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基于Budyko假设和分形理论的水沙变化归因识别——以北洛河流域为例 总被引：1，自引：0，他引：1
全球气候变化及人类活动深刻影响了区域水文过程,进行水沙变化归因识别对流域生态保护和高质量发展尤为重要。基于Budyko假设和分形理论,采用弹性系数法,对北洛河流域上（丘陵沟壑区）、中（土石山林—高塬沟壑区）、下游（渭北旱塬农区）3种不同地貌和植被类型区1959—2019年的水、沙通量变化进行归因分析。结果表明,北洛河上、中、下游径流量均显著减少,由20世纪60年代的35 mm、32 mm、34 mm,减少到21世纪10年代的19 mm、24 mm、6 mm,60 a减少率分别为0.3 mm a-1、0.2 mm a-1、0.4 mm a-1。上游输沙量极显著减少,中游降低趋势不显著,下游显著减少,由20世纪60年代的99×106 t、8×106 t、3×106 t,减少到21世纪10年代的10×106 t、3×106 t、0.3×106 t,60 a减少率分别为1.5×106 t a-1、0.04×106 t a-1、0.1×106 t a-1。20世纪70年代以来,上游径流变化逐渐受人类活动影响,且影响程度逐渐增强,21世纪10年代人类活动贡献率达66.3%;气候变化是中游径流变化的主控因子,21世纪10年代降雨和潜在蒸散发的贡献率分别为77.0%和20.2%;下游径流减少主要为人类活动影响,21世纪10年代其贡献率为64.3%。对比20世纪60年代流域输沙量变化始终受人类活动主导,21世纪10年代人类活动对上、中、下游输沙量减少的贡献率分别为80.7%、59.2%和92.7%。上游人类活动对输沙量减少的贡献中,退耕还林等沟坡措施和沟道工程措施分别为39.0%、42.7%,中、下游人类活动贡献的估算结果反映出高植被覆盖区和农区汲水灌溉对区域水、沙的影响特征。 相似文献
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生物结皮在干旱半干旱地区土壤风蚀防控中发挥着重要作用。明确生物结皮对土壤风蚀的影响,对量化风蚀预报模型中的生物结皮因子、提高模型预测风蚀的准确性和可靠性具有重要意义。本研究以苔藓结皮为例,对比了风洞试验和单次事件风蚀评估模型(SWEEP)模拟的风蚀速率与输沙率的差异,分析了苔藓结皮盖度和空间分布对土壤风蚀的影响。结果表明:(1)风蚀速率和输沙率均随结皮盖度的增加而减小,尤其是在较大风速下(15 m·s^(-1)),当结皮盖度从10%增加到80%时,风洞试验的平均风蚀速率和输沙率分别减小了98.3%和99.3%,SWEEP模拟的结果分别减小了93.2%和78.9%。(2)相同结皮盖度下,苔藓结皮分布于上风向区域时土壤风蚀速率和输沙率最小,斑块状分布次之,分布于下风向区域时最大。(3)对比风洞试验和SWEEP模拟结果,不同结皮盖度下SWEEP模拟的风蚀速率和输沙率大多显著(P<0.05)高于风洞试验结果。未来的研究应在风蚀预报模型中构建生物结皮因子影响风蚀速率的定量表达,以提高模型预报风蚀的准确性。 相似文献
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地下水补给量反映了含水层的可更新能力,是地下水资源管理与合理开发利用的关键参数之一。为定量研究黄土高原丘陵沟壑区小流域地下水的补给特征,基于岔巴沟流域上游、中游、下游3个水文站1959-1969年降水与日径流观测资料,通过退水分析法估算了流域地下水补给量,并分析了与降水量和基流量的关系及其在年内的补给变化过程。结果表明：岔巴沟流域年平均基流量为13.09 mm·a-1,更新时间为124 d,补给量为11.46 mm·a-1,降水入渗补给率为0.025,基流补给率为0.89。从上游到下游地下水补给量与入渗补给率逐渐增大,且上游与下游之间有显著差异（P<0.05）;基流补给率逐渐减小,各集水区之间差异均显著。地下水补给量与降水量呈线性正相关（R2>0.40）,在下游集水区内随降水量变化的增幅较大。基流量与降水量也呈正相关关系（R2>0.77）,干流基流80%以上源于降水补给转化。以5月份为节点可将地下水补给过程分为"一次补给"和"二次补给"2个主要阶段,其分别占全年总补给量约30%和70%,并且"二次补给"是造成岔巴沟流域不同集水区地下水补给量差异的主要阶段,并且为无资料地区小流域地下水资源的评价提供借鉴。 相似文献
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东北黑土区坡耕地土壤侵蚀对影响因素响应的定量分析 总被引：2，自引：0，他引：2
东北黑土区坡地耕作方式多样,侵蚀过程复杂,形成了强烈的水土流失,须加强土壤侵蚀影响因子对产流产沙影响的定量化研究.本文利用2013-2017年东北典型黑土区海伦市光荣小流域不同处理方式的坡耕地径流小区监测数据,采用K均值聚类法和通径分析法,系统研究了不同降雨类型事件中坡耕地产流产沙对影响因素的响应.研究结果发现,研究区以中等历时、中等雨强、中等雨量的降雨(RⅢ)为主,其次是长历时、中等雨量的变雨强类型降雨(RⅡ),长历时、大雨量、大雨强的大暴雨(RⅠ)极少发生.横坡垄作对RⅢ的水土保持防护效益明显优于RⅡ.在免耕、少耕、顺坡垄作和裸坡小区,RⅡ和RⅢ的平均次降雨径流深相差较小,但RⅢ的土壤流失量明显高于RⅡ,RⅢ是研究区土壤流失的主要贡献者.降雨量和降雨侵蚀力分别在RⅢ和RⅡ中对产流具有较大影响.水土保持措施通过直接和间接影响径流深的作用进而控制土壤流失量.作物经营管理对土壤流失量的影响以间接效应为主.本文研究结果表明不同处理小区的径流深和土壤流失量均具有显著差异,实施水土保持措施能明显减少产流产沙.单纯从防治水土流失的角度考虑,横坡垄作是该区最为适宜的水土保持措施,其次是免耕,不推荐少耕措施. 相似文献
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采用室内人工模拟降雨方法,研究了陕北风沙区含砾石工程堆积体边坡的产流产沙过程。结果表明:①砾石存在改变了坡面入渗速率,径流系数受入渗速率的影响,随砾石含量的增加先线性递减后线性递增,并在10%砾石含量处存在阈值;径流系数随降雨强度的增加线性递增。②含砾石堆积体坡面流速较纯土堆积体降低,且随雨强增大,砾石延缓径流流动的作用越显著;雨强对径流流速的影响随砾石含量增加持续减弱。③土壤剥蚀率在产流24~33 min后显著增加,砾石主要对显著增加后的平均剥蚀率产生影响。④雨强1.0 mm/min时,砾石存在促进降雨侵蚀,产沙量增大;雨强大于1.0 mm/min时,砾石具有显著的减沙效应。 相似文献
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采用一维积水垂直入渗法测定含碎石土壤的入渗过程,分析碎石含量和碎石组成对土壤水分运动影响。对试验数据采用Kostiakov入渗公式拟合,得出反映入渗速率的拟合参数比值与土石比成幂函数关系;采用简略的Philip垂直入渗方程幂级数解拟合湿润峰随时间的变化,拟合精度高,并发现拟合参数与土石比仍成幂函数关系。采用简单相关分析碎石粒径对入渗过程影响,得出粒径2~3 mm碎石与入渗过程成显著的负相关关系,而>25 mm碎石有利于入渗。研究结果可为含碎石土壤的水循环提供重要的基础。 相似文献
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黄土坡面不同植被恢复阶段的减流减沙效益研究 总被引：3，自引：1，他引：2
在延安燕沟流域退耕黄土坡面,根据植被状况建立不同植被恢复阶段(耕地、草地、灌木地、林地)径流小区,分析在退耕还林(草)工程实施以后,不同植被恢复阶段的减流减沙效益。结果表明,与坡耕地相比,各小区的减流减沙效益为:林地>灌木地>草地,草地和灌木地的减沙效益大于减流效益。对比草地和灌木地刈割前后的产流产沙量,可以看出,草地和灌木的减流效益有80%以上是由于地表枯落物及根系拦蓄径流造成,刈割后产沙量有明显增加,表明处于植被演替初级阶段的近地表层生态功能仍然比较脆弱,仍需进行封育保护。 相似文献
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以安塞县纸坊沟小流域为研究对象,通过对2016年6月—2017年5月降水、地下水和沟头、上游、中游、下游的地表径流氢氧同位素特征分析,研究黄土高原丘陵区小流域地下水补给与排泄的时空特征,为该区域地下水资源的合理利用提供依据。研究结果表明:降水氢氧同位素变异系数较高,具有明显的雨量效应、温度效应与季节效应。地表径流和地下水对温度的响应较好。6—11月降水补给地表径流过程中,因蒸发损失约为37%,补给地下水过程的损失为54%。流域不同部位的降水和地表径流对地下水的补给相似,地下水排泄比例从沟头到下游逐渐减小。地下水的补给与排泄也具有明显的季节特征,6月—翌年5月,降水和地表径流对地下水的补给排序分别为:夏季秋季冬季和冬季秋季夏季,春季无明显的补给现象。地下水对径流的排泄比例冬季最高,夏季最低。降水和径流对地下水的年补给为26.89%和73.11%。地下水中约有88%的水源于夏半年(6—9月)降水的补给,12%的水源于冬半年(10月—翌年5月)。 相似文献
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在已建立的黄土坡面细沟侵蚀CA模型基础上,侧重研究不同元胞大小对坡面细沟发育过程和细沟特征参数的影响。通过累积径流量和累积侵蚀量的Nash-Sutcliffe系数Ens和误差系数Re,分析元胞大小对CA模型有效性的影响。当保持模型其他参数和运行时间都不变时,元胞尺寸增大,细沟发育过程加速,细沟平均沟宽变宽,沟长变长,坡面径流和产沙的趋势提前,同时累积径流量减小,累积侵蚀量增加;当元胞尺寸变小时则相反。由于CA模型的流速是由元胞边长和时间步长的比值来决定的,所以只有其与实验坡面流速接近时才能提高模型的有效性。 相似文献
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蒸发是水文循环的一个重要过程,也是影响区域水资源量的重要因素。通过选取黄土高原50个气象站1959-2015年的逐月气象资料,应用FAO修正的Penman-Monteith模型计算黄土高原潜在蒸发量,采用Mann-Kendall检验与空间插值分析其时空变化特征,探讨各气象要素对潜在蒸发量的影响。结果表明：黄土高原多年平均潜在蒸发量在780~1 470 mm之间,由西北向东南递减。1959-2015年,黄土高原潜在蒸发量变化率为5.64 mm·（10 a）-1;春季变化率最大,其次为夏季和秋季,冬季最小。从空间分布看,西部、中北部地区和东南部地区潜在蒸发量均呈非显著性增加趋势。太阳净辐射量增加是黄土高原潜在蒸发量增加的主导因子,其次为实际水汽压、风速和温度。 相似文献