小流域土壤养分运移的数学模型及模拟

为研究土壤养分流失在流域内不同地貌单元的运移问题,通过建立小流域土壤养分运移数学模型及计算程序的编制,实现了对小流域土壤养分运移的数值模拟.该模型能描述小流域水土流失的水量及养分含量的运移过程,解决了养分源成点源、非点源分布和小流域土壤养分呈带状分布变化的问题,为大面积预测养分运移提供了科学依据.     

山洪预测的数学模型及数值模拟

为了解决山洪预测问题,通过对山洪形成过程数学模型的建立,实现了对山洪预测的数值模拟。通过改变模型中的参数和输入值,可模拟、预测不同条件(包括地形坡度)下的山洪情况,为减轻地质灾害、防治水土流失和保护生态环境提供了科学依据。     

特小流域汇流模拟研究

流域汇流可以概化为洪水波的平移和坦化作用, 平移和坦化模拟是大多数概念性汇流模型的核心.该文通过13个特小流域的汇流模拟计算, 研究了特小流域的汇流特征.模拟结果发现,特小流域汇流的平移作用不明显,流域调蓄作用主要是坦化作用,汇流模型主要是坦化作用的模拟.同时由于特小流域集水面积小,流域调蓄能力小,用于模拟坦化作用的水库数量参数也比大、中、小流域要少.     

黄土高原西部不同土地利用与土壤侵蚀的相互作用

以黄土高原西部的高泉沟小流域为例,选择19920829号和19930720号两场降雨,利用LISEM模型进行了径流和土壤侵蚀模拟,取得了较好的效果.通过构建不同的土地利用场景,进行不同场景下径流和土壤侵蚀模拟对比以及与现状的对比表明:生态改善与土壤侵蚀为互助性提升过程.     

API模型和新安江模型的参数区域化研究与应用

为了将API模型与新安江模型更好地应用于无资料地区,将API模型和新安江模型应用于大别山区及皖南山区的29个中小流域,对模型参数在研究区的区域规律进行研究,通过中小河流新建水文测站对参数区域化的成果进行实证研究。结果表明:API模型与新安江模型均能较好地用于研究区中小流域的洪水模拟;逐步回归分析法能有效地推求模型的敏感参数;基于空间邻近与逐步回归分析相结合的参数区域化方法,API模型与新安江模型在新建水文测站次洪模拟中的平均确定性系数分别达到0.92和0.86,该方法能有效地推求研究区无资料流域API模型与新安江模型的参数。     

黄土高原小流域淤地坝系安全评价

黄土高原水土流失严重,淤地坝系是治理水土流失最重要的水土保持工程措施。以黄土高原典型淤地坝系中王茂沟小流域为研究对象,通过实地勘察、资料收集、数据分析,合理提取14个小流域淤地坝系相关指标,建立黄土高原小流域淤地坝系安全评价指标体系,采用层次分析法和Topsis法(technique for order preference by similarity to ideal solution)对王茂河小流域淤地坝系安全进行评价,基本实现了黄土高原小流域淤地坝系安全评价,结果表明王茂沟小流域大部分淤地坝均处于接近安全状态,王茂沟1号坝处于基本安全状态,关帝沟3号坝是整个坝系短板,需要尽快除险加固。从各个准则层来看,管理因素分值普遍太低影响着整个淤地坝系最终评价结果。以期为黄土高原淤地坝系安全运行提供参考。     

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。     

基于数值模拟的蠕虫床工艺参数优化

附着型蠕虫床是一种新型的污泥处理工艺.利用曝气量等已知参数作为边界条件,应用FLUENT软件提供的标准k模型和Mixture两相流模型,数值模拟得到了不同结构参数及曝气条件下的气液两相流流场分布.通过分析不同曝气方式及结构参数对污泥处理效率的影响,最终得出几种曝气方式中的最优工艺参数组合,为进一步实现污水处理工艺的设计及运行优化提供了参考依据.     

基于SWAT模型的柴河水库流域径流模拟研究

SwAT模型能与GIS结合模拟复杂流域不同土地利用条件下的水文和非点源污染过程.采用ArcSWAT对柴河水库流域进行径流模拟,利用2002-2003年的实测水量、降水数据进行参数率定,应用2004-2005年的实测数据进行模型验证.模拟结果表明,SWAT模型在柴河水库流域径流模拟中的适用性和可靠性良好,可为流域水文过程的预测提供可靠的模型基础.     

基于激光雷达数据的小流域暴雨山洪二维数值模拟研究

为精确分析小流域暴雨洪水坡面汇流过程,以湖南省宝盖寺小流域为研究对象,基于高精度激光雷达点云数据,构建二维水动力学模型,对2012年场次洪水过程进行模拟,并将模拟结果与分布式水文模型模拟结果和实测结果进行对比分析．同时为解决网格数量多、运算速度慢的问题,该模型采用GPU并行算法．研究结果表明:1）采用的高分辨率地形数据,可以较好地模拟小流域坡面降雨径流过程,且可得到整个流域上的洪水汇流过程;2）二维水动力学模型的计算结果和分布式水文模型计算结果与实测值吻合较好,水动力学模型计算洪峰出现的时间误差1 d,洪峰流量误差为23%,且可应用于高分辨率地形数据;3）采用的GPU并行算法,可使模型的计算效率提高近50倍,使得计算时间小于小流域汇流时间．该模型可用于暴雨山洪的预报预警和三维推演工作．      

基于GIS和RUSLE的星云湖流域土壤侵蚀空间分布特征

研究星云湖流域水土流失,揭示水土流失的空间分异规律,能够为该流域水土流失治理提供理论基础。根据典型的土壤侵蚀RUSLE模型,选用能体现流域特点的估算模型分别计算出了降雨侵蚀力因子、土壤可蚀性因子等五个因子,运用ArcGIS空间分析工具计算出星云湖流域土壤侵蚀模数,并统计分析流域的侵蚀状况。结果表明:星云湖流域土壤侵蚀以微度侵蚀为主;剧烈侵蚀主要分布在流域的北部和东部区域,其中,子流域中主要集中在螺浉河小流域和北部坝区小流域,乡镇中主要在路居镇,用地类型主要为其他用地和耕地;其次流域内平均侵蚀量最大的地形主要集中于25°~35°之间,以半阴坡坡向为主。应加强螺浉河小流域和北部坝区小流域的水土流失治理,坡度大于25°和坡向为半阴坡的区域水土流失较为严重,不适宜耕种,应加强退耕还林工作,优化未利用地的管理,有针对性地对流域内水土流失进行治理与防治。     

广西岩溶区的水土流失特点及其防治

广西岩溶地区水土流失遥感数据和典型地区监测资料显示,广西岩溶地区水土流失有3个显著的特点:土壤侵蚀模数低,以水土漏失为主要过程,坡耕地是重要水土流失区。水土流失的突出危害是导致严重的岩溶内涝灾害和大面积耕地丧失。21世纪以来,国家和广西区政府对于广西岩溶地区水土流失防治工作高度重视,组织实施了一大批水土保持工程,治理水土流失面积14 000km~2,遏制了石漠化,降低了土壤侵蚀模数,形成了高效生态产业,创建了弄拉、龙何等生态与经济协调发展的水土保持模式。但广西岩溶地区水土漏失和内涝灾害防治力度不够,建议进一步加大力度实施广西岩溶地区水土漏失、内涝防治以及耕地资源丧失的水土保持工程。     

高山深谷地区水土流失模拟与预测——以昌都地区为例

地处青藏高原东部的横断山区高山深谷地貌显著,土壤侵蚀剧烈,水土流失严重.本文以昌都地区为例,以清华大学数字流域模型为平台,模拟了该地区的土壤侵蚀状况;通过设置多种情景进行分析,预测了降雨量、土地利用方式和植被覆盖程度等因素变化对该地区水土流失的影响.结果表明,暴雨量变大显著增加土壤侵蚀,降水量减少或植被所占比例增加,能够减弱土壤侵蚀.在各高层带上植树种草能够有效减弱土壤侵蚀,然而"退耕还林(草)"的可行性有待未来深入研究.     

降雨引起的坡面黑土侵蚀厚度的计算

为了计算降雨引起的坡面黑土层侵蚀厚度,建立了坡面变形(冲刷厚度)的数学模型.模型包括坡面水流连续方程、水流运动方程、侵蚀方程(水土流失方程)、坡面变形方程.实现了对降雨引起的坡面黑土层侵蚀厚度的数值计算,该成果可预测黑土层流失的年限,为防治水土流失、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.     

GIS支持下的土壤侵蚀动态变化研究:浙江一例

土壤侵蚀是土地退化的主要原因，也是导致生态环境恶化的重要因素，开展土壤侵蚀动态模拟研究具有重要意义．地理信息系统(GIS)因其强大的空间分析功能，为土壤侵蚀动态分析研究提供了有力支持．根据美国通用水土流失方(USLE)，以GIS软件为支持，以浙江省横溪流域为例，对该流域1990年至2003年土壤侵蚀动态变化进行模拟，并对流域内不同土地利用方式下的土壤侵蚀进行了动态评估，探讨了土壤侵蚀变化与土地利用变化的关系，为横溪流域今后的土壤侵蚀动态预测提供参考．     

安徽大别山区天然降雨对典型植被水土流失影响研究

基于霍山县水土保持试验站3个径流小区2013—2018年的连续观测数据,分析水土流失月际、年际变化特征,定量探讨不同植被类型（茶树、红芋、桑树）下各降雨（次降雨、降雨等级、降雨雨型）特征指标对坡耕地水土流失的影响．结果表明:1）4和7月为一年中水土流失高峰期;2013—2018年水土流失量变化趋势均表现为先迅速下降,后趋于稳定,到2018年出现上升．2）各降雨因子对于水土流失贡献度由大到小依次为降雨量（P）、降雨侵蚀力（R）、30 min雨强（I₃₀）、降雨历时（t）、60 min雨强（I₆₀）、平均雨强（I）．降雨量是影响产沙量的最重要因素;降雨侵蚀力对乔木和灌木产流影响最大．3）中雨和大雨年际变率最大,大暴雨场次少,但造成的水土流失情况最严重;Ⅰ型降雨是安徽大别山区主要的降雨类型,Ⅲ型降雨场次最少,但水土流失量远高于其他3种雨型,Ⅳ型降雨对水土流失影响最小．      

应用RUSLE模型的长汀县水土流失风险空间分析

以修正的通用水土流失方程(RUSLE)为理论基础,以长汀县为研究区,利用地理信息系统(GIS)与遥感(RS)技术,在计算各影响因子的基础上估算水土流失,生成流失风险等级分布图.对水土流失的主要因素进行空间叠加分析,并将研究区水土流失风险综合评估结果与坡度、植被覆盖度及土地利用图层进行空间相关分析.结果表明:研究区水土流失中、高风险区分布仍较多,其中,河田、三洲、策武3乡镇形势最为严峻;水土流失风险呈现出一定的地域性特点,与植被覆盖度有严格的负相关关系,但与坡度并无严格的正相关关系.     

基于RS和GIS的水土流失遥感调查方法探讨

以湖北省为例,在传统目视解译方法的基础上对遥感调查方法做了改进.通过遥感影像的信息提取,获得区域土地利用类型和水土流失影响因子,在此基础上建立水土流失分级指标,并使用ARC-GIS强大的空间分析功能生成最后的结果.采用该方法能够及时掌握区域水土流失现状、水土保持治理、水土流失动态变化等信息.     

我国水土流失发生的原因、危害和防治途径

中国是世界上水土流失最严重的国家之一，水土流失已成为我国的头号环境问题．它不仅造成土地资源的破坏，导致农业生产环境恶化，生态平衡失调，水灾旱灾频繁，而且妨碍社会经济的发展和人民生活水平的提高．从自然条件和人为因素等方面出发，探讨了我国水土流失产生的原因；分析了水土流失对耕地资源、旱涝灾害、水资源利用、经济发展等方面的影响；介绍了水土保持的一些有效途径和措施。