“自然-人文”融合视角下的西南山区小流域划分与整合

【目的】采用“自然-人文”融合的视角,结合人文要素界定小流域划分阈值,强化小流域划分研究的人文特征,为以小流域为基本单元的山区开展国土空间开发和社会经济建设提供区划方案支持。【方法】根据小流域自然水文过程和人文属性因素,利用流域面积法结合均值变点法及边界重叠度概念,以我国西南山区为例,对研究区内6个流域试验区进行小流域划分阈值测算,在得到最佳阈值的基础上,对西南山区以小流域为单元进行划分,并整合划分结果,分析、整合结果的数量与空间特征,提出一种山区小流域划分的融合方法。【结果】①西南山区小流域划分的最佳阈值为30.00 km^(2);②西南山区小流域数量为16075个,面积范围为25.07~431.82 km^(2);③从面积来看,小于50.00 km^(2)的小流域为8702个,占比54.13%,介于50.00~100.00 km^(2)的小流域为5358个,占比33.33%,大于100.00 km^(2)的小流域为2015个,占比12.53%,基本符合当前水利部要求。【结论】通过西南山区实测验证,本研究提出的山区小流域划分与整合方法在结果上能体现小流域的自然与人文属性特征,较好符合当前山区组织单元管理的需要,可为山区小流域区划提供方法借鉴。

浅山区典型小流域土壤重金属影响因素及来源分析

本次研究调查了平泉市瀑河流域不同岩性岩石及所形成的土壤中8种重金属元素及相关氧化物的含量,分析了浅山区典型小流域土壤重金属元素影响因素及来源,以期为京津冀水源涵养生态修复提供理论支撑。通过选取表层、深层土壤和成土母岩中的重金属元素为研究对象,以土壤重金属含量为基础,以空间分布为依据,并结合区域地质背景,采用多项统计方法深入分析其影响因素及来源。结果显示,研究区表层与深层的土壤重金属元素含量较为相近,且其空间分布具有耦合性,在垂向分布上,重金属元素在表层土壤和成土母岩中的相关系数为负值,而在深层土壤和成土母岩中的相关系数为正值。该结果表明,在表层土壤中,Cr、Ni、Cu、Zn和Pb等主要来源于成土母岩,而Cd、Hg和As等则受控于矿业开采的影响;在深层土壤中,8种重金属元素的主要来源是成土母岩,而Cd和As则受成土母岩和人为因素的共同影响。

小宽跨比山区中小跨径桥梁设计要点研究

随着我国基础设施建设的不断推进,山区中小跨径桥梁的设计和施工技术日臻完善。本文在前人研究的基础上,进一步探讨小宽跨比山区中小跨径桥梁设计要点,以期为山区桥梁设计提供更为详尽的参考。

山区低等级公路中小跨径桥梁设计关键问题研究

随着我国公路桥梁建设的不断发展,工程规模不断扩大,对中小跨径桥梁的选择与设计提出了更高的要求。本文首先从地形地质条件、高度跨度关系、结构形式等几个角度,对桥梁的选择与设计进行了论述;其次探讨了上部结构的选取与设计,以及下部结构的选取与设计,以期为更多的工程项目提供参考。

改进的KNN实时校正方法在山区中小流域的应用

为提高山区中小流域实时洪水预报精度,提出了一种基于历史洪水学习的KNN实时校正方法(KNN-H法),并选择陕北黄土高原地区2个山区中小流域为研究区域,将其与传统KNN法和AR法进行对比,验证该方法的校正效果。结果表明:KNN法和KNN-H法的校正精度总体高于AR法;KNN法和AR法不能有效降低预报结果的峰现时间误差,而KNN-H法校正结果峰现时间误差比校正前有明显降低;KNN-H法通过对历史洪水预报误差的学习,可有效解决KNN法在实时校正中因为预热期资料不足导致的校正精度不高问题;当预报洪水过程处于涨洪或退水阶段时,KNN-H法能够快速定位到历史洪水的相同阶段,分析历史预报误差后迅速对当前预报值做出校正;总体上KNN-H法校正精度高于传统KNN法。

东江源头典型山区小流域农业面源污染解析——以定南县东江流域为例

对东江源头典型山区小流域农业面源污染现状进行调查分析,解析该流域农业面源污染源、污染负荷量和污染负荷强度,以期为保障粤港澳大湾区水源安全,促进流域精准治污提供参考依据。从县域乡镇尺度上对定南县东江流域内的人居生活、农业种植、畜禽养殖和水产养殖等污染类型进行分类调查,采用输出系数法和等标污染负荷法对污染负荷量与污染负荷强度进行估算,应用聚类分析法和ArcGIS分析污染物空间分布,发现定南县东江流域农业面源主要污染物为TN、NH_(4)^(+)-N,主要来自人居生活和农业种植,污染源集中在历市镇和鹅公镇。加强居民水环境保护意识,加快配套污水管网建设,强化污水设备运行管理,合理施用氮肥和磷肥,对促进东江源头山区流域农业面源污染持续减排具有重要意义。

丘陵山区中小型规模化养猪场粪污处理工程工艺优化研究

本文以屏山县域洪养殖专业合作社为例,针对其粪污排放灌溉处理工程工艺存在的处理后养殖废水未能达到灌溉标准的问题,新增了UASB厌氧反应池、高温智能禽畜粪便发酵罐、A/O系统反应池等处理设备与设施,将工艺优化为“养殖废水(水泡粪)+格栅渠+废水收集池+固液分离+缓冲池+UASB厌氧反应池+中沉池+一级A/O系统反应池+二级A/O系统反应池+二沉池+深度处理池+清水池+生态氧化塘”,同时对处理后的粪污进行检测。结果表明:优化后的工程工艺,运行效果良好,排出的养殖废水符合《农田灌溉水质标准》(GB 5084—2021)旱作模式指标要求,养殖粪便经过无害化处理后转化为优良的有机肥料。该工程工艺可有效解决丘陵山区中小型规模化养猪场面源污染问题,实现粪污资源化利用。

中小跨径钢混组合梁在山区桥梁建设中的适用性分析

文中对我国混凝土桥梁在复杂山区桥梁建设过程中的局限性进行了分析,对中小跨径钢混组合梁的结构和力学工作机理,以及在山区桥梁建设中的优势进行了分析,并对其分段浇筑的应力、挠度进行了对比分析,为我国中小跨径钢混组合梁在山区桥梁以及市政桥梁中的应用提供参考。

太行山中部山区小流域洪涝灾害分析评价

2021年10月,太行山中部连续多日遭强降雨侵袭,多地发生洪涝、泥石流等自然灾害。通过对山洪防治区实地勘测,依据《山洪灾害分析评价技术要求》及《山洪灾害分析评价方法指南》,结合无资料地区小流域水文分析方法,对山洪灾害防治区典型沿河村落设计洪水等分析计算,评价其现状防洪能力,确定了不同危险等级所对应的危险区域并绘制风险图。根据流域模型法综合确定了不同前期降雨下区域雨量预警指标,为该区域山洪灾害防御预案的编制及灾害防治工作提供一定的技术支撑。

北京山区小流域土壤侵蚀模型

北京山区土壤侵蚀模型是一个流域尺度的、以次暴雨为基础的与 GIS相结合的分布式模型。在栅格单元的基础上 ,模型可以计算每一栅格单元的径流量和坡面侵蚀量。由于考虑了汇流汇沙过程 ,模型也可以模拟每一单元格的洪峰流量、淤积量和产沙量。模型应用结果表明 ,该模型具有一定的计算精度。该模型可以模拟流域内土壤侵蚀的空间分布和评价不同土地利用、水土保持措施等对水土流失的影响。该土壤侵蚀模型的建立 。

喀斯特小流域分布式土壤侵蚀估算模型

为了准确估算喀斯特小流域土壤侵蚀量,根据喀斯特山区小流域复杂地貌特征、径流与侵蚀产沙在垂直方向上的差异性,以栅格DEM为基础,建立了由水文模块和侵蚀模块组成的喀斯特小流域分布式土壤侵蚀模型。其中水文模块选取了改进的喀斯特流域SCS产流模型进行产流量计算,改进的喀斯特流域DHSVM汇流模型进行小裂隙渗流、大裂隙以及管道(地下暗河)流汇流计算。侵蚀模块考虑侵蚀产沙在垂直方向上侵蚀特征的差异性,在典型区域野外调查的基础上,设计室内模拟试验,并对试验数据进行多元线性回归、逐步回归和多元非线性回归分析,建立不同坡度条件下土壤侵蚀模数的多因子模型(非线性回归模型达到极显著或非常显著水平,0.692<R2<0.988)进行产沙量计算,并运用泥沙物质平衡原理完成泥沙输移计算。该模型与GIS结合可实现对土壤侵蚀的时空分布过程进行模拟,为加深对该区域土壤侵蚀过程及模型研究提供参考。

北京山区小流域经济发展的影响因素分析——以石匣小流域为例

为了解影响北京山区小流域经济发展的主要因子 ,以石匣小流域的实测、调查资料为基础 ,采用对比、假设检验、层次分析的方法对小流域经济增长的影响因素进行了分析 ,得出影响山区小流域经济发展的主要因素不是自然因素中光、温、水的年际变化 ,而是社会因素中的人口。

应用SCS模型计算秦巴山区小流域降雨径流

水土保持综合治理通过改变流域下垫面条件影响流域的降雨径流过程,基于土地利用类型、土壤类型等信息数据和流域水文资料,应用SCS流域水文模型对秦巴山区商南县两条对比流域进行降雨径流过程的模拟。结果表明,模型所模拟的径流过程与实测径流过程具有较好的一致性,相对误差小于18%,可以应用于秦巴山区小流域。

北京山区蒲洼小流域综合治理可持续发展评价与分析

为北京市山区生态环境建设、防沙治沙工程的实施和可持续发展提供决策参考 ,以蒲洼小流域为研究对象 ,提出了适用的、可操作的、简化的小流域综合治理可持续发展指标体系。该指标体系由目标层、类目指标层、项目指标层和指标变量层构成。目标层为小流域综合治理可持续发展度 ,类目指标层为社会发展能力、经济发展能力和资源环境承载能力。项目指标层为物质需求度、核心发展度、经济富强度、资源丰富度和环境容忍度 ,指标变量层由 16个具体的指标构成。按照从低层到高层的次序 ,逐层计算各项指标值 ,最终得出小流域综合治理可持续发展度的指标值。

黄龙山区不同类型小流域的产流过程及其特征

在黄龙山区选择自然条件基本相似的森林小流域、森林采伐小流域和荒坡草灌小流域,利用量水堰,于1999—2003年对流域的产流及其过程进行了系统的研究。结果表明:不同类型小流域径流的年际和年内变化不同。森林小流域全年产流,产流量主要与降水量有关;荒坡草灌小流域则仅在暴雨季节产流,产流量主要与雨强有关。除发生特大暴雨年份外,森林小流域的产流量均超过荒坡草灌小流域,5年内平均前者比后者多3倍。不同类型小流域对降水的调节作用不同,5年平均森林小流域比荒坡草灌小流域减少洪水径流94·9%,达5·2mm,增加枯水期径流0·5mm,占年径流量的8·7%,从而使流域径流保持相对均匀和稳定。采伐森林可以改变小流域的径流分布,常年径流被暴雨径流所代替,但其量比荒坡草灌小流域少。不同类型小流域产流过程不同,森林小流域产流过程平缓,洪水起伏程度小;而荒坡草灌小流域产流曲线陡峭,洪峰形成迅速,回落也较快。

北京山区石匣小流域综合治理可持续发展评价与分析

以石匣小流域为研究对象,提出了适用的、可操作的、简化的小流域综合治理可持续发展指标体系。该指标体系由目标层、类目指标层、项目指标层和指标变量层构成。目标层为小流域综合治理可持续发展度,类目指标层为社会发展能力、经济发展能力和资源环境承载能力。项目指标层为物质需求度、核心发展度、经济富强度、资源丰富度和环境容忍度,指标变量层由18个具体的指标构成。按照从指标变量层、项目指标层、类目指标层到目标层的次序,逐层计算各项指标值,最终得出小流域综合治理可持续发展度的指标值。对不同年度石匣小流域可持续发展进行了科学的评价与分析。

半干旱地区洪水模拟效果差异性分析及影响因子响应评估

中国北方半干旱地区的降水与下垫面条件具有明显的时空异质性,如何完整准确地描述该类区域的水文过程是当代水文学研究的难点之一.选择半干旱地区水文实验区域--绥德流域和曹坪流域,通过构建不同时空规律的降水场,并结合3种不同产流机制的水文模型,进行大型数值模拟实验,去探究时间、空间、产流机制等因素对半干旱地区洪水模拟的影响,为该类地区水文模型的研制工作提供借鉴.结果表明:1)半干旱地区中小流域的产流对降雨强度较为敏感,因此降水输入的时间步长对洪水模拟效果的影响程度较大;相比之下,流域雨量站数量的增减,仅体现在降雨分布场的暴雨中心缺失以及面平均降雨量的微小差别,对洪水模拟效果的影响程度较小.2)水文模型能否准确描述主导水文过程是半干旱地区洪水模拟效果优良的关键,流域的尺度效应及其下垫面条件的空间异质性是半干旱地区不同水文模型研制和调整应当优先考虑的问题,无论时间步长、雨量站数量怎么组合,产流结构适宜的模型其模拟效果总是趋于较好的结果.

华北土石山区森林枯落物与土壤水文效应研究

以河北省易县崇陵小流域3种不同林分的枯落物层和土壤层为研究对象,对其水文效应进行初步研究。结果表明：3种林分枯落物蓄积量差异较大,侧柏枯落物蓄积量最大,高达57.9t/hm2,油松枯落物蓄积量次之,为29.8t/hm2,刺槐枯落物蓄积量最小,是28.7t/hm2;3种林分枯落物中,侧柏林的枯落物持水能力最强,为114.5t/hm2,油松林的枯落物持最小,仅为60.1t/hm2;3种林分下土壤的平均容重和总孔隙度差别不大,容重的变化范围在1.46~1.66g/cm3;总孔隙度均偏低,具体表现为：侧柏（30.86%）〉油松（29.31%）〉刺槐（27.1%）;3种林分林下土壤持水能力有所差异,表现为：侧柏〉油松〉刺槐。土壤持水能力与各林分林下土壤的孔隙度大小呈正相关,即土壤孔隙度越大,土壤的持水能力越强;3种林分的土壤稳渗速率相差较大,表现为：刺槐（10.50mm/min）〉油松（2.80mm/min）〉侧柏（0.80mm/min）。

太行山区典型小流域降雨产流特征分析

以太行山区崇陵小流域为研究区域,采用1959—1967年、1985—2008年历史实测降雨产流资料,分析了研究区降雨特征及产流过程响应特征,并对比了不同时期降雨径流变化。结果表明:1研究区6—9月降雨以小雨为主,产流主要由暴雨和大雨控制;2产流机制以超渗产流为主,在前期湿润条件下,长历时低强度降雨也会造成蓄满产流;3与1959—1967年相比,1985—2008年的暴雨、大雨、中雨雨日分别减少26.1%、25.0%和12.4%,年径流系数减小80%,且降雨径流相关性减弱,说明人类活动成为影响径流量的重要因素。

坡地资源合理利用对山区小流域生态经济系统影响

该文以北京市西南山区蒲洼小流域为研究对象,在调查、收集、实测该小流域综合治理期间其坡地资源利用、生态环境、社会经济等资料的基础上,采用层次分析法和模糊综合评判法,以系统、综合、动态的观点分析了坡地资源合理利用对该小流域生态经济系统的影响。结果表明,示范区农、林、牧用地比例由治理前的1∶13∶5调整为1∶6 0∶5 1后,使土地利用率由原来的50 4%提高到97 7%;土壤侵蚀模数由治理前每年的905t km2下降到226t km2;地表径流量由853 4×104m3减少到542 5×104m3,降低了34 63%;每年可减少径流泥沙2 65×104t;水土流失治理率达86 9%。农、林、牧人均纯收入由1990年的347元 人提高到1996年730元 人,提高了110 37%。农村经济总收入1990年为678 7×104元,1996年实现了5708 3×104元,是1990年的8 4倍。总之,经过5年～6年的治理后,浦洼小流域的生态经济系统水土流失得到治理,径流泥沙大幅减少,土地生产力提高,农民收入增加,抵御自然灾害能力增强,已基本达到了持续、稳定和协调发展的状态,表明优化土地利用、合理调整农村产业结构有利于山区小流域生态经济系统的稳定和持续发展。