基于湖泊(水库)沉积物分析的土壤侵蚀研究

土壤侵蚀作为全球性的环境问题之一,受自然和人为因素的共同影响。而湖泊(水库)沉积物作为流域物质迁移的“汇”,可以连续、高分辨率地记录流域土壤侵蚀的信息。通过湖泊沉积指标的研究,可以反演流域土壤侵蚀过程、演化规律。与流域人类活动、气候变化等自然因素综合分析,可对流域土壤侵蚀发生机制等做出科学论断,为目前水土流失治理等提供参考依据。介绍了基于湖泊(水库)沉积物的放射性同位素示踪研究、矿物与磁性分析、粒度分析、孢粉、元素地球化学分析方法应用于土壤侵蚀的研究进展,并对其应用前景做了瞻望。     

水土保持对偏关河径流和泥沙的影响分析

 偏关河流域水土保持面积从1959年的1万1593hm2增加到1996年的5万5338hm2,占流域面积的28.90%。年径流量、常水径流量与年份和各类水土保持措施之间,均呈极显著负相关,年径流量与年降水量、汛期降水量和有效降水量,均呈显著正相关,而常水流量与年降水量、汛期降水量和有效降水量关系很弱;偏关河流域小型蒸发器测定的蒸发量与年份呈显著负相关,但径流和泥沙变化并没有增加,说明水土保持是引起径流量和泥沙量变化的主要原因。洪水径流量、年输沙量和洪水输沙量变化一致,与年降水量、汛期降水量和有效降水量均呈显著正相关,而与水土保持措施面积呈不显著的负相关。     

黄土高原节水生态型淤地坝建设的方法与措施

 淤地坝是黄土高原地区水土流失治理的关键措施。大规模建设淤地坝,不仅对于改善黄土高原地区的生态环境,促进经济社会的可持续发展,全面建设小康社会具有重要意义,而且对于减少入黄泥沙,确保黄河安澜也具有不可替代的重要作用。基于黄土高原地区淤地坝建设所取得的巨大成就,分析淤地坝数量、淤地面积和拦泥量按区域、流域的分布特征;针对淤地坝建设中存在的设计不合理、设计标准偏低、坝地非点源污染加剧、无效蒸发大等问题,提出了淤地坝单坝系统和节水生态型淤地坝的概念,以及建设节水生态型淤地坝的基本方法和保障措施。还分析了节水生态型淤地坝建设的案例,以期为淤地坝工程建设提供有关科学依据。     

汀江流域长汀段水沙变化特征及其影响因素

河流水沙变化直接反映流域的生态环境状况和土壤侵蚀程度.为探讨南方典型水土流失治理区水沙变化特征及其驱动机制,以汀江流域长汀段1982年1月至2014年12月径流、输沙数据为研究对象,采用CEEMDAN法、Mann-Kendall检验法、Pettitt检验法及构建水沙关系模型分析水沙的变化特征,通过双累积曲线法定量研究降...     

坡面径流类型对侵蚀产沙及水沙传递关系的影响

降雨-径流格局对土壤侵蚀过程具有重要影响,以团山沟七号全坡面径流场1961-1969年间65次径流事件的径流泥沙数据为基础,选取历时、径流深和径流变率为径流过程的特征指标,采用K均值聚类和判别分析相结合的方法,将坡面径流划分为5种类型。其中,A型径流具有超长历时、低变率、小径流的特点,是较为特殊的类型,B、C型径流具有中长历时、中高变率、大径流的特点,D型径流具有短历时、低变率、小径流的特点,是最为普遍的类型。E型径流具有中历时、中变率、中径流的特点。不同径流类型下的输沙模数、平均含沙量及最大含沙量由大到小依次为:CBEDA,B、E、C型径流应是坡面径流调控的重点。不同径流类型输沙模数的差异主要来源于径流量(深)的变化,相同径流量(深)条件下,不同径流类型输沙模数的差异主要来源于由径流历时和径流变率所引起的水沙传递关系的改变;与A型径流相比,其作用使D、E、B、C型径流的输沙模数相对增大7.9、6.3、4.8和4.5倍,增大倍数随径流量(深)的增加呈逐渐减小趋势。通过构建包含主要径流特征指标的动力参数ξ,对不同径流类型及径流阶段的径流-泥沙传递关系进行数学描述,其最优回归关系均符合S=alnξ+b的一般形式,能合理解释不同径流类型及不同径流阶段含沙量变化的主要驱动因素。研究结果可为坡面径流类型划分、水沙传递关系构建、全面评估坡面径流调控系统的水土保持意义、进一步丰富坡面径流调控理论的内涵提供一定的参考。     

特大暴雨条件下小流域沟道的泥沙连通性及其影响因素——以陕西省子洲县为例

[目的]研究特大暴雨条件下小流域沟道泥沙输移路径、泥沙连通程度及其影响因素,旨在探讨水库溃坝的原因,为沟道防洪措施的布设提供依据。[方法]以陕西省子洲县"7·26"暴雨条件下小流域沟道泥沙连通情况为例,选取面积相近、形状相异的清水沟和蛇家沟小流域,对沟道泥沙淤积情况进行现场调查,同时将沟道分为坝地沟段和自然沟段,选取流域面积与形状系数、沟道比降,以及淤地坝的类型与分布进行对比分析两个小流域沟道泥沙连通性的差异。[结果]在此次特大暴雨条件下,清水沟和蛇家沟的淤地坝大都呈现打开状态,由上游到下游清水沟泥沙连通性呈现较强的增长趋势,蛇家沟泥沙连通性则呈现先增长后减弱的趋势。整体上清水沟的泥沙连通性比蛇家沟的强,且清水沟流域的土壤侵蚀也较为严重。串联和混联坝系以及修建有卧管、竖井和排水渠的淤地坝防洪能力更强。[结论]流域面积、流域形状和沟道比降均影响着沟道泥沙的连通性,而淤地坝类型及分布是影响沟道泥沙连通性的主导因子。     

黑土坡面不同粒级泥沙流失特征分析

不同粒级泥沙流失特征研究可揭示坡面侵蚀机理,表征土壤养分流失状况;而现有研究缺少对不同粒级泥沙流失速率及流失比例的过程性研究。为此,该研究基于连续汇流冲刷试验,研究汇流冲刷次数和坡度对黑土坡面不同粒级泥沙流失特征的影响。试验处理包括6次连续汇流冲刷（1 L/min,每次历时60 min）和2个黑土区典型坡度（5°和10°）。结果表明,汇流冲刷次数对不同粒级泥沙流失速率及比例的影响较坡度的影响明显。试验条件下,<0.25 mm泥沙流失比例最大,其次为1～2、2～5、0.5～1、0.25～0.5、>5 mm泥沙流失比例。随着汇流冲刷次数的增加,<0.25 mm泥沙的平均流失速率由1 965.7～6 698.4 g/(m2·h)显著减小为59.5～80.0 g/(m2·h),该粒级泥沙流失比例亦总体呈现减小的趋势,而1～2 mm泥沙流失比例总体呈现增加的趋势,二者作为侵蚀泥沙的主体,其变化具有明显规律性。因此,<0.25 mm和1～2 mm泥沙流失特征应作为黑土区土壤侵蚀研究的重要部分,进而指导防治措施的布设;同时,建议采用适宜的覆盖措施防治黑土坡面细小颗粒泥沙的流失。     

极端暴雨情景模拟下黄河中游区现状下垫面来沙量分析

黄河防洪,难在沙多。未来黄河的来沙情势事关治黄方略确定、流域水沙资源配置、重大水利工程布局与运用,是近年治黄的热点问题。2000年以来,黄土高原生态环境大幅改善,黄河来沙锐减,在此背景下,需要客观认识极端暴雨情景下的黄河最大可能来沙量,为黄河防洪减淤提供决策依据。该文以沙量贡献率约91%的黄河中游河口镇至潼关区间为研究对象,以下垫面产输沙环境大体稳定、且暴雨偏多的2010-2018年作为现状下垫面,设计了"假定1933年暴雨重现"和"假定2010-2018年各支流的最大暴雨年在同一年发生"等两种极端暴雨情景,分别采用各支流最大暴雨年实测沙量相加和基于现状年各支流降雨-产沙关系的水文学方法,分析了研究区现状下垫面在极端暴雨情景下的可能来沙量。1933年是黄土高原近百年实际发生过的最大暴雨年;通过暴雨移植而成的"合成年"暴雨量级仅次于1933年,但输沙量和产沙量相当于实测值;两个暴雨情景的大暴雨落区不同。研究结果表明:在现状下垫面背景下,如果2010-2018年各支流的最大暴雨年出现在同一年,研究区的年输沙量将达6.2亿t,相应的区域产沙量为9.9亿t;基于现状下垫面的降雨-产沙关系,如果1933年大暴雨在研究区重现,研究区的年输沙量将达9.4亿t,相应的区域产沙量为12.4亿t。该文采用的两种极端暴雨情景,只能算得上是近一百年内的最大降雨,且未考虑坝库水毁排沙和极端暴雨出现在连续干旱年之后等不利情况,否则来沙量将更大。由此可见,即便是黄土高原林草植被已经大幅改善,且大量梯田和淤地坝建成投运,黄河防洪和骨干工程调度运用仍要做好应对大沙的准备。     

河道冲淤调整对窟野河产沙量影响初步分析

实测资料表明窟野河流域神木—温家川区间输沙模数异常偏大,通过对该区间泥沙冲淤调整特点的分析和洪水期河道冲刷增加沙量的计算,阐明了河道冲淤调整对窟野河产沙量的影响,并提出了水土保持综合治理建议,以期为预测黄河来沙量及流域水土保持提供支持。     

南四湖表层底泥中多环芳烃有机污染及其生态风险研究

通过对南四湖9个采样点表层底泥中16种美国EPA规定的优控PAHs的含量测定,分析了PAHs在南四湖表层底泥中的分布特征、来源,进而对其生态风险进行了评价。结果表明:河口区的PAHs含量最高,主要是受污染严重的入湖河流的影响。微山岛和二级坝附近表层底泥中PAHs的含量与湖内其他点位相比较高,且上级湖的含量要高于下级湖的含量。表层沉积物中PAHs主要来源于化石燃料的不完全燃烧,但也存在一定的石油污染。南四湖表层底泥中的PAHs生态风险很小,未对生物造成不利影响,属于轻微污染水平。