东北黑土区横垄坡耕地的产流产沙过程

[目的] 在漫川漫岗黑土区开展横垄坡耕地冲刷试验研究,为黑土地保护工作提供理论依据。[方法] 采用野外现场放水冲刷试验,研究了10,30,50和70 m横垄坡耕地径流小区,在不同上方来水量下的产流、产沙过程。[结果] 3种冲刷流量（0.34,0.67和1.00 L/min）条件下的径流系数和含沙量均随坡长的增加持续波动,但不同冲刷流量达到稳定的大小和时间不同;累积产流量和累积产沙量均随冲刷流量的增强而增大,但相同冲刷流量下受坡长变化影响二者最大值出现的坡长却不同;冲刷流量为0.34 L/min时,10,30,50和70 m这4种坡长的径流系数和含沙量相关性均显著;累积产沙量随累积流量的增加而增加,坡长越短,且线性关系越强。0.34 L/min冲刷流量侵蚀量大小顺序依次为：30 m>10 m>70 m>50 m;冲刷流量为0.67和1.00 L/min侵蚀量大小顺序为：30 m>50 m>70 m>10 m。1.00 L/min冲刷流量情形下30 m坡长侵蚀量是10 m坡长的4.2倍。[结论] 坡面侵蚀量随冲刷流量增大而增大,30 m坡长是横垄坡耕地侵蚀的临界坡长,细沟发育是横垄坡耕地坡面土壤侵蚀的主要来源。     

自然降雨条件下砒砂岩坡面细沟微形态及其侵蚀特征

[目的] 研究自然降雨条件下砒砂岩坡面细沟微形态及其侵蚀特征,为区域土壤侵蚀机制研究提供理论参考。[方法] 选择裸露砒砂岩坡面为研究对象,采用野外径流小区原位监测与三维激光扫描技术结合的方法,分析砒砂岩坡区13次降雨过程中坡面细沟数量、形态以及几何特征的动态变化特征,揭示细沟微形态变化过程对坡面产流产沙的影响机制。[结果] 观测期研究区总降雨量为267.40 mm,总降雨历时为5 893 min,总径流量为294.05 L,总泥沙量为111.34 kg。降雨对径流和泥沙的贡献率表现为：中雨（10.0～24.9 mm）>大雨（25.0～49.9 mm）>小雨（<10.0 mm）。中雨对坡面侵蚀影响程度最高。水力侵蚀导致坡面细沟形态上趋于复杂化,其总长达为40.52 m,平均宽度为4.31 cm,平均深度为1.22 cm。次降雨坡面细沟的发育过程表现为：溅蚀—片蚀—宽浅型细沟—连续细沟网—沟壁坍塌—沟道稳定;细沟趋于向窄深型发育。[结论] 细沟各形态指标均呈现明显的二次多项式相关关系,细沟宽深比与沟壑密度对坡面产沙量存在显著影响。     

沈阳市傍河地下水源地与浑河之间水量交换的数值模拟研究

科学评价河流对地下水资源的补给量是傍河型水源地管理的基础。以沈阳市浑河河段傍河水源地为例,采用Feflow6.1和Mike11软件分别建立地下水流数值模型和浑河的一维河流数值模型,然后将两者通过Feflow的界面管理器(IFM)利用插件Ifmmike11-2.0进行耦合。耦合模型将河流与地下水含水层之间的补排关系进行了更合理的概化,计算得出浑河对沈阳傍河水源地的补给量约为5.39×10⁵m³/d,约占地下水含水层总补给量的46.5%。该耦合模型实现了河流与地下水水量交换的定量分析,可为研究区水资源的合理开发和规划提供依据。     

苏南河网水体污染控制工程及其效果分析

以武进港流域的跃进河、陈巷浜、西大河浜为例,开展了河网水体污染控制技术研究。在河道中分别实施生态修复技术,缓流纳污河浜原位增氧-动态生态组合工艺处理农村生活污水技术(ODBP)工艺及ET生化与生态系统组合处理工艺,对3个示范工程的运行效果进行了分析比较,研究了适用于流域河网地区的污染控制技术。负荷削减效果分析表明,3种工艺技术对水中氮、磷等污染物质的去除效果均较好,并具有良好的生态景观效果。通过进一步优化,可形成适合于太湖流域河网地区的水环境质量改善和生态修复的关键技术。     

土地利用和气候变化对四川省紫色丘陵区径流泥沙变化的影响研究

嘉陵江紫色丘陵区的土壤侵蚀是造成该流域下游水土流失严重的主要根源.选取四川省紫色丘陵区的李子溪流域为研究区,根据反映“长治”工程实施前后的1986,1999和2001年影像数据,应用GIS技术解译得到了该流域3个时期的土地利用图,并利用SWAT模型对这3个时期的土地利用情形进行了产流产沙模拟.在1986年土地利用图的基础上,假设了7种不同土地利用情景以及9种不同气候组合,以评价土地利用变化和不同气候条件对李子溪流域径流泥沙的影响.研究结果表明:(1) 1989年实施“长治”工程后,林地面积持续增加,水田、旱地面积持续减少,且林地增加的面积主要来自于水田和旱地;(2)林地覆盖率增加,耕地减少的土地利用变化对流域产流产沙量的减小影响显著,说明了“长治”工程实施后,以退耕还林和植树造林为主的理措施具有水土保持作用,且在大于25°的坡耕地上实施退耕还林措施对减少地表径流,拦截泥沙效果更显著.     

不同复合种植模式对土壤可蚀性K值与侵蚀量的影响研究

采用野外调查与室内分析相结合的方法,把4种农作物引入复合种植模式中,以土壤可蚀性K值、径流量、侵蚀量为指标,对紫色土区不同复合种植模式与水土流失特征的关系进行分析和研究.研究结果表明:(1)与单一的种植模式相比,不同复合种植模式使水土流失敏感性增强,K值增大,土壤容易被侵蚀.(2)土壤可蚀性K值与土壤砂粒含量呈极显著负相关,相关系数为-0.957;与土壤黏粒含量、有机C含量呈负相关,相关系数分别为-0.191,-0.637;与粉粒含量呈显著的正相关,相关系数为0.986.黏粒及有机质含量的高低是反映紫色土区土壤抗侵蚀能力强弱的有效指标.(3)与柚子纯林种植模式相比,复合种植模式的径流截留效益显著.综合各项指标发现,柚子—粉葛复合模式抗侵蚀效果最好,最适宜推广种植.     

黄土高原坡面水土保持措施减沙水代价分析

不同的水土保持措施在减少侵蚀泥沙的同时对径流量的影响不同.以裸坡地水土流失为对照,分析了不同水土保持措施减水减沙比(Rrs),并以其作为减沙水代价指标,根据黄土高原土壤侵蚀严重的丘陵沟壑区(西峰、绥德、天水等3个典型区)的农地径流小区多年观测资料,分析了不同耕作措施及生物措施的减沙水代价(Rrs).结果表明,不同耕作方式Rrs差异很大,变化幅度在8.5～36.4 m3/t;在耕作措施上,横向耕作的Rrs大于防冲沟和浅耕,深耕Rrs最小;生物措施方面,低秆与高秆作物间作措施Rrs大于单作低秆作物和中高秆作物轮作,牧草(草木樨、苜蓿)轮作的Rrs较农作物轮作大,且草木樨与农作物轮作的Rrs大于苜蓿与农作物轮作.随着雨量的增加和坡度的增大,耕作措施和生物措施Rrs呈减小趋势.Rrs较大的措施在减少相同的坡面侵蚀泥沙时,有利于增加土壤水分,但是不利于径流形成.     

半干旱区微集水系统土壤水分调控效果研究

分析了定西市安定区以隔坡水平阶为主体的径流调控工程和梯田(对照)的土壤水分与植被生长状况及11a累积土壤水分水量平衡特征。结果表明,隔坡水平阶工程保存完好,产流区(25m²)年均产流0.3m³,产沙3.96kg,被蓄水区全部拦蓄,有效控制了水土流失,增加了水资源量,缓解了林草植被水分供应不足状况。2m土层含水量与植被生长成反比。梯田土壤含水率最高,但农作物受旱减产最大;隔坡水平阶产流区土壤含水率较低,紫花苜蓿减产较大,蓄水区土壤含水率最低,但侧柏林生长旺盛。隔坡水平阶(林草带状混交)年均蒸散量为428.6mm,较梯田高2.2mm。     

坡地开垦的径流泥沙响应

Land use and land cover change is a key driver of environmental change. To investigate the runoff and erosion responses to frequent land use change on the steep lands in the Three Gorges area, China, a rainfall simulation experiment was conducted in plots randomly selected at a Sloping Land Conversion Program site with three soil surface conditions: existing vegetation cover, vegetation removal, and freshly hoed. Simulated rainfall was applied at intensities of 60 (low), 90 (medium), and 120 mm h 1 (high) in each plot. The results indicated that vegetation removal and hoeing significantly changed runoff generation. The proportion of subsurface runoff in the total runoff decreased from 30.3% to 6.2% after vegetation removal. In the hoed plots, the subsurface runoff comprised 29.1% of the total runoff under low-intensity rainfall simulation and the proportion rapidly decreased with increasing rainfall intensity. Vegetation removal and tillage also significantly increased soil erosion. The average soil erosion rates from the vegetation removal and hoed plots were 3.0 and 10.2 times larger than that in the existing vegetation cover plots, respectively. These identified that both the runoff generation mechanism and soil erosion changed as a consequence of altering land use on steep lands. Thus, conservation practices with maximum vegetation cover and minimum tillage should be used to reduce surface runoff and soil erosion on steep lands.     

赣北第四纪红壤区侵蚀性降雨强度与雨量标准的确定

降雨是土壤侵蚀的主要动力因子,侵蚀性降雨标准的获取是计算降雨侵蚀力的重要环节;目前,红壤区侵蚀性降雨标准不一致,需要进一步研究。利用2001—2009年的1359场降雨数据,对赣北第四纪红壤区不同下垫面的侵蚀性降雨标准进行研究,得出结论如下:1)不同下垫面满足拟定侵蚀性降雨标准的数据序列长度存在明显差异,满足拟定侵蚀性降雨标准的数据序列长度可以反映水土保持措施从实施到发挥稳定效益所需的年限;2)具有水土保持措施的下垫面能够有效提高侵蚀性雨量标准,柑橘+前埂后沟梯壁植草水平梯田的第5小区侵蚀性雨量标准为16.2mm,比地表裸露小区的11.4mm提高42.1%;3)对于没有水土保持措施或稳定性高的水土保持措施下垫面,宜采用时段侵蚀性雨强标准;对于稳定性低的水土保持措施下垫面,宜采用侵蚀性雨量标准。该研究为区域水土保持规划提供参考。