基于淤地坝淤积信息的小流域泥沙来源及产沙强度研究

根据黄土丘陵区王茂沟流域关地沟3号淤地坝29年泥沙沉积旋回变化,以及各旋回层泥沙中、坝控流域沟间地和沟谷地表层土壤中137Cs的测量,结合淤地坝修建、运行历史资料及次降雨资料,估算了坝控流域沟间地和沟谷地的相对产沙量和坝控流域不同时期的侵蚀产沙强度。研究表明,沟间地是该小流域泥沙主要来源,该流域泥沙的70%源自沟间地;坝控流域1959~1987年期间,年侵蚀产沙强度由强变弱,呈显著降低趋势。     

流域泥沙过程机理分析

黄土高原地质地貌复杂，是黄河流域的主要泥沙源区，并以黄土丘陵沟壑区和黄土高塬沟壑区为代表．沟壑区的不同部位具有不同的侵蚀产沙现象，并在不同的空间尺度上表现出迥异的水沙运动规律．为此需将流域分为坡面与沟道两大系统分别研究，本文描述坡面侵蚀产沙、沟坡区重力侵蚀和沟道水沙运动的主要现象，分析各水沙过程的主要机理．揭示出可依据坡面径流建立坡面侵蚀产沙模型；根据水流的诱发作用，用沟坡土体失稳的随机力学模型模拟沟坡重力侵蚀；考虑影响水沙运动的多种要素，建立沟道系统的高含沙水沙模型．流域泥沙过程机理的研究为建立符合实际物理图景的水沙模型系统，完成流域泥沙过程模拟提供基础。     

三峡库区紫色土坡耕地土壤侵蚀研究：进展与方向

紫色土坡耕地是三峡库区粮食经济作物的主产载体,也是库区水土流失的主要源地和入库泥沙的主要来源。结合野外调查和相关报道,对三峡库区紫色土坡耕地土壤侵蚀研究方法、侵蚀强度、泥沙颗粒形态以及侵蚀引起的养分流失等方面进行综述。结果表明,坡耕地土壤侵蚀研究方法主要包括径流小区法、人工模拟降雨法和侵蚀针法等直接观测方法和核素示踪、模型模拟和遥感监测等间接观测方法;库区紫色土坡耕地土壤侵蚀速率达3464～9452t／km2,其中15°～25°坡度范围的土壤侵蚀最为严重,是今后坡耕地土壤流失防治的重点坡段;流失泥沙主要以〈0．02mm的团聚体和〈0．002mm的粘粒为主,其中粉粒（0．002~0．02mm）和粘粒（〈0．002mm）携带的养分流失较多;植物篱、垄作和坡改梯等措施理水效果明显,均对坡耕地侵蚀产沙具有较好的控制作用。今后应在模型方法、埂坎结构和功能、水土保持措施适宜性评价等方面拓展研究。     

Changes in overland flow and sediment during simulated rainfall events on cropland in hilly areas of the Sichuan Basin, China

Water and soil loss are the major causes of the land degradation in the hilly area of the Sichuan Basin, China, where purple soil (FAO, Calcaric Regosols) is widely distributed. Little research has been conducted on changes in overland flow and sediment during rain events on sloping cropland in this area. In this study, 45 artificial rainfall events were applied to five runoff plots with slopes of 9%, 18%, 27%, 36%, and 47%, respectively. Results showed that erosion processes on purple soil of sloping cropland are complex, because the sediment concentration changes with time under different situations. According to correlations between runoff discharge and sediment concentration, all erosion events were classified into three types: (1) positive correlation; (2) negative correlation; and (3) no correlation. Positive correlations were dominant, accounting for 60% of all events. Rainfall intensity, slope gradient, and tillage treatment were the main factors that influenced erosion events.     

黄土地区小流域次暴雨侵蚀产沙研究

通过坡面模拟降雨实验，分析了黄土地区坡面降雨径流产沙过程的主要影响因素，建立了坡面径流含沙量与坡面流量、前期土壤含水量、土壤干容重之间的定量关系。应用实测资料分析了黄土地区暴雨径流侵蚀产沙特点，建立了考虑流域前期土壤含水量和径流涨落段的含沙量与流量之间的水沙传递关系，建立了小流域次暴雨侵蚀产沙模型。经用实测资料计算检验，此模型对小流域次暴雨侵蚀产沙过程及产沙总量的计算结果都具有较高的精度。     

小流域水土流失的数学模型及数值模拟

为了描述小流域水土流失的水量、含沙量过程线,实现水土流失动态模拟,通过对小流域整个水土流失过程数学模型的建立及计算程序的编制,实现了对小流域整个水土流失过程的数值模拟.并通过有限的野外实验研究来校正模型中的参数:通过改变模型中的参数和输入值,可以模拟、预测不同条件(包括地形坡度)下的水土流失情况,有助于揭示水土流失因子之间的相互作用机制,探讨不同耕作方式和水保措施下水土流失的规律,为水土流失防治、减轻地质灾害、合理使用耕地和保护生态环境提供科学依据.     

流域产沙模型研究进展

流域产沙模型是研究土壤侵蚀和水土流失的主要方法,是解决流域生态和环境问题的有效途径.对产沙模型的分类及研究进展进行了较为全面和系统的阐述,指出分布式流域产沙模型是该领域未来的发展方向.     

长三角小流域AnnAGNPS模型参数敏感性及适用性评价

【目的】研究年度农业非点源污染模型(Annualized agricultural non-point source pollutant loading model,AnnAGNPS)在沛桥河小流域的参数敏感性与适用性,为长三角地区的流域综合管理工作提供数据支撑和科学依据。【方法】以长江中下游水阳江水系沛桥河小流域为研究区,采用差分灵敏度分析(differential sensitivity analysis,DSA)方法进行参数敏感性分析,通过相关系数(R²)、效率系数(E)以及相对误差(E_R)来综合评价模型的适用性。【结果】对研究区径流、总氮与总磷输出模拟最敏感的参数是径流曲线数(CN),对泥沙输出模拟敏感性程度最高的参数是CN、土壤可蚀性因子(K)、水土保持因子(P)与作物管理因子(C),且均呈正相关影响特征。验证期(2015—2018年)汛期与非汛期径流、泥沙、总氮与总磷的相关系数(R²)、效率系数(E)均大于0.80,相对误差(E_R)的绝对值均小于12%;模型对径流与泥沙汛期的模拟精度均高于非汛期,而对总氮与总磷负荷非汛期的模拟精度略高于汛期。【结论】校准后的AnnAGNPS模型应用于沛桥河小流域的模拟效果较好,可用于辅助长三角低山丘陵区农业小流域非点源污染与水土流失管理决策。     

三峡库区紫色土不同成土母质Cu,Zn污染评价

以三峡库区核心区重庆市不同区县紫色土3种发育母质的为研究对象,研究了表层土壤重金属Cu、Zn的含量,并对土壤重金属含量随时间变化趋势进行分析.结果表明,供试的三峡库区核心区暗紫泥、灰棕紫泥和红棕紫泥3种成土母质紫色土全Cu含量为25.0~36.9mg/kg,平均含量为30.5mg/kg,其中暗紫泥和红棕紫泥土属的全Cu含量则超过紫色土全Cu含量背景值;3种成土母质紫色土的全Zn含量为73.9~75.9mg/kg,平均含量为75.1mg/kg,低于全国紫色土全Zn平均值.暗紫泥、灰棕紫泥和红棕紫泥3种土属的土壤全Cu含量高低次序与其全Zn含量的大小顺序相同,这表明紫色土的成土母质仍是土壤全Cu、全Zn含量的主要因素.土壤有效Cu含量顺序依次为暗紫泥,红棕紫泥和灰棕紫泥;有效Zn含量大小次序为暗紫泥,灰棕紫泥和红棕紫泥;3种紫色土的有效态Cu、Zn含量都比重庆市紫色土重金属背景值要高,这说明在近30年的人类活动影响下,3种母质发育紫色土表层有效态Cu、Zn都有累积现象.以重庆市紫色土重金属背景值作为评价标准,暗紫泥、灰棕紫泥和红棕紫泥的内梅罗综合指数分别为0.85,1.74和1.86,表明灰棕紫泥和红棕紫泥土属的紫色土Cu、Zn含量达到了轻度污染,暗紫泥土属紫色土Cu、Zn含量已经达到污染警戒线,但未达到土壤发生Cu、Zn重金属污染程度.     

美国五大流域减沙效果分析

选择密苏里河上游的Willow、佐治亚州Lloyd Shoals水库、韦科、田纳西河一级支流渡科河、科罗拉多河上游等5条美国长期进行水土流失治理的较大的流域进行减沙效果分析。通过前后长达10—32年的对比,排除降雨和水利工程因素的影响后得出,由于对这些河流上游长时间开展大面积水土保持,其下游河道减沙效果都很显著。     

流域土壤侵蚀对椒江口悬浮泥沙时空分布的影响

利用通用土壤流失方程,对椒江流域1995年、2000年、2005年、2010年及2015年土壤侵蚀模数进行估算,椒江流域1995年、2000年、2005年、2010年及2015年均达到中等土壤侵蚀的强度,其中,1995年至2010年土壤侵蚀有逐年恶化的趋势,而2010年至2015年有所缓解.基于椒江及河口、近岸的野外实测数据,构建椒江及近岸水体悬浮泥沙浓度遥感定量反演模型,对椒江及近岸水体1995年、2000年、2005年、2010年及2015年悬浮泥沙浓度进行估算,对水体悬浮泥沙的空间分布进行分析,椒江口水体悬浮泥沙浓度表现出较强的空间分布规律及高时空动态性,其中,椒江悬浮泥沙浓度明显高于河口和台州湾;椒江中游累年悬浮泥沙浓度平均值最大,时空动态性最低,受陆相及海相输沙综合影响,易形成悬浮泥沙的最大浑浊带.流域土壤侵蚀量越大,水体悬浮泥沙浓度越高.最后,定量分析了降雨,日照时间和人类活动等因素对河口悬浮泥沙格局影响.降雨作为椒江地表径流的主要来源,对悬浮泥沙也起到一定的“稀释”作用.年内日照时长的增加,加剧了水体水量的损失,削弱水体的“稀释”作用.若以流域内居民地面积表征人类活动强度,其与水体年均悬浮泥沙浓度之间相关性较弱,但其年际变化表现出较高的相关性.     

近50年钦江水沙变化研究

【目的】分析钦江近50年来河流水沙变化特征,以及河床演变对水沙变化的响应。【方法】以钦江为研究对象,收集长时间序列的水沙和河床断面资料,基于小波分析、"3S"和Mann-Kendall非参数秩次相关检验等方法,分析水沙变化及其影响因素。【结果】20世纪60年代以来钦江水沙均呈现下降趋势,其中含沙量下降趋势尤为明显,水沙变化突变年份是1979年和1995年;夏半年的平均流量与平均输沙量分别占全年的58.62%和61.77%,年平均流量和年平均含沙量存在4~6年和15年的周期振荡特征;中游河床枯季先冲刷后淤积,下游则以冲刷为主;流量主要受降雨控制,而含沙量则主要受控于水土流失、森林保育和人口增长等多种因素。【结论】钦江水沙总体呈下降趋势,水土流失、水利工程和耗水量等人类活动是泥沙减少的重要影响因素。     

岚河流域产沙量的影响因素分析

通过对岚河流域土壤侵蚀现状及降雨、径流、泥沙资料的研究，发现该流域年有效降雨量、有效降雨强度、年洪峰总量与流域产沙量之间有着较好的相关关系。这一发现不仅满足了流域产沙预报的要求，而且还为该流域的流域综合治理提供了科学依据。     

基于SWAT模型的晋江西溪流域产沙模拟

应用流域分布式水文模型SWAT,对东南沿海晋江流域1972-1979年的年、月产沙进行模拟,选取相对误差RE,绝对误差MD,效率系数Ens,决定系数R2等4个指标用于模型适用性评价,并利用模型输出结果进行流域水土流失空间差异研究.研究结果表明该模型适用于东南沿海流域的产沙模拟,且精度较高;模型在降水量大的情况下,模拟的精度较高;西溪流域在模拟期内轻度侵蚀面积和中度侵蚀面积广布,分别占研究区总面积的46.0%和45.4%.     

基于GIS和USLE模型的巢湖流域土壤侵蚀评价

土壤侵蚀是全世界都关心的土地资源与环境保护问题。巢湖作为中国第五大淡水湖,近年来由于水体富营养化产生的水华现象引起多方重视,对巢湖流域土壤侵蚀评估对于环境保护战略与土地规划政策具有重要的意义。基于GIS平台,采用通用土壤流失方程(USLE)来评估巢湖流域14县/区2000年到2010年土壤侵蚀空间分布变化趋势。研究表明:(1)巢湖流域土壤侵蚀严重区域主要分布在金安区、舒城县、居巢区以及含山县的丘陵地区,即杭埠河-丰乐河流域、裕溪河流域与柘皋河流域的上游地区;(2)从2000年到2010年,土壤微度侵蚀、强度侵蚀、极强度侵蚀和剧烈侵蚀区域占巢湖流域总面积比例分别减少了0.5%、0.05%、0.21%和0.23%,而轻度侵蚀、中度侵蚀区域所占比例分别增加了0.98%和0.01%,总体呈现土壤强度侵蚀、极强度侵蚀与剧烈侵蚀区域向轻、中度侵蚀转移的趋势。(3)植被覆盖度变化是巢湖流域土壤侵蚀分级发生变化的主要原因,总体上,2000~2010年研究区由于植被覆盖度的波动性增加呈现土壤侵蚀分级波动性降低的趋势。     

砒砂岩地区典型小流域支干沟道特征要素关系初步分析

为了研究砒砂岩地区沟道特征要素与侵蚀特性,于2005年对内蒙古鄂尔多斯市东一支沟内支干沟道的沟长、沟深和沟底宽等特征要素进行了详细测量.通过对实测资料的分析,发现流域面积是影响支干沟道各特征要素的主要因素,并分别建立了沟道长度、平均沟深、平均沟底宽与流域面积之间的关系.验证结果表明,这些关系可应用于邻近相似小流域支干沟道特征要素的计算.     

山区小流域景观生态特征与景观生态建设

山区小流域由于人类干扰严重,造成水土流失和景观破碎化严重,生态环境脆弱.在对山区小流域景观生态特征分析的基础上,提出了小流域景观建设应依据不同景观功能区的特征,集中于绿色景观建设,大力推行植树造林,增加大斑块和绿色廊道的面积.并以河南省淅川县铁瓦河小流域为例进行分析.     

移动降雨条件下结皮对坡面产沙的影响机理

通过室内小尺度坡面(4m×1m)人工降雨物理模型,设计沿坡面上下移动的移动降雨工况进行产沙产流过程比对试验,对产流产沙量时空特性及侵蚀泥沙粒径特性进行分析,探讨不同降雨移动方向条件下结皮对坡面产沙过程的影响机理。结果显示:结皮发育造成产沙显著减少;降雨向上移动时,结皮发育成熟使峰值产沙提前出现,而向下移动时产沙峰值始终随产流峰值一起出现;向上移动降雨工况在雨强3.6×10-5 m/s时达到产沙峰值和等效泥沙浓度的最大值,而向下移动工况则对应更大的降雨强度;结皮发育在降雨初期对产沙成分的影响最明显,总体上产沙成分保持特定比例结构,粉粒最易受侵蚀,粘粒次之。研究表明:结皮发育是影响移动降雨条件下坡面产沙时空特性的重要因素。     

流域泥沙过程模拟中的河道输沙计算

全流域的水沙过程包括降雨产流、汇流的全过程，以及泥沙侵蚀、输移、沉积的不同运动形态．对这一物理过程的全面描述有其必要性和现实意义．在数字流域中，将流域水沙过程概化为坡面产流产沙、沟坡区重力侵蚀、沟道水沙运动及河道水沙输运四部分．其中，前三部分的计算能为中下游河道水沙计算提供入口边界条件．本文对前三部分的内容只作简要介绍，重点以一维水动力学模型为工具，以1977年为典型年，完成了流域泥沙过程模拟过程中干流河道输沙计算，并对龙门站的预测水沙过程和实测水沙过程龙门一三门峡河段进行了演算和对比．结果表明，用预测龙门站水沙过程计算中下游河道的水沙演进是可行的．     

典型铁路工程边坡降雨侵蚀过程规律调查

在我国水力侵蚀5大分区选取典型铁路边坡进行径流小区侵蚀或沟蚀侵蚀试验,通过试验数据结果分析各个典型铁路工程边坡的水力侵蚀过程和主要影响因素,给出了铁路工程边坡水力侵蚀入渗过程、产流过程、产沙过程和侵蚀模数的时间过程规律,以及各过程主要因素的影响规律.