流域对比实验的初步研究结果,有林小流域和无林小流域对１９９６年７月３０日降雨过程较为一致的径流响应表明,土壤前期含水量对流域产流有较大的影响,在降雨较多土壤含水量较大的情况下该区产流方式可以表现为饱和地表径流．尽管该区以霍顿超渗产流为主,但对于１９９７年７月３１日至８月１日降雨过程,森林流域产流总量为１３９３．８０ｍ３,无林流域为２２０２．４３ｍ３,森林流域减少洪水总量３６．７％,消减洪峰流量达３７３％．然而,１９９７年７月１９日降雨过程森林流域径流洪峰量与洪水泥沙含量均较无林流域高,这表明预处理措施对径流泥沙过程有极为显著的影响     

Simulation Study of the Impact of Permanent Groundcover on Soil and Water Changes in Jujube Orchards on Sloping Ground

Land degradation is recognized as a major environmental problem in rainfed fruit orchards on the Chinese Loess Plateau. Six treatments were used to investigate surface runoff and soil moisture by means of simulated rainfall experiments: (i) a control (clean cultivation) (CC); (ii) strip cock's foot (Dactylis glomerata L.) cover (SCF); (iii) strip crown vetch (Coronilla varia L.) cover (SCV); (iv) strip bird's foot trefoil (Lotus corniculatus L.) cover (SBF); (v) strip white clover (Trifolium repens L.) cover (SWC); and (vi) complete white clover cover (WCC). The time to runoff was significantly longer under WCC than under other treatments (p < 0·05). The total runoff volume and sediment yield were significantly greater under CC than under the vegetation cover treatments (p < 0·05). The mean infiltration rate under WCC and CC was the largest and lowest and differed significantly from that under other treatments (p < 0·05). The change of soil water storage was the largest under WCC and the least under CC. The soil moisture was significantly greater under SCF than under other treatments (p < 0·05). Treatment SCF seemed to be the best groundcover for rainfed sloping jujube orchards on the Chinese Loess Plateau. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

丘陵-平原-湿地复合区降雨径流数值模型

针对丘陵-平原-湿地复合地区降雨径流数值模型较少、而已构建的模型对水文要素空间分布和湿地区水流运动又反映不足,采用格子玻尔兹曼法和有限元法构建丘陵-平原-湿地复合区降雨径流数值模型。在模型构建过程中将复合区分为地势起伏较大的上游丘陵区和下游地势变化较小的平原湿地区。上游丘陵区降雨采用距离平方倒数法计算降雨空间分布、采用格子玻尔兹曼法建立非饱和区土壤水运动模型、利用达西公式建立饱和区水流运动模型、利用格子玻尔兹曼法构建汇流数值模型,进而构建了上游区的降雨径流数值模型。平原湿地区采用基于有限元四边形单元构建了水流运动数值模型。平原湿地区入口边界采用上游区降雨径流数值输出的流量过程,平原湿地区出口边界采用基于格子玻尔兹曼法的汇流模型计算的水位过程。四边形单元有限元求解水流运动方程实现了上、下游区的无缝连接,模型使用比较方便。以挠力河流域为研究对象进行了降雨径流和平坦区水流运动模拟研究,模拟结果良好,说明模型较为可靠。     

苏州市农田径流氮磷生态拦截工程实施现状与思考

在总结苏州市农田径流氮磷生态拦截工程实施现状的基础上,分析了苏州市生态拦截工程实施中亟待关注的问题,并提出了推进生态拦截工程建设的建议。     

黄土堆积体植物篱减沙效益与泥沙颗粒分形特征研究

为探究植物篱措施对工程堆积体边坡的减流减沙效益及其对侵蚀泥沙颗粒分形维数的影响,以堆积体未防护边坡为对照,以不同放水流量对不同坡度堆积体植物篱防护边坡进行了放水冲刷试验。结果表明:与对照相比,植物篱边坡初始产流时间滞后100~500 s,其产流率、产沙率整体均较小,产流率在时间尺度上表现为间歇性波动上升;植物篱减流效率在4%~60%之间,减沙效率范围在15%~50%之间,减流减沙效率均随坡度和放水流量的增加呈幂函数形式减小;各处理侵蚀泥沙颗粒中粉粒均占主导地位,黏粒次之,砂粒含量最少。与对照小区相比,植物篱防护边坡侵蚀泥沙砂粒体积分数降低,黏粒和粉粒体积分数升高;黏粒富集率增加,砂粒富集率减小,泥沙颗粒分形维数增大。分形维数与黏粒和砂粒体积分数之间均呈极显著线性相关,侵蚀泥沙颗粒分形维数主要由黏粒体积分数决定。     

东北典型稻区不同种植模式下稻田氮素径流损失特征研究

为了降低东北稻区稻田氮素径流损失,选择东北典型水稻种植区盘锦市,开展了不同栽培模式下水稻生长季田间氮素径流监测试验,试验设5个处理:对照(CK)、常规模式(TR)、稻蟹共生(CR)、有机水稻(OR)和减量施肥(RR),利用集水池收集各处理的地表径流,并测定径流的硝态氮、铵态氮、总氮含量,计算氮素流失量。研究结果显示:稻田地表径流损失的铵态氮远高于硝态氮;稻蟹共生和常规模式处理田间排水铵态氮的损失量相差不大,减量施肥处理比常规模式处理低26%,有机水稻处理比常规模式低73%。稻蟹共生处理比常规模式处理排水中硝态氮的排放量少23%,减量施肥处理比常规模式处理减少34%,有机水稻处理比常规模式处理低67%。稻蟹共生和常规模式处理排水总氮排放量无显著差异,分别为6.15 kg.hm 2和5.89 kg.hm 2;减量施肥处理显著低于常规模式处理,总氮排放量为4.76 kg.hm 2,比常规模式处理低19%;有机水稻处理在各水稻模式中总氮排放量最低,仅为1.93 kg.hm 2,并且显著低于常规模式处理,比常规模式处理低67%。     

黄土丘陵区不同降雨强度对农地土壤侵蚀的影响

采用人工模拟降雨的方法，对仪器自身性能进行了测试，并分设5种不同的降雨强度分别研究半干旱区林地、草地、人工草地和耕地的产流产沙特征。模拟天然降雨最大雨强5．05mm／min，雨量118．2～300．3mm／h；雨滴落地速度、雨滴动能等降雨特征值与天然降雨特征值是一致的；不同立地条件下径流量、侵蚀模数随雨强的增加而增加，并与降雨强度呈指数函数或幂函数关系。     

岩溶槽谷区不同土地利用方式下的坡地产流产沙规律

[目的]研究岩溶槽谷区坡地产流产沙规律,为槽谷区坡面水土流失防治提供理论基础。[方法]基于重庆市北碚区中梁山岩溶槽谷区径流小区,探讨了土地利用类型(耕地、林地、果园和竹林地)、降雨等级、降雨特征对坡地产流产沙的影响。[结果]①不同土地利用方式的径流小区坡地总产流量为:耕地(3534.64 L)>果园地(3150.60 L)>竹林地(2347.75 L)>林地(1957.41 L);径流系数(3.12%~5.70%)远低于非岩溶区(约20%);地表产沙量耕地(3.37 kg)>果园地(2.60 kg)>林地(1.60 kg)>竹林地(1.43 kg);②虽然暴雨占总降雨场次的1.53%,但产流量占年产量的42.28%,产沙量占年总产沙量的33.42%。中雨占年产流总量的16.61%,产沙量占年总产沙量的20.47%,但是由于中雨的降雨次数多,其造成的泥沙流失也不可忽视。③降雨量对不同土地利用方式下的坡面产流的影响最大,是坡面产流的主要影响因素。I30对耕地和果园产沙量的影响最大,降雨量对林地和果园产沙量的影响最大。[结论]在相同的降雨条件下,耕地的产流产沙量最大,果园次之。在坡度一定的条件下,不同等级的降雨是影响产流产沙的主要因素,因此,在安排农事活动时,应尽量避开高强度降雨,减少严重侵蚀事件的发生。