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．     

黄土沟壑区流域重力侵蚀模拟

重力侵蚀是土壤侵蚀的主要形式之一．在黄土高原地区,重力侵蚀对土壤侵蚀总量、高含沙水流特性和水沙过程的尺度现象等都具有重要贡献但由于重力侵蚀机理复杂、发生随机性强以及缺乏直接观测资料,对重力侵蚀过程的模拟研究一直是土壤侵蚀领域的薄弱环节．笔者将一个基于土体失稳的沟坡重力侵蚀理论模型在数字流域模型框架下与坡面降雨径流和土壤侵蚀模型、沟道不平衡输沙模型耦合集成,并解决了重力侵蚀模型在流域中应用的一些具体问题,使重力侵蚀模型能够根据沟坡的几何形态、黄土的力学特性、降雨导致的土体含水量及力学性质变化、沟道水流对沟坡的淘刷等物理因素的影响,合理模拟流域中的重力侵蚀过程．将模型系统应用于岔巴沟流域和无定河流域,得到了重力侵蚀的分布及其占总侵蚀量的比例,模拟结果基本可信．     

考虑沟-坡分异的黄土高原大中流域侵蚀产沙模型

针对黄土高原坡面沟缘线上、下侵蚀产沙分异显著的特点,以及机理模型在大中流域不易应用的现状,利用基于Hc-DEM的沟缘线自动提取技术,划分流域沟间地和沟谷地地貌单元.在改进坡长因子算法和改造沟坡侵蚀模型的基础上,提出沟间地运用通用土壤流失方程为模型框架评估面蚀为主的坡地侵蚀,沟谷地运用改造沟坡侵蚀模型评估冲蚀为主的沟谷侵蚀,并与泥沙输移比分布模型集成确定流域侵蚀产沙分布的模型体系.经在北洛河上游流域检验,模型体系能良好模拟流域多年平均侵蚀产沙,在年际尺度也具有较好可靠性,可为黄土高原大中流域水土保持效益评价和水土流失防治规划提供技术支撑.     

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。     

国内科技期刊亮点

淤地坝建设有效治理沟坡侵蚀产沙在中国黄土高原丘陵沟壑区,淤地坝建设初期,小流域侵蚀强烈,泥沙沉积量巨大,其后,产沙强度由强变弱,泥沙沉积量呈显著降低趋势,淤地坝在减少水土流失方面具有其他措施不可替代的作用;微小流域与较大流域在泥沙来源方面存在较大差异,坡沟侵蚀产沙比并非一个定值,其研究还有待于进一步深化。     

黄土高原沟坡重力侵蚀的理论模型

重力侵蚀是黄土沟壑区土壤侵蚀的重要组成部分,其发生条件及侵蚀量受多种因素制约且具有一定随机性.本文通过运用水力学、土力学等力学方法对重力侵蚀主要影响因素进行分析,建立起沟坡重力侵蚀的概化力学模型,同时运用模糊及概率分析等数学方法将黄土沟坡的稳定问题转化为失稳概率,作为沟坡崩塌发生的预报条件,从而实现了考虑沟谷水流侧向切割,降雨入渗影响下的重力侵蚀模拟,为在黄土高原沟壑区进行水沙计算提供了基本方法.     

坡面产沙理论模型

坡面产沙计算是水土流失预测模型的基础.本文基于泥沙运动力学的基本概念,在概化的坡面上考虑影响侵蚀产沙的主要因素及其水力学关系,推导出坡面产沙量的计算公式.通过与坡面产沙实验资料对比,说明提出的坡面产沙计算公式结构合理,待定参数确定后可以作为预测坡面产沙的计算模型.     

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。     

黄土丘陵区小流域产沙数学模型

本文按自然流域划分子流域,用“Open books”方法将子流域概化分区,根据不同区域土壤侵蚀和产沙特点,应用水文学、泥沙运动力学的基本理论建立了具有物理成因的概念性产沙数学模型,用陕北桥沟小流域实测水沙资料验证,成果具有一定的精度.本模型能模拟泥沙的时空变化过程,因而,便于客观地进行水土保持效益计算,可为小流域综合治理或规划提供决策依据.     

基于三维激光扫描的崩岗沟道侵蚀与坡向发育及其侵蚀量计算

探讨崩岗流域沟道侵蚀及其引起的崩岗坡面的坡向变化,对崩岗流域的科学整治具有重要意义;崩岗沟道侵蚀量的计算,是崩岗流域侵蚀强度划分和崩岗侵蚀方式甄别的主要依据.利用Leica Scan Station 2三维激光扫描仪,以广东五华县莲塘岗崩岗为研究案例,通过3年共计6次定位监测,获取了5个监测周期的高精度地形数据.以此为基础,结合Arc GIS软件,对崩岗沟道发育及其坡向变化进行定量分析.研究结果表明,沟道侵蚀是崩岗流域主要侵蚀方式之一,53.6%的侵蚀量来自切沟和冲沟的沟床下切和沟壁侧蚀,其中下切侵蚀又是沟道侵蚀的主要形式.沟道总长度和流域切割密度出现先增加后减小的阶段性变化,3年平均流域切割密度为158km/km2.沟道走向对崩岗坡面的坡向发育具有控制作用.沟头的细沟和切沟的溯源侵蚀对坡面的坡向具有重塑作用,坡面面积减少的坡向的反方向,即为沟道溯源侵蚀的主方向.侵蚀强度最大的坡向与主沟道发育的走向NNW—SSE一致,这是由当地区域构造应力场的一组剪切应力产生的裂隙走向所决定的.沟道侵蚀作用对崩岗流域演化具有深刻的影响.     

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%.     

东营凹陷中央隆起带沙三中洪水重力流浊积水道体系特征

以东营凹陷中央隆起带河155区域沙三中亚段深湖相重力流储层为例,利用岩心、钻井资料、地震数据等,对深湖相高密度洪水浊积水道沉积成因及分布特征进行分析。研究发现,研究区浊积岩中包含较多的碳屑、氧化环境中的泥砾和纹层状红色泥岩层、包卷层理棕红色泥岩等,揭示了高密度洪水事件诱发的深水重力流形成的浊积岩沉积特征。同时岩性上整体以细砂岩-粉砂岩为主,其沉积主体粒度概率曲线具有明显的两段式和三段式特征,且具有底冲刷构造,为明显的深水条件下的洪水诱发型重力流浊积水道特征。通过地震属性及储层分布图研究发现,研究区深水重力流沉积以浊积水道为主,朵页体位于水道末端,且规模较小、发育较差。研究区水道型重力流沉积发育在河125同沉积断层的下降盘,由于构造抬升导致坡度变陡,流体侵蚀能力更强,形成U形或V形侵蚀型水道。砂体沿河125断层滑下后沿沟谷继续向前搬运,受持续性洪水的补给,形成以砂质碎屑流和浊流为主的水道-朵叶体沉积。研究结果对研究区浊积岩的开发及井网调整具有重要的借鉴意义。     

陕北沙黄土区现代侵蚀过程及其成因

本文根据野外考察,指出陕北沙黄土区的现代土壤侵蚀过程表现为风、水两相营力的共同作用,形成的地表形态具有风成和水成的双重性特征,在区域分布上具有交错性.这是由营力的季节性强弱对比和地表组成物质的区域差异所形成的.区内主要地面物质沙黄土可以分为细沙质沙黄土和粉沙质沙黄土,二者对风力和流水的抗侵蚀性不同.     

黄土丘陵沟壑区降雨产流产沙特性及治理模式

根据径流实验站的实测资料分析了黄土丘陵沟壑区典型沟道小流域的降雨径流特性 :该地区均为短历时的超渗产流 ,次产流降雨历时小于 70 m in,相应的径流量小于5 0 m m。根据极限含沙量的概念 ,在小流域内减少汛期径流就能有效地控制水土流失。通过坡改梯和淤地坝等水土保持措施 ,可以有效地拦蓄汛期径流 ,从而显著减少黄河中游多沙粗沙区进入黄河干流的泥沙 ,减缓来沙量大于水流挟沙力的矛盾 ,使危害黄河的灾害泥沙保留在坡面上和小沟道内而成为资源泥沙     

四川盆地中部丘陵的土壤侵蚀特征

四川盆地中部的丘陵,是我国土壤侵蚀和水土流失最严重的地区之一。本文分析了川中丘陵土壤侵蚀的特征及影响因素,探讨了土壤侵蚀与水土流失的关系,以及该地区泥沙输移比的时间变化。笔者认为,川中丘陵的土壤侵蚀与泥沙外移是不同步的,沟谷的运移能力对侵蚀物质的外运极为重要。所以,对丘间沟谷的系统研究可为川中丘陵的水土保持工作提供基础的科学依据。     

Erosion and Sediment Production in Small Watershed in Purple Hilly Areas and Prevention Techniques

Purple Soil distributes extensively and mainly in China. Because of abundant easily weatherable parent rocks/materials and unstable soil structure, and also influenced by parent materials, usage systems, and slope gradients, erosion and sediment production of purple soils are very severe with main fashions of water erosion and gravitational erosion. Basing on observed data in small watersheds, rainfall erosivity,vegetation coverage, previous soil water content, flow and relating factors such as climate, topograph of small watershed,land usage, and soil kinds are all the influence factors of erosion and erodibility of purple soil as well as sediment production and transport in small watershed of purple hilly areas.The effective technological countermeasures of ecosystem restoration, agricultural tillage for water conservation and erosion prevention, agriculture project, and soil changing for fertility and anti-erosion were provided.     

黄土丘陵沟壑区土地演化地理过程的物流分析——以晋西三川河流域为例

本文认为在黄土丘陵沟壑区土地演化的基本地理过程是由流水侵蚀所造成的水土流失过程,并分别讨论了该区土地素与上地单元的物流特征,通过数学计算和相关分析,证明黄土沟坡土地素物流强于红土沟坡,梁地和谷地土地单元的迳流和泥沙输移达到0.921和0.923的相关程度。     

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。