半分布水文模式TOPMODEL之应用

TOPMODEL（Topography MODEL）为一半分布水文模式,是由英国兹里大学的Beven及Kirkby于1979年所发展,可以数学方式表示水文循环过程的模式,其概念简单、参数少、操作方便,近年来模式不断修正改进,更可与数值高程模型与地理资讯系统相配合,因此已受到国内外学者的青睐而广泛使用。TOPMODEL的...     

河北坝上地区坡面尺度根系生物量空间变异

坝上草原的水土保持对于京津的生态环境有着重要的作用,而根系生物量随水平、海拔、深度等方向的空间变异对于水土保持有重要影响。采用根钻法实地采样,通过ArcGIS空间插值方法,构建完整坡面根系生物量各深层分布图,探究随不同凹凸坡形及其过渡带根系生物量分布特征的变化。通过SPSS指数回归分析,探究根系生物量随深度的变化。结果表明,水平方向上,根系生物量的极值多分布于区域的边缘,其中凸坡和凹坡极大值出现最多,中下坡根系生物量相对较多。深度方向上,根系生物量密度随深度呈指数函数变化的特征,其中含有钙积层的偏凸坡位置根系生物量随深度减少较快、含有沟壑的偏凹坡位置根系生物量减少较慢。因此,微地形是在坡面尺度上影响根系生物量空间分布的主导因素。     

粤北岩溶峰丛自然坡面土壤钙元素的空间分布

[目的]探讨综合要素影响下自然坡面土壤钙元素的分布特征,认识岩溶区土壤结构与演化。[方法]测定广东省英德市岩背镇典型峰丛坡面土壤的全钙、交换性钙、水溶性钙和有机质的含量,并进行相关性分析。[结果]峰丛坡面土壤的全钙、交换性钙、水溶性钙含量的平均值分别为4.172,1.050,0.026g/kg,交换性钙/全钙的平均值为22.29%,水溶性钙/全钙的平均值为0.56%。全钙、交换性钙和有机质的含量都随坡面海拔下降而逐渐减少,陡峭的坡面上部的全钙、交换性钙和有机质含量要明显高于中下部平缓坡面的含量,而水溶性钙的含量随坡面下降不显著。相关性分析表明,全钙和交换性钙与海拔、坡度、岩石裸露率呈显著正相关,而与土层厚度是显著负相关,水溶性钙与这些地形因素相关性不显著。[结论]坡面的地形变化和土壤发育程度是影响土壤全钙和交换性钙含量变化的主要因素,但对于水溶性钙含量的影响不大。峰丛自然坡面的全钙和交换钙具有坡面迁移特征,但垂向迁移特征不明显,水溶性钙的坡面迁移和垂向迁移都不明显,对局部水文状况响应灵敏。     

Scale Independence and Spatial Uniformity of Specific Sediment Yield in Loess Areas of the Wuding River Basin,Northwest China

Most of the sediment loads of the Chinese Yellow River originate from the 113,000 km² Hekou–Longmen Section. This study investigated the spatial pattern of specific sediment yield in the Wuding River basin, a tributary of the section. Data collected in 36 instrumented watersheds were used. Stratifying the watersheds in terms of surface regolith reveals a scale uncorrelated and a roughly constant SSY (mean annual specific sediment yield) of 18,720 Mg km⁻² yr⁻¹ in the loess areas of the basin, with basin areas varying between 0.107 and 9,355 km². A zero‐variable model (i.e. SSY = 18,720) thus performs well with a mean error of approximately 15%. The spatial uniformity even holds at the annual time scale; a spatially invariable SSY _a (specific sediment yield for a single year) remains applicable with a mean error of the order of 40%. The spatial uniformity in SSY and SSY_a allows a direct scale extrapolation. Moreover, the established zero‐variable models and the scale extrapolation are even applicable to the Hekou–Longmen Section. The spatially uniform SSY accords with the spatial invariability of many sediment‐yield related factors, such as basin slope and rainfall in the loess areas of the Wuding basin. Given the fact that sediment delivery ratio is close to 1 in the Loess Plateau, a spatially uniform SSY is equivalent to a uniform erosion rate among watersheds. This finding, contrasting with current consensus that erosion and sediment yield vary greatly in space, is greatly helpful in predicting erosion and sediment yield in the Loess Plateau. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

考虑资料缺失的小型水库影响的洪水预报方法研究

流域中修建的大量小型水库会改变洪水的自然特性,而小型水库资料往往缺失或信息不全,使得在洪水预报中难以考虑其调蓄作用,给洪水预报带来困难。利用遥感RS、地理信息系统GIS和支持向量回归机SVR算法,构建地形地貌参数-水库库容关系模型,推算水库资料缺失地区的小型水库库容信息;在定量概化小型水库对洪水拦蓄影响的基础上,建立了新安江-水库模型。以淮河上游北庙集流域为对象进行应用研究,结果表明:(1)小型水库总库容与地形地貌特征有较强的相关关系,建立的地形地貌参数-水库库容模型具有较高精度,可用于资料缺失的小型水库的库容推算;(2)加入水库拦蓄模块后,新安江模型的洪水预报精度得到一定提高。研究成果可供受小型水利工程影响地区的实时洪水预报参考。     

应用于地质调查的最短路径寻路算法

地质调查往往需要大量的野外勘测活动,如何最小化其成本开销是地质调查统筹工作研究的热点之一。本文提出一种用于地质调查勘测的最优野外路线选择算法,旨在使用现代计算机技术和地理信息技术提高地质调查统筹工作的效率。首先对地物地貌对人员运动的影响建立数学模型,建立抽象化分析基础,然后采用最短路径算法计算起始点与终点之间成本最低的最优路径。设计并实现算法对应的最优路线求解系统。实验结果表明,设计的最短路径寻路算法正确,具有较好的扩展性。     

基于多重分形理论的海州湾海底地形构建

以海州湾为研究区域,通过数字化日照港至灌河口海图,引入用多重分形理论改进的Kriging方法对海州湾海底地形进行了构建与三维可视化,并与普通Kriging插值方法的插值结果进行了比较。结果表明：两种方法的插值结果均表明海州湾水下地形起伏不大,呈明显条带状分布;但普通Kriging法对数据集的拉伸较为明显,而基于多重分形的Kriging法由于考虑了空间数据分布的局部奇异性,对数据集的拉伸较小,得到的插值结果更为准确,并能从宏观与微观两个角度更好地呈现海州湾的海底地形。     

地形和土壤/土地利用空间聚合对径流和输沙量影响的AnnAGNPS模拟

为进一步揭示分布式水文模型子流域划分对径流和输沙量模拟的影响,以东南沿海桃溪流域为研究区,构建日尺度产流产沙的AnnAGNPS模型,基于9种不同临界源面积(critical source area,CSA),分析了不同子流域划分对输入参数空间聚合的影响,并设置7种组合情景,分别从年和日尺度,定量区分了地形与土壤/土地利用参数的空间聚合对产流产沙过程的影响。结果表明:1)随着CSA取值的增加,地形、土壤和土地利用类型在空间上存在明显的聚合。2)土壤/土地利用参数空间聚合导致年平均径流量和输沙量减少,且对输沙量影响更显著;地形参数的空间聚合导致年输沙量减少,但对年平均径流量无显著影响。3)地形参数的空间聚合造成的洪峰流量增加、峰现时间提前,是影响日径流过程变化的主要因素。4)土壤/土地利用参数的空间聚合对多年平均最大1 d、连续最大5 d输沙量的影响随着聚合程度的增加而显著下降,而地形参数的空间聚合造成日输沙过程峰值的出现时间提前。     

磷酸氢钙包膜尿素的研制及其释放特性

以聚乙烯醇水溶液为粘结剂,以肥料级磷酸氢钙为包膜材料,采用喷雾包涂的方法制备一种新的、多营养的、不污染土壤的缓释/控释尿素。用水浸泡法和土壤培养法表征了包膜尿素的释放特性,用扫描电子显微镜研究了包膜尿素的表面和截面形貌。讨论了涂层量对包膜尿素的缓释性能的影响。实验结果表明:涂层量是影响尿素释放的重要因素,磷酸氢钙包膜尿素在水中氮素的释放行为可用一级释放动力学方程来描述;CU-25和CU-30包膜尿素在水中溶出80%的氮素分别需要5.36.d和12.53.d,而在土壤中溶出80%的氮素所需要的时间大于110.d;包膜尿素的扫描电镜照片显示,包膜层中的缝隙小于1μm。     

黄土丘陵沟壑区小流域土壤水分空间变异性及其影响因素

为了解不同土地利用方式和地形条件下土壤含水率的数量特征及其变异规律,以黄土高原丘陵沟壑区纸坊沟小流域为研究对象,利用经典统计学方法系统分析了小流域尺度土壤含水率的空间变异性。结果表明:不同土地利用方式下土壤平均含水率之间呈极显著差异,其顺序为:农田>草地>林地>灌木地;土壤含水率在土壤剖面上呈先减小后增大的趋势。地形条件显著影响土壤含水率,其中梯田>沟底>坡地>峁顶;不同坡位土壤含水率的顺序为坡下>坡上>坡中,不同坡向间为阴坡>阳坡。上述土壤含水量的变异程度均为中等。在小流域尺度,土地利用和地形对土壤水分具有显著的交互作用。相关结果可为黄土丘陵沟壑区的土壤水分管理、土地利用结构优化、不同地形条件下的植被布局提供参考。