Modeling on Runoff and Sediment Yield in Small Watersheds

The prediction and estimate of water and soil loss is fundamental important for understanding the effect of the spatial heterogeneity of underlying surfaces and preventing ecological environment deterioration. In this paper, a dynamic model of runoff and sediment yield in small watersheds is established. The proposed model includes three components: runoff generation caused by rainfall, soil erosion on hillslopes by overland flow, and runoff concentration and sediment transport on watersheds. Applying the proposed model, the runoff and sediment yield processes in a typical catchment on the loess plateau was estimated, which exhibited a good agreement between predicted results and observation.

基于GIS和CSLE的陕西省土壤侵蚀定量评价方法研究

通过对陕西省土壤侵蚀的定量评估,探索省域尺度上土壤侵蚀定量评价制图方法,以期为第四次全国土壤侵蚀普查提供技术支撑。利用陕西省日降雨数据、土壤类型图、土地利用图、DEM、植被覆盖图,选择CSLE模型,在ArcGIS平台上计算研究区2006年土壤侵蚀量,并与水利部标准评价结果进行对比分析。探索了坡度坡长变换对土壤侵蚀的影响。定量化的评价结果能较好的反映气候、土壤及水保措施对土壤侵蚀的影响,比水利部标准评价结果更能反映实际侵蚀。坡度坡长变换后对土壤侵蚀有明显影响。在GIS支持下,通过土壤侵蚀模型进行定量评价,可高效、客观反映土壤侵蚀情况及其主要影响因子,对区域治理和有关决策有极其重要参考价值。为了准确真实的反映土壤侵蚀程度,必须进行坡度坡长变换。

黄土高原降雨径流调控利用潜力定量评价模型

降雨径流的调控利用是缓解黄土高原干旱缺水与控制水土流失的有效手段,研究区域降雨径流调控利用潜力的定量评价对黄土高原降雨径流合理利用的宏观决策与规划设计具有重要意义。以黄土高原为例,将可以调控利用的最大降雨径流量作为资源化潜力值,从宏观尺度上,系统分析了影响该潜力的各个因素,确定出黄土高原降雨径流调控利用潜力的各项评价指标,利用GIS技术,建立了降雨径流各个影响因素的专题图层,提取出各个影响因素专题信息。在上述基础上,引入人工神经网络建模方法,建立了黄土高原降雨径流调控利用潜力BP网络模型,并利用实际资料对网络模型进行了训练和预测,取得了较好的结果。评价模型可供黄土高原降雨径流调控利用及其生态与环境保护工作参考。

水文条件对紫色土坡面土壤侵蚀及养分流失的影响

采用人工模拟降雨试验,研究水文条件对紫色土坡面土壤侵蚀及氮和磷养分流失的影响。试验处理包括2个施肥水平(低肥和高肥水平),4个水文条件(自由下渗、土壤水分饱和、壤中流、壤中流+降雨)和一个降雨强度(60 mm/h,历时60 min)。结果表明:壤中流+降雨和土壤水分饱和条件下的土壤侵蚀量分别是自由下渗条件下的3.1和1.7倍,同自由下渗相比,壤中流、壤中流+降雨和土壤水分饱和条件下,地表径流中NO3-N、HPO4-P的浓度和流失量有显著增加;低肥水平条件下,自由下渗、土壤水分饱和、壤中流和壤中流+降雨地表径流中,NO3-N的浓度分别是0.88、58.90、698.41和87.80 mg/L,对应水文条件下地表径流中,HPO4-P的浓度分别是0.252、0.322、0.811和0.383 mg/L,高肥水平条件下,径流中的NO3-N和HPO4-P的浓度也有相同的趋势;土壤水分饱和条件下,地表径流中NO3-N和HPO4-P的流失量分别是自由下渗条件下的27~39和1.3倍,壤中流+降雨条件下,地表径流中NO3-N和HPO4-P的流失量分别是自由下渗条件下的100~114和1.5~1.7倍,同时,壤中流+降雨和土壤...

退耕还林(草)和降雨变化对延河流域土壤侵蚀的影响

通过定量评估退耕还林(草)和降雨变化对延河流域土壤侵蚀的影响,为延河流域水土保持效益评价、流失治理和环境建设提供决策参考。【方法】利用延河流域日降雨、数字高程模型、土壤类型图、土地利用图和植被覆盖图,运用RUSLE模型,在ArcGIS平台的支持下计算流域1997年和2000年土壤侵蚀量,并分别模拟了退耕还林(草)和气候变化对土壤侵蚀的影响。【结果】由于降雨的变化,研究区年降雨侵蚀力均值由1997年的775.32MJ·mm·hm-2·h-1·a-1增加到了2000年的1292.07MJ·mm·hm-2·h-1·a-1,降雨大大加剧了流域土壤侵蚀;由于退耕还林(草)政策的实施,坡耕地面积大大减少,林草面积增加,植被覆盖和管理因子值显著减少,由退耕还林(草)前的0.1714下降到了退耕还林(草)后0.1592,减小了流域土壤侵蚀;由于退耕还林(草)的实施、气候变化以及水土保持工程措施和耕作措施变化共同影响,单位面积平均土壤侵蚀量由退耕还林(草)前的3012t·km-2·a-1增加到了退耕还林(草)后4671t·km-2·a-1,年土壤侵蚀总量2314×104t增加到了3589×104t。【结论】降雨变化使得...

黄土高原小流域土地类型分类及制图研究——以固原市上黄试区为例

文章以固原市上黄试区为研究对象,在综合性、主导性和实用性分类原则的指导下,建立了黄土高原小流域尺度上的土地类型分类体系,并借助Arcview/Arcinfo/Erdas等地理信息系统软件对分类结果进行了制图。以期为今后相同地貌类型和尺度下的土地类型分类研究奠定工作基础,同时为上黄试区水土流失治理与土地资源的合理配置提供科学依据。

WEPP模型坡面版在黄土丘陵沟壑区的适用性评价——以坡度因子为例

利用安塞试验站1985-1992年的气象观测数据和野外坡度径流小区径流和土壤侵蚀量监测资料,评价了WEPP模型在黄土丘陵沟壑区不同坡度条件下的适用性。结果表明,径流量的模拟值在10°、15°、20°、25°和28°五个坡度条件下,变化幅度不如实测值明显,但模拟值随坡度变化的趋势和实测值相一致;WEPP模型对次降雨、年平均和多年平均土壤侵蚀量模拟结果较好,且无论是模拟值在不同坡度之间的差值、还是模拟值随坡度变化趋势均与实测值接近。I30对WEPP模型模拟次降雨径流量有重要影响,当I30大于0.92mm/min,模型模拟误差较大。WEPP模型对次降雨土壤侵蚀量的模拟与PI30密切相关,当PI30大于129mm2/min时,模型模拟误差较大。∑PI30对WEPP模型模拟年平均径流量和侵蚀量有重要影响,当∑PI30大于150mm2/min时,模拟精度明显下降,且∑PI30对径流模拟影响较对土壤侵蚀模拟影响明显。WEPP模型对次降雨、年平均和多年平均径流量模拟的Nash-Sutcliffe有效性ME分别为0.914、0.912和0.617;对次降雨、年平均和多年平均土壤侵蚀量模拟的Nash-Sutcliffe有效性ME...

自然侵蚀量和容许土壤流失量与水土流失治理标准

在总结分析国内有关自然侵蚀量、容许土壤流失量研究成果的基础上,探讨自然侵蚀量与容许土壤流失量的关系,讨论制订水土流失治理标准的思路。认为水土流失治理标准的确定有3个参考值:1)标准值,即一定条件下的容许土壤流失量,是水土流失治理至少要达到的目标,且随着对不同土地利用类型的功能需求与可实施的最佳水土保持措施、以及所在水土流失类型区的侵蚀危害与治理约束条件的不同而不同;2)理想值,即正常自然侵蚀状态下的土壤流失量;3)极端值,即土壤流失量为0,不发生水土流失。水土流失治理应是先控制到现时生态环境与社会经济条件下的容许土壤流失量范围内,逐步达到自然正常侵蚀量或制止水土流失的发生;还应引入环境伦理、环境美学及景观设计等理念,最终实现土地的可持续利用、区域生态系统的健康稳定及人与自然的和谐友好发展。

浑太流域洪涝灾害及其治理方略

Hunhe, Taizihe rivers originating from the east mountain areas of Liaoning Province are the biggest tributaries of the left bank of Liaohe River. From the initial stage of New China to the early 1990s, the frequency of flood damage had decreased, but recently the disasters have upgraded and changed from trunk stream to tributary basins. In July 1995, Dongzhouhe, a tributary of Hunhe River, suffered from a heaviest flood since establishing the document of floods in Hunhe basin. Meanwhile, a peak discharge, almost beyond double defending ability, occurred at Dadongshanpu Station of Beishahe River, a tributary of Taizihe River. Besides the continued heavy rainstorm, no controllable water conservancy projects and ecological damages caused by quickly decreasing forest cover and water and soil loss are the two main causes of flood damage. In addition, the low flood protection standard is also one of causes. According to the above analyses, some strategies of synthetic controlling for flood damages were put forward: 1) Establishing the system of ecological engineering to defend floods and reduce disasters; 2)Setting up storage and detention areas; 3) Establishing flood controlling information system; 4) Improving the accuracy of media short period and short period rainstorm forecast and flood forecast; 5) Insurance of flood protection.

基于GIS的区域水土流失评价模型

区域水土流失评价对于水土流失区域治理的宏观决策、规划等具有十分重要的意义 .本文以黄土高原地区为例 ,结合影响水土流失的各个因子 ,分析了该区的自然特征 ,确定了进行区域水土流失评价的各项指标 (模型参数 ) ,并运用 GIS,集成了多种来源、多种比尺和多种类型的数据 ,建立了该区的水土流失宏观定量评价模型

黄土高原典型小流域综合治理的水文生态效应(英文)

从流域产流规律及水土保持措施改变引起的土壤水分状况和流域蒸散发的变化等方面评价了黄土丘陵沟壑区泉家沟流域水土保持措施变化对流域水分生态环境的影响。结果表明:水土保持与生态建设过程改变了土地利用结构,对小流域水环境变迁具有很大的影响作用,主要表现在:减少地表径流量,径流模数1996～2000年平均较1980～1985年减少了36.1%;不同治理措施土壤水分状况不同,灌木林地、人工草地和乔木林地均存在深度和厚度不等的土壤"干层";不同地貌部位土壤储水差异很大,阴坡的水分环境优于阳坡,沟底优于峁顶,缓坡优于陡坡;林草措施对流域总蒸散量起着决定性作用,1991～1995年流域林草地面积达到最大,总蒸散量也达到最大,与治理初期相比,总蒸散量累计增加了56.3mm。

区域土壤侵蚀普查方法的初步讨论

区域土壤侵蚀调查制图和动态分析,是国家和省区编制土壤侵蚀宏观规划的数据基础,也是一个重大前沿性研究命题。在综述国内外区域土壤侵蚀调查制图、区域土壤侵蚀因子、土壤侵蚀尺度效应和土壤侵蚀模型等研究现状的基础上,对即将开展的全国土壤侵蚀普查工作提出以下建议:土壤侵蚀普查需要充分利用我国土壤侵蚀模型研究的最新成果,采用模拟计算方法实现对土壤侵蚀强度的定量估算;调查内容应包括区域土壤侵蚀因子、土壤侵蚀类型与强度、水土保持措施、典型区域抽样调查等;对土壤侵蚀尺度效应、区域土壤侵蚀模型应用示范和区域土壤侵蚀数据库建设方法等关键技术展开攻关研究。

新疆土壤侵蚀遥感影像判读与几个独特问题

在新疆土壤侵蚀遥感调查中，对遥感影像的判读，采用了遥感信息与地学资料相结合、综合分析与主导分析结合、室内判读与专家经验及外业调查结合、分层分类判读的方法；根据新疆水蚀、风蚀、冻融侵蚀具有垂直分布规律的特点，在土壤侵蚀分类时主要考虑降水量、海拔高度和年均温等指标；列出了新疆土壤侵蚀分类分级影像特征；指出盐碱地的侵蚀分类与戈壁的侵蚀分级是有待研究的重要问题。

基于RS和GIS的区域水土流失快速定量评价方法

区域水土流失的快速调查和评价对于水土保持宏观决策、灾情快速反应以及水土流失定期公告制的建立具有十分重要的意义。立足于区域水土流失问题的探索和 3S技术应用的研究 ,提出了区域水土流失宏观快速定量评价的方法及其实现的技术路线 ,并以整个黄土高原为研究区进行了实例研究 ,确定了一套适于该区水土流失宏观定量评价的指标 ,建立了相应的评价模型 ,并利用该模型对研究区一定年限内的水土流失状况进行了评价 ,获得了令人满意的结果

人工降雨条件下秸秆覆盖减少水土流失的效应研究

采用人工模拟降雨试验,研究秸秆不同用量对径流、入渗和土壤侵蚀的影响。结果表明:秸秆覆盖有增加入渗和减少水土流失的作用;覆盖率大于40%条件下能有效地控制水土流失,但当覆盖度低于40%时对控制水土流失的作用不明显。在土壤含水量10%,降雨强度120 mm/h的雨强条件下,秸秆覆盖能推迟起流时间1~15min,增加累积入渗量37%~113%,减少径流总量3%~40%,减少土壤侵蚀10%~80%。