基于VFSMOD模型的黄土坡面生草带产流产沙动态模拟

利用微型径流小区和人工降雨试验,探讨运用VFSMOD模型评估和预测引入不同草种生草带后黄土坡面产流产沙动态特征的可行性。通过土壤物理性质参数和生草带生长状态参数的差异,模型还原了黄土坡面引入白三叶生草带与百脉根生草带后产流产沙特征的差异及其随生长时期的变化,模拟效果可靠,纳什系数:0.93(径流系数),0.98(修正后产沙量);归一化均方根误差:6.2%(径流系数),10.9%(修正后产沙量)。当生草带在降雨集中期(如本研究中百脉根草带9月上旬)不能保证较好的生长状态和地表覆盖时,其坡面产沙量急剧增大,且明显大于VFSMOD模型模拟值。在实际生草带设计时,应避免该情况发生。综上,VFSMOD模型适用于引入生草带后黄土坡面产流、产沙量的模拟和预测。

基于VFSMOD模型的植被缓冲带对千岛湖地区农田面源污染磷负荷削减效果模拟

植被缓冲带是控制农业面源污染的有力生态措施,其净化能力受到许多因素影响,设计施工时应考虑不同污染源区的具体情况。以千岛湖地区农田径流磷负荷削减为例,应用VFSMOD模型分析植被缓冲带宽度、坡度以及降水量对入流泥沙削减的影响,并估算拟合了入流总磷(TP)负荷的削减变化情况。模拟结果表明:植被缓冲带削减能力与缓冲带宽度呈正相关,与缓冲带坡度、降水量呈负相关;植被缓冲带坡度为3%时,对污染物削减效果最好;植被缓冲带对污染物的削减一般集中在前段的10 m。根据模拟结果,提出基于不同长度径流区丰、平、枯水文年植被缓冲带宽度设计的工作曲线,在设计时可根据期望的削减目标以及实际的径流区立地情况,因地制宜地确定相应的缓冲带宽度。研究可为植被缓冲带净化农田面源污染时宽度设计提供指导。

植生滤带对农业面源污染防治及VFSMOD模型的研究与应用进展

农业面源污染日渐严重,对人类生存环境的影响不容忽视。综述了农业面源污染的危害与现状,并详细介绍了植生滤带削减农业面源污染传输的原理,分析了植生滤带在不同环境条件下尤其是地下水水位波动对农业面源污染削减效率的影响。VFSMOD模型已被美国环保署推荐为可应用于流域规划植生滤带并有效评估其削减面源污染效率的模型,详细阐述了VFSMOD模型的机制、功能及全局敏感性和不确定性分析,并针对植生滤带及VFSMOD模型的模拟技术提出了今后进一步完善的方向及研究展望,可为农业面源污染的管理与防治提供参考。

基于VFSMOD模型的植被缓冲带泥沙拦截效果模拟分析

以山东省大沽河流域北岔河村段、仁兆镇拦河闸段、程家小里村段、后路家村段4处典型植被缓冲带为例,利用VFSMOD模型进行拦截泥沙效果模拟。通过VFSMOD模型,观察植被缓冲带宽度、长度、坡度、植被间距、植被糙率等参数对泥沙拦截效果的敏感性,并比较4处典型位置泥沙拦截率对5个参数的敏感程度。结果表明:泥沙拦截率与缓冲带宽度呈正相关,且带宽达到5 m之前拦截率受带宽的影响较明显;泥沙拦截率与缓冲带长度呈正相关,北岔河村、仁兆镇拦河闸、程家小里村3处缓冲带长度达到20 m后对拦沙率影响降低,后路家村处缓冲带长度对拦沙率的影响较为稳定;泥沙拦截率与植被间距呈负相关,且植被间距达到10 cm之前拦沙率受植被间距的影响较明显;泥沙拦沙率与坡度呈负相关,且坡度达到0.05之后,拦沙率基本不再受其影响;泥沙拦截率与植被糙率呈负相关,且其对拦沙率的影响较低。研究为大沽河水土流失提供了一定的方法及理论数据,并为国内相似河流提供借鉴。

VFSMOD模型对植被过滤带净化效果的模拟与适应性分析

在简述Vegetative Filter Strips Model(VFSMOD)模型的功能和机制的基础上,通过野外小区试验资料检验该模型对国内植被过滤带净化效果的模拟情况,进而分析其适用性.结果表明,出流水量模拟值与实测值的偏差多在±15%以内,出流SS浓度模拟值与实测值的偏差多在±20%以内,出流水量和出流SS浓度模拟值与实测值的判定系数R2分别为0.995和0.889,模型具有较高的精度与较强的适应性,可用于植被过滤带的规划设计.

基于VFSMOD模型的沙棘-灌草植被过滤带拦沙效果模拟

植被过滤带是拦截泥沙与地表径流的有效生物措施,其规划设计与众多因素有关。文中首先对VFSMOD(Vegetative Filter Strips Model)模型进行了简介,然后应用VFSMOD模型,主要对位于内蒙古砒砂岩典型地区-准格尔旗境内东一支沟小流域的沙棘-灌草植被过滤带对地表径流中泥沙的拦截效果进行了模拟。结果表明:所研究的植被过滤带带长为20~30m时,泥沙拦截效果最佳;植被过滤带的带宽为4~4.5m时,泥沙拦截效果较好;株距应设定在5~15cm之间较好,此时泥沙拦截率超过65.9%;泥沙拦截率与坡度呈负相关,即随着坡度的增加泥沙拦截率逐渐降低;糙率对泥沙拦截率影响较小,随着糙率的增大,泥沙拦截率逐渐趋于稳定值。本研究可为在砒砂岩地区,以沙棘植物为主体的混合植被过滤带的规划与设计提供理论依据。

基于VFSMOD模型的不同情景下河流生态缓冲带的截留效果模拟

采用植被缓冲带模型(VFSMOD)对不同情景下河流生态缓冲带(简称"缓冲带")的截留效果进行了模拟,考察了土壤可蚀性、土壤质地、坡度、径流源区长度、缓冲带宽度等对缓冲带拦截效果的影响。结果表明:随着土壤可蚀性因子(K因子)变大,土壤可蚀性增强,缓冲带泥沙输入量变大;坡度变大,拦截效率下降,在坡度分别为1%、3.5%、9%和30%的条件下,达到60%的径流截留效率(RIR),缓冲带的宽度分别需要43.9, 50.6, 52.9和68.8 m;当RIR达到60%,砂质黏壤土、粉质黏壤土、壤土和黏土所需缓冲带的宽度为109.2、114.6、50.6、128.7 m;径流源区长度越长,缓冲带拦截效率越低。上述模拟结果可为缓冲带的设计提供参考。

植被过滤带拦截径流和泥沙效果的模型研究

植被过滤带可显著减少农田径流及其携带的污染物,是流域农业面源污染治理的最佳管理措施,而数学模型是设计植被过滤带的有效工具。本研究通过浑水模拟冲刷试验研究了不同宽度(1 m、2 m、3 m)和不同坡度(3.3%、6.7%、10%)的草本植被过滤带对径流和泥沙的拦截效果,并对VFSMOD模型的适用性进行了验证,最后基于该模型对植被过滤带拦截效果中坡度和宽度二因素的敏感性进行了分析。结果表明,VFSMOD模型对径流和泥沙浓度的模拟偏差在8%和12%以内,Nash-Sutcliffe-Effi ciency系数分别为0.85和0.93,表明该模型可对植被过滤带拦截径流和泥沙的效果进行较好的模拟;同时,模拟结果显示植被过带宽度与其径流和泥沙的拦截率成线性正相关关系(径流:R12=0.992、R22=0.994、R32=0.993;泥沙:R12=0.366、R22=0.374、R32=0.379),植被过滤带坡度与其径流和泥沙的拦截率成线性负相关关系(径流:R12=0.720、R22=0.761、R32=0.709;泥沙:R12=0.771、R22=0.804、R32=0.7 78)。与坡度相比,植被过滤带宽度因素对于植被过滤带拦截径流和泥沙的效果更为敏感,是植被过滤带设计中应着重考虑的因素。

农牧业交错区禾本植被过滤带过滤效果模拟

为探究内蒙古岱海流域农牧业交错区禾本植被过滤带截流减沙效果对入流强度和泥沙含量的响应。在内蒙古中部农牧业交错区的巨宝庄镇试验区设置不同来水流量(0.77,0.9,1.08,1.26 L/s)和泥沙含量(0.04,0.06,0.08,0.1 g/cm^(3)),共计16个处理,研究不同来水条件下植被过滤带的截流减沙效果。基于VFSMOD模型模拟,并优化该地区植被过滤带参数。结果表明:VFSMOD模型可以较好地对冰草、羊草混播植被过滤带泥沙和径流出流量进行模拟。植被过滤带前期对径流拦蓄主要依靠入渗,入流强度增加缩短了径流出流时间,0.77 L/s入流强度水流经过过滤带后出流时间分别为0.9,1.08,1.26 L/s入流强度下出流时间的1.3,1.6,1.6倍。0.77,0.9 L/s入流强度下泥沙出流量趋于稳定,而1.08,1.26 L/s入流强度下泥沙出流量随时间推移而增加。入流泥沙含量和入流强度对出流泥沙量影响显著(p<0.05)。

植被缓冲带对地表径流阻控效果调查及模拟

为了定量分析和评价植被缓冲带对地表径流的阻控效果,对大沽河流域两岸典型植被进行了现场调查及取样,并利用VFSMOD模型初步探讨了植被缓冲带的作用。根据实地调查,获得了大沽河8个典型位置的缓冲带参数。结果表明:大沽河流域植被缓冲带主要由杨树、松树等高大乔木,罗布麻、碱蓬等灌木植物和结缕草、野艾蒿等草本植物组成;这些植被对地表覆盖度较高,可有效地拦截泥沙、增加地表粗糙度,对地表径流具有良好的阻控效果。利用VFSMOD模型对北岔河村、仁兆镇拦河闸、程家小里村和后路家村4个缓冲带的地表径流阻控效果进行了模拟,结果表明:4处植被缓冲带分别可以拦截0.8,0.7,0.7,0.4 mm/min以下降雨强度产生的地表径流;在植被缓冲带宽度和源区宽度同时变化的情况下,4处植被缓冲带宽度分别达到8,20,1,5 m时,对泥沙拦截率达到0.95以上。因此,大沽河两岸现存植被缓冲带可以对泥沙起到较好的阻控作用。

植被过滤带对悬浮固体净化效果的模拟

数学模型是进行植被过滤带(VFS)设计的重要工具。本研究通过分析植被过滤带对径流中悬浮固体的净化机理,采用植被过滤带田间尺度机理模型VFSMOD和修正的土壤侵蚀模型MUSLE耦合,对植被过滤带的悬浮固体净化效果进行模拟,并利用野外小区试验数据对该耦合模型进行了验证。结果表明,植被过滤带出流悬浮固体浓度模拟值与实测值的偏差多在±20%以内,其模拟值与实测值的判定系数R2为0.98,该模型具有较高的精度,且优于VFSMOD模型,可用于我国植被过滤带的规划设计。

浦阳江干流生态缓冲带的划定与构建

河流生态缓冲带(简称"缓冲带")的划定是对河流进行生态修复与保护的重要前提。如何确定缓冲带的宽度和空间布局也是管理部门和学者们关注的热点。以浙江省金华市山溪型河流浦阳江干流为例,利用GF-2卫星影像提取河流岸线、解译河岸两侧土地利用状况,通过VFSMOD模型工具和缓冲带自然条件综合确定农田型、村落型、林草型河段的缓冲带宽度;而城镇型河段则结合城市河道蓝线来确定缓冲带宽度;最终划定浦阳江干流左右岸缓冲带总长度109.63 km,总面积2.837 km^(2)。在此基础上,构建了试点区域上仙屋断面的缓冲带修复方案,旨在为缓冲带修复和水环境质量改善提供参考。