黄土高原小流域考虑坡度影响的径流曲线数优化

坡度对产流过程有重要影响,将SCS-CN模型中的径流曲线数进行坡度修正对于提升模型预测精度具有重要意义,为了进行流域平均坡度在产流过程中的影响探究,以Huang坡度修正公式为基础,利用王家沟流域1955-1981年期间70场降雨径流实测资料中的前40场作为验证期资料,重新率定了Huang坡度修正公式中的a1,a2两个参数,提出了适用于王家沟流域的3种不同前期土壤湿度条件下的CN值坡度修正公式,以此建立了具有良好区域适用性的SCS-WJG方法并与SCS-CN查表法和直接移用Huang坡度修正公式的SCS-Huang方法进行比较。结论如下:使用遍历法确定的降雨初损率λ值为0.09,故标准值0.2不适用于王家沟流域。对比3种方法求出的CN值大小后发现使用SCS-Huang方法求出的CN值最大,SCS-CN查表法次之,SCS-WJG方法最小,从结果来看使用SCS-WJG方法进行模拟的精度更高,故用其计算得到的CN值更适用于王家沟流域。对比SCS-CN查表法与SCS-Huang方法后发现SCS-Huang方法纳什效率系数较低且均方根误差较高,因此提出适用于王家沟流域的CN值坡度修正公式并建立SCS-WJG方法是有必要的。当λ=0.09时,SCS-CN查表法,SCS-Huang方法的纳什效率系数分别为-2.85,-3.25,而SCS-WJG方法的纳什效率系数提高到了0.86,与前两种方法相比,SCS-WJG方法的均方根误差分别降低了77%,78%。SCS-WJG方法的模拟精度明显优于其余两种方法,说明SCS-WJG方法具有良好的区域适用性,可为小流域产流模拟提供参考。

坡位与利用方式对红壤磷素储存容量的影响差异——以江西鹰潭孙家小流域为例

为明确坡位与利用方式对土壤磷素储存容量(SPSC)的影响差异,以更加准确地评估坡耕地红壤磷的流失风险,本研究以江西鹰潭孙家小流域内不同坡位(坡顶、坡上、坡中、坡底)及不同利用方式(稻田、花生旱地、橘园)的表层土壤为研究对象,对比分析了SPSC的变化规律与差异,探讨了土壤全碳、全氮、全磷、有效磷、铁铝氧化物含量等因子对SPSC的影响。结果表明:不同坡位的稻田、花生旱地与橘园的SPSC变化范围分别为-410.9~-137.8、-283.8~-128.0 mg·kg^(-1)及-280.6~-36.3 mg·kg^(-1);且随坡位的降低,稻田(坡底除外)与橘园SPSC显著降低,而花生旱地SPSC则增加。与稻田土壤相比,同一坡位花生旱地与橘园SPSC相对增加;相关分析表明,不同坡位的稻田、花生旱地及橘园SPSC与土壤非晶质铁铝氧化物、游离态铁铝氧化物极显著正相关,且游离态氧化铝的影响相对最大,而与有效磷、总碳、总氮则显著负相关。江西鹰潭孙家小流域内红壤坡耕地SPSC均为负值,意味着此时的土壤均为磷源,土壤磷均具有流失风险;坡底的稻田及橘园、坡顶花生旱地土壤磷的流失风险相对较高,应及时采取相应的调控措施以有效降低土壤磷素的流失潜能与风险。

鹤毛河小流域水土流失现状及综合治理措施分析

为防治水土流失,改善人居环境,推进经济社会发展,在分析鹤毛河小流域土地利用现状、水土流失情况等基础上,对流域水土流失分布区域采取拦沙坝、河道护岸、村庄人居环境改善等典型治理措施,并利用林草措施及封育治理有机结合的措施,有效防治了水土流失,改善了生态环境,实现流域内水土保持措施效益最大化。

贺兰山东坡不同植被类型土壤层水文效应

【目的】研究对比小流域不同坡向、土层和植被类型土壤水文效应的变化规律及差异性,以期为区域森林水文循环和水源涵养林的建设提供理论依据。【方法】以宁夏贺兰山自然保护区东坡响水沟小流域为研究区域,选取该流域阴、阳坡荒漠草原、蒙古扁桃灌丛、灰榆林、油松林、混交林、青海云杉林和亚高山草甸,采用野外调查采样和室内分析的方法研究土壤水文效应。【结果】不同坡向和植被类型之间土壤含水量、容重、总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、最大持水量和最大蓄水量差异显著(P<0.01)。不同坡向间,最大持水量阴坡(58.94%)大于阳坡(44.13%);最大蓄水量阴坡(562.03 t/hm^(2))大于阳坡(502.72 t/hm^(2));不同植被类型之间,最大持水量表现为青海云杉林(70.15%)>混交林(65.73%)>油松林(59.62%)>亚高山草甸(57.61%)>灰榆林(37.19%)>蒙古扁桃灌丛(36.82%)>荒漠草原(29.57%);最大蓄水量表现为混交林(607.24 t/hm^(2))>青海云杉林(601.97 t/hm^(2))>油松林(560.03 t/hm^(2))>亚高山草甸(549.33 t/hm^(2))>灰榆林(480.35 t/hm^(2))>蒙古扁桃灌丛(457.21 t/hm^(2))>荒漠草原(437.17 t/hm^(2))。同时土壤持水量、蓄水量和土壤孔隙度与海拔、植被综合盖度、土壤含水量均显著正相关(P<0.01),与土壤容重显著负相关(P<0.01),并且土壤总孔隙度对土壤水文效应的贡献最大,高达86.10%。【结论】综合研究发现阴坡土壤物理性质和水源涵养能力要高于阳坡,青海云杉林、油松林以及混交林等高海拔的乔木针叶林水源涵养能力普遍要高于低海拔的荒漠草原,并且土壤物理性质是影响土壤水文效应的重要因素。

典型泥石流小流域降雨和土地利用对坡面侵蚀的影响

[目的]揭示泥石流小流域降雨和土地利用对流域内坡面侵蚀的影响和作用,为泥石流的生态治理提供科学依据。[方法]以白龙江流域一级支沟——甘家沟泥石流小流域为研究区,基于该流域已建的5个径流小区(裸地、坡耕地、草地、土坎梯田、经济林地)连续5年的观测资料,利用K-均值聚类法,选择降雨量(P)、降雨历时(D)和最大30 min降雨强度(I30)3个降雨指标,将该流域46次侵蚀性降雨事件划分为3类雨型(Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型),以平均径流系数和平均土壤流失量为主要指标,定量化分析了不同降雨雨型和土地利用类型对坡面产流产沙的影响和作用。[结果]径流和土壤流失对降雨的响应存在差异,平均径流系数为Ⅰ型降雨最高,其次为Ⅲ型和Ⅱ型降雨;土壤流失量为Ⅱ型降雨>Ⅰ型降雨>Ⅲ型降雨。最大30 min降雨强度与5种土地利用类型的径流系数和土壤流失量的正相关性最高,其次为降雨量、降雨历时。5种土地利用类型的平均径流系数为裸地>经济林地>坡耕地>草地>土坎梯田,土壤流失量为裸地>坡耕地>经济林地>草地>土坎梯田。降雨和土地利用相互作用下,径流和土壤流失因雨型和土地利用方式不同而存在差异性,且认为在控制土壤侵蚀和减少泥石流坡面物源方面应避免大规模种植油橄榄。[结论]最大30 min降雨强度是影响该流域降雨侵蚀力的关键降雨指标,土坎梯田可较好控制坡面侵蚀,草地的减流减沙效果显著,研究结果可为坡面水土流失和泥石流防治提供科学依据。

基于土壤水量平衡法的山区小流域地下侧向流时空特征分析

利用研究区2007年~2009年9个不同坡位监测断面的高频土壤水分监测数据,结合降雨、蒸散发和土壤水分数据,提出一种基于土壤水量平衡关系的地下侧向流识别方法,并用于地下侧向流发生频率及其时空格局的系统分析,同时分析了影响地下侧向流时空特征的环境因素。结果表明,地下侧向流的形成受到降雨特征的影响,而在持续时间短或总降雨量大的降雨事件中,地下侧向流事件更易发生;一次小型降雨中,集水面积和坡度等地形因素引起了地下侧向流发生频率的空间异质性;在修正了不同监测断面土壤水分传感器数量的影响后,土壤水量平衡法与非连续土壤水分响应方法得出的地下侧向流频率结果具有很强的相关性(R 2=0.94)。

黄土模拟小流域降雨侵蚀中地面坡度的空间变异

运用近景数字摄影测量方法,获得在不同人工降雨时段黄土模拟小流域高精度、高分辨率的DEM数据,并以地面坡度及其组合形态的变化为切入点,通过对比分析和理论验证探讨黄土小流域降雨侵蚀过程中地貌的发育特征。研究结果表明:1)在不同的侵蚀发育阶段,黄土地貌平均坡度及坡度组合持续变化。平均坡度在地貌发育幼年期呈加速增长趋势,到了壮年期增长幅度呈递减性变化;坡度组合以侵蚀临界角度为轴点呈持续逆转变化,侵蚀临界坡度单元所占面积基本保持稳定。2)黄土地貌地面坡度及其组合形态的变异不仅能有效表征黄土高原地貌形态的空间变异规律,也可以对黄土地貌侵蚀规律和它产生的时间规律进行高分辨率的地貌认识和划分。

基于DNDC模型的环渤海典型小流域农田氮素淋失潜力估算

为了定量评价流域尺度氮素污染的可能性并探明氮素污染的主要来源,以期指导农业生产实际保护农田生态环境,该文主要运用农业生态系统生物地球化学模型(DNDC)模拟的方法,以环渤海典型小流域——小清河流域为例,在GIS流域数据库支持下对该流域氮素淋失潜力进行了估算。研究结果表明,2006年小清河流域年均氮淋失负荷范围为10.44×103～36.86×103t,平均为23.65×103t。以当年氮肥投入总量222.2×103t计算,该流域平均氮素流失量占氮肥投入的10.6%。不同地区氮素淋失空间分布差别较大,与氮肥施用量的空间分布规律大体一致。其中,44%和27%的地区氮素潜在淋失量分别集中在20～40和>40～80kg/hm2,这些地区主要分布在小清河两侧沿岸及寿光市大部分地区,给流域水环境造成了较大影响。研究结果显示流域氮淋失存在较大的空间区域差异,根据不同地区的实际情况进行水氮管理,减少氮素的无效丢失十分必要。

模拟降雨条件下不同种植方式的坡地氮素流失特征

以花生（PL）、玉米（CL）、玉米和花生套种（TCP）3种种植方式下的坡耕地为研究对象,通过人工模拟降雨方法,研究不同种植方式下坡面的产流产沙过程及氮素流失特征,并以裸地（BL）作为对照。结果表明：PL、CL、TCP和BL的地表径流量大小依次为BL〉CL〉PL〉TCP,雨强为1.20mm/min时,其产流量分别为195.6L,182.1L,23.4L,11.9L,以BL的产流量为基准,TCP,PL和CL分别减少地表径流的比例为94%,88%和7%。不同种植方式下产沙量的排列次序为BL〉CL〉PL〉TCP,其产沙量分别为947g,72g,19g,4g,以BL的产沙量为基准,TCP,PL和CL减少泥沙的比例分别为99.6%,98.0%,92.4%;地表径流中的总氮、硝态氮、铵态氮浓度变化特征表明：除TCP外,PL、CL、BL在产流结束前地表径流中总氮、硝态氮、铵态氮浓度基本达到稳定状态,径流中氮素流失的主要形式为硝态氮,占总氮流失的比例为54%～79%。不同种植方式下的氮素流失量表现为TCP,

红壤小流域不同土地利用方式对土壤微生物量碳氮的影响

以我国南方红壤丘陵区为背景,研究了红壤小流域花生地、花-橘间作、橘园和板栗园4种不同土地利用方式对土壤微生物量的影响。结果表明,土地利用方式对土壤微生物量有显著影响,其中0￣5cm土层土壤微生物量碳依次为板栗园>橘园>花-橘间作>花生地,而土壤微生物量氮则为板栗园>花生地>花-橘间作地>橘园。4种土地利用方式下土壤微生物量碳、氮均呈现出高度的坡位变异,坡麓土壤微生物量碳、氮明显高于坡顶和坡中,且这种分异主要反映在0￣5cm土层,其中从坡顶到坡麓0￣5cm土层土壤微生物量碳增幅依次为板栗园(28%)>花生地(24%)>橘园(13%)>花-橘间作地(7%);而土壤微生物量氮为花生地(29%)>橘园(14%)>板栗园(13%)>花-橘间作地(8%)。相关分析表明,土壤微生物量碳、氮与土壤容重、含水量、有机碳呈显著相关,而与土壤全磷、有效磷相关性不明显。

小流域坡地表土层营养物质输运规律研究进展

综合目前小流域坡地研究现状,论述小流域坡地营养物质随地表径流及壤中流迁移转化的机理以及降雨、坡度与坡长、溶质特性、下垫面、土壤特性和植被状况对营养物质迁移规律的影响.针对当前小流域坡地以及面源研究中存在的不足,指出加强坡地表土营养物质输运规律研究,不仅是土壤养分流失和土壤溶质运移研究的基础,也是水环境中面污染源控制研究的重要内容,建议加强研究以不同坡地为基本单元的流域管理模式,改变不同坡地的土壤施肥量和施肥技术及耕作制度,提高植物覆盖度,弥补目前流域面源控制和管理的不足.

山区小流域不同海拔和坡位土壤养分分布及相关性分析

通过对河北省易县观坐岭小流域不同海拔和坡位土壤有机质、速效氮、速效磷、速效钾测定分析,得出了该小流域土壤在不同海拔和坡位的肥力状况。结果表明:随海拔降低,土壤有机质和速效氮含量有增加趋势,增幅分别为40%和35%;土壤速效磷和速效钾的变化比较复杂,主要与土壤母质有关。不同坡位土壤养分表现出向下汇集的趋势,下坡位土壤养分含量高于上坡位和中坡位养分含量,但有机质变化趋势相反,是人为活动的影响结果。相关分析结果表明,海拔与土壤有机质、速效氮和速效钾呈显著负相关,与速效磷不相关;各养分含量间,土壤有机质、速效氮、速效钾之间分别呈相关关系,速效磷与速效氮相关显著,与速效钾无相关性。在不同坡位上,土壤养分间的差异不显著。

黄土塬区不同地形部位和土地利用方式对土壤物理性质的影响

在黄土塬区王东沟流域采集不同地形部位和不同土地利用方式下土壤样品，测定其颗粒组成、容重和饱和导水率，借助变异系数、非参数检验等方法研究了不同地形部位和不同利用方式对土壤物理性质的影响．结果表明：土壤物理性质在水平方向和沿垂直剖面都存在变异，但在同一地形部位或同一土地利用类型内，容重和颗粒组成基本相似．水平方向，饱和导水率属强变异，粘粒和砂粒含量属中等变异，粉粒含量和容重属弱变异；沿垂直剖面，土壤的粒级分布具有连续性，但0～25cm的土壤容重和饱和导水率与下层土壤差异显著．沿坡面从上向下，土壤趋向粘重，但饱和导水率增大；其中上坡位和中坡位的土壤性质相似，在相关研究中可以进行合并．草地与其他利用方式下的土壤性质差异显著，主要受地形部位的影响；耕地和果园的土壤性质相似且不同于其他利用类型，表明人为干扰对土壤物理性质有重要影响．

湘西北小流域坡面尺度地表径流与侵蚀产沙特征及其影响因素

根据湖南西北部武陵山区女儿寨小流域2004-2008年间坡面径流小区降雨产流产沙的定位观测资料,对流域坡面尺度产流产沙特征及其影响因素进行了分析,为评价流域植被恢复提供参考。结果表明:灌木林和润楠林具有良好的保水减沙效益,油桐林相对较差,自然植被恢复同样带来良好效益,坡耕地年均产流产沙均为最高,反衬了植被与自然恢复措施较好的水土保持效应。降雨因子中,降雨量P与坡面产流产沙相关性最强,其次是降雨侵蚀力R,最大10 min雨强I10与坡面产流产沙相关性最小,其相关系数不到0.5;多元逐步回归分析表明,降雨因子对产流产沙的影响明显。坡耕地产沙随产流的变化趋势最大,其决定系数R2达到0.7693,灌木林最小,其R2仅为0.425。通过灰色关联分析,植被、地形、土壤相关因子对坡面产流产沙影响显著,关联度值均在0.5以上,植被总盖度对坡面产流产沙的影响均为最大,说明植被具有很强的水土保持功能,植被恢复仍是该区域今后改善生态环境的重要措施。

鲁中山区小流域坡面侵蚀土壤养分空间分异特征研究

采用野外采样、室内分析的方法,以鲁中山区九仙山小流域3个自然坡面（阳坡、东坡和西坡）为研究对象,探讨了小流域坡面侵蚀条件下土壤养分的空间分布特征。结果表明,3个坡面有机质含量呈现出顺坡距离小于20 m时,有机质含量按照东坡〉西坡〉阳坡的顺序递减,顺坡距离大于30 m时,有机质含量按照西坡〉阳坡〉东坡的顺序递减;沿顺坡方向,3个坡面不同坡位土壤有机质、碱解N、速效P、速效K含量存在差异,总体趋势是坡面中上部土壤有机质和速效养分含量偏低,在坡底部养分相对富集;东坡和西坡剖面不同层次土壤有机质、碱解N、速效P、速效K含量随着土壤深度的增加而降低,其中有机质在0~20 cm平均含量约为8 g/kg,在80~100 cm处约为2 g/kg,碱解N在0~20 cm平均含量为50 mg/kg,在80~100 cm处为20 mg/kg。

黄土丘陵区不同退耕方式土壤有机碳密度的差异及其空间变化

比较退耕条件下流域间土壤有机碳密度（SOCD）的变化，有助于理解黄土高原区域土壤有机碳源/汇效应的变化机理。在黄土丘陵沟壑区，自北向南从砒沙岩区、风蚀水蚀交错区、水蚀区分别选取五分地沟、砖窑沟、燕沟三个典型治理小流域，研究了坡地退耕为林草地后SOCD变化及其影响因素。结果表明：（1）流域内，林草地SOCD显著大于坡耕地，表层0~10 cm高于亚表层10~20 cm，且差异显著（P〈0.05）。（2）流域间，同一土地利用方式SOCD因流域存在显著差异（P〈0.05）。从北到南，坡耕地和林地SOCD基本呈增加的趋势，坡耕地表层SOCD分别是0.54、0.56 kg·m-2和0.61 kg·m-2，林地SOCD依次为0.64、0.90 kg·m-2和1.05 kg·m-2；而草地先略有下降后又呈增加的趋势，分别为0.71、0.67 kg·m-2和0.73 kg·m-2。（3）相对于坡耕地，流域间同一退耕方式SOCD的增幅存在一定的空间分异。退耕还林方式下SOCD的增幅从北到南依次变大，由五分地沟流域表层的18.8％变化到燕沟流域的72.7％；退耕还草SOCD的增幅较小，从32.1％变化到20.1％。可见，在黄土丘陵沟壑区，退耕方式不仅影响流域内SOCD含量的变化，而且影响流域间SOCD增幅的变化，这一变化与南北流域的气候条件、生物因素（细根生物量）、土壤性质以及土壤侵蚀强度密切相关。

小流域地貌结构与农林牧综合发展关系的研究

小流域的横向地貌结构、纵向地貌组合以及地面坡度组成，共同决定了流域内生态环境的分异，制约着流域内农业生产结构和生产布局．充分发挥流域自然生产潜力，需要根据地貌结构，建成农、林、牧、副、渔综合发展的复合生态经济系统．

晋西黄土区不同空间尺度径流影响因子的辨析

【目的】研究不同空间尺度下晋西黄土区径流的主要影响因子,为当地生态建设和水土流失治理提供参考。【方法】通过对晋西黄土区坡面和小流域2个不同空间尺度下生态水文过程进行长期定位和半定位监测,应用SPSS统计分析软件和灰度关联方法分析了2个空间尺度下径流的主要影响因子。【结果】在坡面尺度,对径流影响最大的是降雨强度和郁闭度,权重分别为21.84%和21.81%;其次为雨前土壤含水量和降雨量;对坡面径流影响最小的因子为坡度,权重为16.39%。在小流域尺度,对径流影响最大的是降雨量和流域面积,权重均为18.11%;其次为形状系数、降雨强度和森林覆被率;沟道比降对径流的影响最小,其权重为14.05%。【结论】在本研究尺度范围内,随着研究空间尺度的增大,降雨量对径流的影响作用加大,降雨强度和植被对径流的影响作用变小,坡度和沟道比降对径流的影响均较小。

小流域坡沟侵蚀关系的模拟试验研究

由于研究方法和研究流域的不同，关于小流域的坡沟侵蚀关系仍有不同的观点。通过室内模拟试验，研究了小流域的坡沟侵蚀关系，结果表明：小流域的坡沟侵蚀关系随小流域的沟道发育而变化，呈现出沟道侵蚀量逐渐减少，坡面侵蚀量逐渐增大的总趋势；在次降雨中。

黄河中游小流域坡沟侵蚀关系研究

根据坡面水下沟时在沟坡 （道） 上 “净产沙增量”的概念， 探讨了沿程含沙水流侵蚀特性的变化和坡沟侵蚀关系及产沙机理， 并采用成因分析法定量确定了典型小流域的泥沙来源。