罗玉沟流域水沙变化趋势及影响因素

[目的]探讨小流域水沙变化趋势及影响因素,为黄土高原丘陵沟壑区水土流失治理和水土保持措施布设提供参考依据。[方法]采取Spearman秩次相关检验方法、累积距平法和双累积曲线法等对黄土丘陵沟壑区罗玉沟流域1986—2016年降水量、径流量和输沙量变化趋势和演变过程进行分析。[结果](1) 1986—2016年罗玉沟流域年降水量趋势性变化不显著;流域年径流量和年输沙量变化具有明显的阶段性,以1993年为界,年径流量和年输沙量呈显著降低趋势。(2)降水和水土保持措施影响罗玉沟流域年径流量和输沙量,不同降水水平年,降水和水土保持措施对流域水沙变化的影响不同,水土保持措施使流域枯水年份径流量和输沙量减少最为显著。(3)水土保持措施对年径流量和年输沙量的减少贡献率分别为83.50%和80.97%。[结论]降水量变化不显著的情况下,水土保持措施对罗玉沟流域年径流量和年输沙量的减少起主导作用,水土保持综合治理对枯水年径流量和输沙量的影响幅度最大。

罗玉沟流域典型暴雨洪水及其产沙特性

以罗玉沟流域实测水文泥沙数据和洪水调查资料为基础，分析几场造成极强烈侵蚀的典型特大暴雨的雨、洪、沙特性。结果表明：典型暴雨面雨量离差系数为0．15—0．74，不均匀系数为0．37—0．90，极端降雨比值系数为1．3-188．8，暴雨中心最大10min、最大30min和最大60min降雨量分别占次降雨总量的19％-29％、35％-73％和60％-100％；次暴雨洪量超过年径流量的30％，径流系数0．20—0．49，洪峰流量模数为4．07—9．34m^3／（s·km^2），洪水总历时6—96h，上涨历时15—80min；次洪输沙量超过年输沙量的60％，次洪输沙模数为0．71-1．40万m^3／km^2，最大含沙量高达774kg／m^3，且沙峰多超前于洪峰10—20min，沙量过程线的消退明显滞后于流量过程线，最大含沙量出现时的流量较最大流量偏小40％-50％；历次暴雨的雨、洪、沙特性差异主要受暴雨时空分布特征和下垫面条件控制，水土保持措施具有明显的滞洪减沙效应。

基于SWAT模型的罗玉沟流域森林植被变化的水文生态响应研究

以甘肃天水罗玉沟流域为研究区,应用分布式水文模型(SWAT)对该流域的径流、泥沙和水质状况进行模拟研究,并重点探讨了降雨和森林植被变化对水文生态响应的影响。结果表明:降雨因子对径流的影响略大于对泥沙的影响;森林植被具有明显的减水减沙生态水文功能,尤其对泥沙的影响更大于对径流的影响。

SWAT和WetSpa Extension在罗玉沟流域的应用比较

近年来,运用水文模型来研究流域水文状况越来越普遍,本文以黄土高原丘陵沟壑区第三副区的典型小流域为例,基于SWAT和WetSpa Extension两个模型,从模型的输入数据、模型的参数和模型模拟结果等方面进行比较,以期为该区水沙模拟选择合适水文模型并为将来模型性能的改进提供参考。连续15年的校准验证表明:两个模型都能得到较好的结果,而SWAT模型能应用于水文及泥沙等模拟过程,相对来说功能更全面;WetSpa Extension模型目前仅能提供水文模拟的模块,优点在于模拟时间步长较任意,可进行洪水模拟。

罗玉沟流域坡面土壤侵蚀的研究

本文介绍了罗玉沟流域土壤侵蚀的基本特征,将流域坡面土壤侵蚀划分为梯田平台微度侵蚀、荒坡轻度侵蚀、农田缓坡侵蚀等7种侵蚀类型,采用定位观测和典型调查相结合的方法,测算了1987年流域坡面土壤侵蚀量,并用美国通用土壤流失方程式的推算值对测算的结果进行了验证。1987年罗玉沟流域坡面土壤侵蚀量约32.5万吨,其中农田层状侵蚀量约占总侵蚀量的42.6％,林草地鳞片状侵蚀量约占16.9％,细沟侵蚀量约占36.7％,浅沟侵蚀量约占4％。

基于GIS的罗玉沟流域降雨侵蚀力时空分布规律研究

降雨侵蚀力是建立通用土壤流失方程USLE及RUSLE的6个最基本因子之一,它反映了降雨引起土壤侵蚀的潜在能力。罗玉沟流域是黄土高原丘陵沟壑区第三副区的典型小流域,此区域水土流失极为严重。采用章文波修正的Richardson日降雨侵蚀力模型,处理该流域15年日降雨资料,估算降雨侵蚀力。通过分析得出:(1)该流域年均降雨侵蚀力为1 308.4 MJ.mm/(hm.2h.a),降雨侵蚀力的年内分布集中于6、7、8三个月,合计占全年降雨侵蚀力的65.55%,其中降雨侵蚀力最大月份发生在8月;(2)降雨侵蚀力在空间分布上由流域的西北至东南呈递减的趋势,这和流域的降雨量的分布规律呈现一致性,这就要求水土保持措施在空间布置上要有侧重性;(3)该流域的水土流失综合治理应该注重植物在6、7、8三个月的覆盖度及根系固土能力,以及尽量避免在这三个月内进行工程施工,以免扰动土壤,造成严重的水土流失。

罗玉沟流域“2001.06.15”特大暴雨泥沙来源分析

20 0 1年 6月 15日凌晨 6时 10分到 7时 40分 ,罗玉沟流域遭遇了 3 0 0年一遇的特大暴雨袭击 ,暴雨中心点雨量68 8mm ,历时 5 5min。洪水破坏农田 3 3 0hm2 多 ,冲毁民房 2 0多间 ,受灾户 10 5户 ,直接经济损失达 2 0 0多万元。实测洪水含沙量达 43 2 1kg/m3,流失泥沙约 3 6 5 3万t。土壤流失主要来自于坡耕地和其他坡地 ,其流失量约 3 4 83万t ,占土壤流失总量的 95 % ;水保措施遭破坏、工程建设中的弃土弃渣 ,均加剧了土壤流失。应加强流域内沟道防治措施建设 ,加大流域退耕还林还草力度 。

水土保持措施对罗玉沟流域水沙变化的影响

根据罗玉沟流域1986—2010年降水、径流、泥沙观测数据,分析1986—2010年观测期,以及1986—1999、2000—2010年的降水量、径流量、输沙量及其相关关系,结果表明:流域内年径流量、输沙量与降水量之间均表现为较好的幂函数关系,而年输沙量与径流量之间则呈现出较好的线性关系;受流域内梯田、林地和草地面积增加,以及坡耕地面积减少影响,年径流量和输沙量均表现出不同程度的减少趋势。

黄土丘陵沟壑区罗玉沟流域水沙特性分析

依据罗玉沟流域1986—2010年降水、径流、泥沙观测资料,采用统计学原理,分析研究了流域降水、径流、泥沙特征及其相关关系。罗玉沟流域多年平均降水量552.5 mm,降水年际、年内变化大,时空分布不均;多年平均径流量201.33万m3,多集中在汛期;多年平均输沙量33.83万t,沙量集中在汛期;年降水量与年径流量、汛期降水量与年产沙量、次平均降水量与次洪水输沙量相关性较好,年径流量与年输沙量具有较好的线性相关关系。

罗玉沟流域综合治理措施配置及效益探讨

以黄土丘陵沟壑区第三副区典型小流域罗玉沟为研究对象,对不同地形地貌部位、土壤状况下,水土保持综合治理措施的配置、土地利用结构比例及林果产业发展、水资源高效利用、农业经济发展方向等进行了研究。探索出一套以坡面治理为主导、以林果产业和径流拦蓄以及雨水集流高效利用为突破口的适合于该流域可持续发展的水土保持措施配置方案。结合措施配置前后流域DEM资料和降雨、径流、泥沙等水土流失参数的观测资料及典型地块、典型农户的实时动态监测数据,对该流域土地利用结构变化,生态、社会、经济效益进行了分析评价。

天水市罗玉沟流域治理实践与思考

自20世纪50年代后期起,天水市罗玉沟流域经历了“试验研究+农村基点示范推广”“试验研究+流域治理示范辐射”“试验研究+大示范区建设”三个阶段的治理示范。在探索流域水土流失成因及其发生、发展规律的同时,通过实施水土保持措施,流域水土流失得到治理,生态环境显著改善,农村特色产业得到大力发展,人民群众生活水平明显提升。研究表明,截至2016年,罗玉沟流域水土流失治理度由1983年的21%提高到73.11%,提高了52.11百分点;植被覆盖度由1983年的10.3%提高到67.41%,提高了57.11百分点;土壤侵蚀模数由1983年的7500 t/km^(2)减少到4170 t/km^(2),下降了44.4%;与坡地相比,新修梯田、5~10年梯田、20年以上梯田降水利用率分别提高5.5、14.0、16.5百分点。

1987-2018年黄土丘陵沟壑区第三副区罗玉沟流域径流场观测数据集

径流场监测与试验是认识不同侵蚀形态水土流失特征与规律,揭示水土流失与其影响因素相互关系的重要手段。黄土丘陵沟壑区土壤水蚀严重,过程复杂多样,造成严重的水土流失,生态环境恶劣。为综合分析黄土丘陵水沙特征,黄河水利委员会天水水土保持科学试验站(以下简称“天水站”)自1943年以来,先后在黄土丘陵沟壑区第三副区建立了100余个径流场,进行坡面水土流失观测,主要观测降水、径流、泥沙等参数,截至2018年已累计观测了476场年的径流场数据成果。本数据集涵盖了1987–2018年期间罗玉沟流域部署的24个径流场的基本信息、径流场逐次径流泥沙测验数据集与土壤含水量观测数据。长期、连续、良好的水土流失观测记录,可为黄土丘陵沟壑区水土流失治理、土地利用方式转变、生态环境保护等提供基础数据支撑。

1985-2018年黄土丘陵沟壑区第三副区罗玉沟流域降水观测数据集

降水量观测是水土保持监测的重要组成部分。1984年经黄河水利委员会批准,天水水土保持科学试验站在黄土丘陵沟壑区第三副区罗玉沟流域布设降水量观测站网12处,从1985年开始进行降水量观测。截至2018年共累计33年长时间序列观测降水量资料。本数据集为1985–2018年时段的数据,包括逐日降水量表、降水量摘录表、各时段最大降水量表、逐次洪水降水量4个成果数据表,可以作为探索、研究黄土高原丘陵区第三副区水土流失规律的基础数据。

遥感影像在罗玉沟流域下垫面调查中的应用

以2013年校正处理后的资源三号卫星影像解译图为底本,采用人工全覆盖实地勘察的方法,对遥感影像解译的图斑进行逐一核实。通过调查,掌握了罗玉沟流域土地利用现状和坡面水土保持措施,以及沟道工程的数量、质量、分布情况等,弥补了影像判读解译过程中存在的一些问题和不足。该成果为黄土丘陵沟壑区第Ⅲ副区乃至整个黄土高原小流域下垫面调查和规划治理提供了技术支撑和科学依据。

降水和土地利用变化对罗玉沟流域水沙关系的影响

为探讨降水和土地利用变化对流域水沙关系的影响,以黄土高原丘陵沟壑区罗玉沟流域为研究区域,利用流域25年(1986—2010年)的年降水量、年径流量和年输沙量以及土地利用变化资料,分析罗玉沟流域水沙演变规律和水沙关系变化。结果表明:在1986—2010年罗玉沟流域年降水量和汛期降水量基本保持平稳,无明显的增减趋势,而流域年径流量和年输沙量整体呈波动递减的变化趋势,降水与径流相关分析得出,汛期产流产沙对流域年径流量和年输沙量影响最显著。对不同时期流域水沙变化分析,土地利用方式改变,主要是梯田、林草等水土保持措施,对于流域减水减沙作用有限,梯田和林草面积的增加并未明显改变流域水沙关系,淤地坝等工程措施对黄土高原丘陵沟壑区流域减水减沙具有重要作用。研究结果可为黄土丘陵沟壑区水土流失治理及水土保持措施布设提供理论依据。

罗玉沟流域泥石流灾害防治措施探讨

罗玉沟泥石流发生几率高,爆发突然,对当地国民经济的发展和人民生命财产的安全构成了严重威胁。从合理加强水土保持措施,建立泥石流灾害预警系统,开展群测群防活动入手,是减灾的有效途。

黄土丘陵沟壑区罗玉沟流域降水径流泥沙特征分析

罗玉沟流域是黄土丘陵沟壑区第三副区代表性流域。对罗玉沟流域1986—2020年系列观测成果资料进行整理分析后发现:罗玉沟流域多年平均降水量为568.2 mm,降水年际、年内变化大,且时空分布不均;流域多年平均径流量为188.6万m^(3),径流年际、年内分配不均,年内多集中在汛期;流域多年平均输沙量为29.28万t,输沙量年际、年内差异也较大,年内主要集中在主汛期。分别对罗玉沟流域降水、径流、产沙的相关关系进行回归分析发现,全年、汛期和典型暴雨等不同条件下的降水量、径流量、输沙量之间均呈现幂函数关系,特别是典型暴雨径流量与典型暴雨降水量、典型暴雨输沙量与典型暴雨径流量的相关关系显著,相关系数均达0.9以上。

1985-2018年黄土丘陵沟壑区第三副区罗玉沟流域径流泥沙观测数据集

径流泥沙是反映水土流失趋势、水沙变化的重要基础指标。黄河水利委员会天水水土保持科学试验站1954年在罗玉沟流域沟口布设径流泥沙观测站,本数据集为1985–2018年时段的罗玉沟口径流泥沙数据。该数据集是探索、研究黄土高原丘陵区第三副区水土流失规律的基础数据。依据测流断面的观测的水位、流速、含沙量3项指标,计算得到流量、径流量、径流模数、径流深、输沙量、侵蚀模数、单位面积径流量、单位面积冲刷量等数据,并经过对观测资料的整理、校对、复核、审查,整编形成包含实测流量、洪水水位要素摘录、逐次洪水测验、逐日平均流量、逐日平均含沙量及逐日平均悬移质输沙表的径流泥沙成果数据集。本数据集为黄土丘陵沟壑区第三副区减水减沙效益研究、黄土高原地区水土保持科研、区域农业生产发展、黄河治理开发及水土保持规划设计等,提供了科学可靠、长期连续的数据支持。

2013、2016年黄土丘陵沟壑区第三副区罗玉沟流域下垫面调查数据集

采用2013年的资源三号2.1 m分辨率卫星影像和2016年0.2 m无人机航摄影像作为两期数据源,利用人工解译的方式判读了流域内的土地利用情况,之后对解译成果进行野外实地验证,因流域面积小,所以验证了所有的土地利用图斑,质量可靠。通过调查,掌握了罗玉沟流域土地利用类型、植被覆盖度、水土保持措施等的现状,为摸清流域下垫面变化情况,以及水土流失规律研究、水土流失原型观测提供了重要依据。

天水市罗玉沟流域降雨量和降雨侵蚀力变化特征研究

为给流域水土流失风险评估和防治等提供可靠有效的参考依据,根据2016—2020年罗玉沟流域内的17个雨量站的日连续实测降雨数据,运用日降雨量数据进行了降雨侵蚀力风险评估,分析了该区域降雨量及降雨侵蚀力的变化规律。结果表明:罗玉沟流域降雨侵蚀力与降雨量关系呈现出较为显著的正向相关性,决定系数R 2=0.8521;罗玉沟流域及各雨量站的年内降雨侵蚀力和降水量分布不均,呈现单峰型趋势,8月是峰值拐点,过8月后逐渐下降;流域侵蚀性降雨量占总降雨量的比例总体呈上升趋势,且降雨量、侵蚀性雨量和降雨侵蚀力年际总体呈波动上升趋势,三者之间保持一定的相关性。