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。     

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。     

北京地区不同设计暴雨强度下凹式绿地的减流效果

[目的]研究不同汇水面积的周边外来雨水径流,计算绿地产流过程的动态径流系数以及对径流的削减率。[方法]采用人工模拟的下凹式绿地,模拟绿地的不同暴雨强度。[结果](1)30%下凹式绿地面积比基本可以拦蓄3年,5年一遇暴雨,稳定后径流系数在0.30以下;(2)下凹式绿地面积比为20%时,雨水口高8cm和5cm时对3年,5年一遇暴雨产生的径流削减率均在40%以上,稳定后的径流系数均在0.90以上,且两种雨水口高度下的削减率差异不明显,相比之下5cm雨水口高度设计较8cm更为合理;(3)绿地的产流速率变化过程曲线呈"几"字形,汇水面积越大、暴雨强度越大,产流速率稳定时的峰值就越大,产流历时也越长。[结论]下凹式绿地对暴雨条件下产生的径流有很好的削减作用,其所占面积比越大,削减效果越好。     

浅谈推算和预测宏观尺度土壤N_2O释放量的方法

土壤是N2 O的最主要释放源 .本文综述了根据局部地区土壤N2 O释放观察结果 ,推算和预测宏观尺度土壤甚至全球土壤N2 O释放通量变化和年释放量的方法 ,评述了各类方法的优缺点 ;并着重讨论了释放过程机理模型的应用 .     

青海省玉树州高原暴雨型泥石流形成机制——以称多县拉隆沟泥石流为例

[目的]对青海省玉树州高原暴雨型泥石流形成机制进行研究,旨在为此类泥石流灾害防治及风险减缓提供依据。[方法]以青海省玉树州称多县拉隆沟暴雨型泥石流为例,通过实地调查对其形成因素及形成机制进行研究。[结果]该泥石流主沟道长约3km,流域面积5.25km~2,纵坡比降212‰,高差约600m。物源区发育滑坡方量约为6.50×104 m~3,流域内冲出泥石流物质共约8.5×104 m~3,沟道内物源补给量2.0×104 m~3。[结论]青海省玉树州高原暴雨型泥石流的启动模式可总结为:滑坡—物源形成—固体物质起动—沟道侵蚀—泥石流形成。     

Refinement of rooting depths using satellite-based evapotranspiration seasonality for ecosystem modeling in California

Accurate determination of rooting depths in terrestrial biosphere models is important for simulating terrestrial water and carbon cycles. In this study, we developed a method for optimizing rooting depth using satellite-based evapotranspiration (ET) seasonality and an ecosystem model by minimizing the differences between satellite-based and simulated ET. We then analyzed the impacts of rooting depth optimization on the simulated ET and gross primary production (GPP) seasonality in California, USA. First, we conducted a point-based evaluation of the methods against flux observations in California and tested the sensitivities of the simulated ET seasonality to the rooting depth settings. We then extended it spatially by estimating spatial patterns of rooting depth and analyzing the sensitivities of the simulated ET and GPP seasonalities to the rooting depth settings. We found large differences in the optimized and soil survey (STATSGO)-based rooting depths over the northern forest regions. In these regions, the deep rooting depths (>3 m) estimated in the study successfully reproduced the satellite-based ET seasonality, which peaks in summer, whereas the STATSGO-based rooting depth (<1.5 m) failed to sustain a high ET in summer. The rooting depth refinement also has large effects on simulated GPP; the annual GPP in these regions is increased by 50–100% due to sufficient soil water during the summer. In the grassy and shrubby regions of central and southern California, the estimated rooting depths are similar to those of STATSGO, probably due to the shallow rooting depth in these ecosystems. Our analysis suggests that setting a rooting depth is important for terrestrial ecosystem modeling and that satellite-based data could help both to estimate the spatial variability of rooting depths and to improve water and carbon cycle modeling.     

植被恢复过程中土壤有机质和全氮的变化特征及区域差异

不同区域植被恢复对土壤化学性质变化的影响差异较大。本文通过收集前人在土壤化学性质方面的研究数据, 选取福建省长汀县、闽清县和陕西省陕北地区植被恢复过程中0~20 cm 表土层有机质和全氮含量,进行了两类区域土壤表层有机质和全氮在自然恢复和人为恢复过程中变化特征的比较分析。结果表明, 福建省长汀县和闽清县的植被恢复初期, 人为恢复对土壤有机质和全氮含量的影响较大, 后期自然恢复影响更大;陕北地区植被恢复初期自然恢复对土壤有机质和全氮含量的改善好于人为恢复, 之后二者差异不明显; 福建省长汀县和闽清县在整个植被自然恢复过程中土壤有机质和全氮累计增量和年平均增量都比陕北地区高。因此, 建议福建省长汀县和闽清县应先进行人为植被恢复, 然后进行自然恢复; 而陕北地区应先进行自然恢复,再人为恢复和自然恢复相结合, 这样可有效改善土壤有机质和全氮含量, 加快植被恢复。     

大豆缺蔸效应及在品种区域试验中应用的研究

利用一个主茎型和一个分枝型品系,研究了大豆在不同长度断条下的缺蔸效应。结果表明,分枝型大豆的缺蔸效应大于主茎型大豆,随着断条长度的增加,断条行和相邻全苗行的缺蔸效应均增大。分析了大豆品种区域试验中产生缺蔸效应值,建立了不同类型品种在不同断条方式下的断条长度与实际补偿长度的回归方程。用此方程即可对品种或其它小区试验中的缺蔸效应进行校正。     

南方侵蚀治理区土壤碳分布及主控因素研究

研究侵蚀治理区土壤碳区域分布影响因素对揭示退化土壤有机碳恢复有重要的意义。本文以江西省兴国县侵蚀治理恢复区林地土壤有机碳为研究对象,评价了土壤类型和成土母质对土壤有机碳的影响及其主控作用。结果表明：兴国县侵蚀治理恢复区林地土壤有机碳受土壤类型和成土母质影响显著,其中黄红壤各土层土壤有机碳含量均显著高于红壤;千枚岩发育的土壤有机碳显著高于红砂岩和花岗岩。对比土壤类型和成土母质对土壤有机碳的影响作用大小发现,在表层0 ~ 20 cm土壤类型对土壤有机碳变异解释能力大于30%,成土母质的解释能力约为17%,土壤类型是影响表层土壤有机碳的主控因素;表下层20 ~ 30 cm 土壤有机碳变异的解释能力则表现为成土母质(28.8%)与土壤类型(27.5%)基本相当,同为主控因素。因此,兴国县侵蚀治理恢复区土壤类型和成土母质对土壤有机碳的影响作用不容忽视,合理地分区展开水土保持工作有利于退化土壤的碳恢复。     

基于电磁感应技术的区域三维土壤盐分空间变异研究

以孔雀河流域典型地带为研究区域,利用电磁感应式大地电导率快速测定技术探测获得表观土壤电导率数据,构建了基于电磁感应技术的区域尺度剖面分层土壤盐分精确解译模型,精准解译出研究区剖面土壤盐分含量信息,并以此为数据源采用三维普通克里格法解析并评估了研究区土壤盐分三维空间分布特征。研究表明,不同测量位数据的综合应用能够表征剖面土壤盐分信息,构建出的剖面分层土壤盐分解译模型具有较好的精度;研究区不同区位土壤盐分三维分布呈现明显差异;研究区土壤主体属中度以上盐渍化,局部地带属于重度以上盐渍化土壤,需采取有效治理措施对土壤盐渍化进行可靠防控。