黄土丘陵区SCS-CN模型径流曲线数的计算与校正

由美国农业部土壤保持局开发的SCS-CN模型在其他国家地区使用过程中的适用性仍存在争议,直接采用其给定的初损率λ来计算CN值易出现问题,尤其对于中国黄土高原这样具有复杂自然环境的干旱半干旱生态系统来说,有必要针对CN模型参数做进一步校正。基于地处黄土丘陵区的定西共计47个径流小区连续五年生长期的观测数据,采用平均值法计算典型植被和整地类型下的CN值,并结合前人在不同坡度下对初损率λ的率定结果进行校正,同时运用经验公式法计算土壤饱和导水率、确定土壤水文组。结果表明：①陇中地区土壤质地以壤土、粉砂壤土为主,饱和导水率介于18-180mm/h之间,最小渗透率介于3.81-7.26mm/h之间;②土壤前期含水量、植被种类、植被盖度、土地利用、坡度以及整地工程措施等均对CN值存在影响,依照坡度校正后的CN值与之前计算的存在较大差异;③典型植被覆盖类型下的CN₁值为：灌木林地（沙棘） < 撂荒地（冰草） < 人工草地（苜蓿） < 坡耕地（小麦） < 乔木林地（油松）,相同坡度的同类型植被措施下,CN值随植被覆盖度增加而减小;④水平沟、水平阶和反坡台等整地措施在不同土壤湿度条件下均降低了CN值,有效提高了土壤饱和导水率。     

海南岛干旱地区昌化江径流变化及影响因素

识别降水量和径流量变化过程及其影响因素对流域生态安全有重要意义。以海南岛干旱区昌化江流域主要控制水文站宝桥站58年(1956-2013年)水文资料为基础, 采用肯德尔秩次相关等统计方法和GIS技术研究流域内降水径流的变化特点及变化原因。结果表明: (1)降水和径流序列均呈缓慢上升趋势, 但2003年后径流序列有明显下降。(2)应用有序聚类分析径流系数跳跃成分, 结果显示1989年和2003年前后发生了较大改变。(3)将1956-1988年作为无人类活动影响的基准期, 建立降水-径流关系, 分析人类活动对径流变化过程的影响, 表明人类活动的间接影响使昌化江径流量减小, 流域植被覆盖率减少使蒸发作用加大, 导致径流量降低。(4)2003-2013年人类的活动影响使得昌化江径流量大幅减少, 其中直接影响减少量63.5 mm, 间接影响减少量为53.7 mm, 总减少量为117.1 mm, 人类活动综合影响对径流量下降的贡献率为13.9%。禁止砍伐热带雨林, 减少种植经济作物对维护流域生态安全尤为关键。     

草坪系统对城市降雨初期径流氮污染控制作用

为了控制城市旅游区降雨径流污染,在武汉动物园鹿苑区构建草坪系统,研究了草坪系统对城市降雨初期径流氮污染的控制与持留作用。结果表明：草坪系统使预处理后降雨径流中的总氮（TN）、溶解态总氮（DN）和铵态氮（NH₄⁺-N）浓度分别降低16.0％、13.9％和75.6％;草坪系统对氮素的持留率为NH₄⁺-N>90%、TN、DN>65％、硝态氮 (NO₃^--N)>5％;水力负荷显著影响TN出水浓度和处理效率,进水浓度相近、水力负荷从3.3 cm·d^-1升高到8.3 cm·d^-1,TN去除率由28.0%降低至19.8%;草坪宽度影响污染物出水浓度,NH₄⁺-N浓度随着草坪宽度增加而下降,而NO₃^--N浓度变化趋势与之相反,DN在流程10 m处出现最低值。草坪系统在净化降雨初期径流的同时利用了营养盐和水资源,降低了草坪维护的水肥投入。     

雨强和土地利用对黄土丘陵区径流系数及蓄积系数的影响

利用人工降雨模拟器,设计不同降雨强度和土地利用方式的区组实验,定量研究了黄土丘陵区雨强和土地利用对降雨产流和蓄积的影响.结果表明:不同雨强对土地利用平均径流系数呈极显著的正效应,雨强与径流系数呈负指数函数关系;不同雨强对土地利用平均蓄积系数也有显著的影响,雨强为1.97、2.14、2.46、2.94和3.75 mm·min-1条件下,土地利用平均蓄积系数分别为0.73、0.62、0.58、0.55和0.44;不同雨强平均径流系数为林地>耕地>栽培草地>天然草地;林地、天然草地、栽培草地和耕地的降雨蓄积系数分别为0.44、0.68、0.66和0.55.在黄土丘陵生态脆弱区草地具有良好的降雨蓄积效果,同时表明林冠层、灌木层和枯枝落叶层对降雨的截留、阻滞和削弱具有显著功效.     

黄土高原不同植被覆盖对流域水文的影响

以山西省吉县蔡家川流域为对象,研究了植被覆盖类型对流域水文的影响.结果表明:不同植被覆盖的流域年径流系数分别为:林地流域1.6%～2.3%,以农、牧为主的流域3.1%～3.9%;各流域基流系数差异显著,人工林流域为零,次生林为主的流域1.0%～1.5%,以农、牧为主的流域2.5%～2.8%;在雨季人工林流域的径流总量是次生林流域的3.37倍、农地流域的1.9倍,而农地流域的基流量是次生林流域的2.2倍;短历时高强度降雨条件下,人工林流域、次生林流域地表径流量分别是农地流域的10.8倍和2.2倍;在历时较长的暴雨条件下,人工林流域单位面积上的洪峰流量是农地流域的3.4倍,次生林流域的6.9倍;在长历时、大雨量条件下,农地流域的径流量是次生林流域的1.8倍.水平梯田的水源涵养功能与次生林植被相当,次生林植被的水源涵养功能远好于人工植被,在水资源短缺的黄土高原应提倡植被的自然恢复.     

SWAT模型辅助下的生态恢复水文响应——以陇西黄土高原华家岭南河流域为例

生态环境问题受到了日益广泛的关注,生态恢复也在各地蓬勃开展,但生态恢复工程的开展迫切需要相关理论研究的指导.采用假定生态恢复情景的方法,在遥感和地理信息系统的支持下,利用分布式水文模型SWAT(Soil and Water Assessment Tool)对陇西黄土高原的典型流域--华家岭南河流域进行了多种生态恢复情景模型的设计,并模拟了不同生态恢复情景下径流和蒸散发的响应情况.得出:在南河流域草地比森林植被涵养水源的作用更强,模拟年均径流深比林地低9.1%,而蒸散发却高2.2%,所以南河流域生态恢复过程中种草是十分必要的.结果同时表明,应用SWAT模型进行流域尺度的生态恢复水文响应研究是可行高效的.     

反坡水平阶对坡耕地径流和泥沙的调控作用

基于天然降雨径流小区,动态监测了澄江抚仙湖一级支流尖山河小流域坡耕地降雨-径流过程及水土流失量,研究了反坡水平阶对云南红壤坡耕地水土流失的调控作用.结果表明：反坡水平阶对研究区地表径流调控率在49.5%～87.7%,产沙调控率在56.7%～96.1%,平均可削减地表径流65.3%、减少泥沙流失80.7%,产流产沙调控作用显著,且产沙调控作用更明显;原状坡面和反坡水平阶处理中各参数的变异系数均依次为：泥沙流失量>径流量>产径流降雨量.与原状坡面相比,反坡水平阶处理下径流量、泥沙量的相对偏离程度较小,说明反坡水平阶对研究区坡耕地水土流失调控作用显著.     

米槠常绿阔叶次生林和杉木人工林穿透雨和树干径流可溶性有机质浓度和质量的比较

以中亚热带米槠常绿阔叶次生林和杉木人工林为研究对象,定位观测了穿透雨和树干径流中可溶性有机质(DOM)浓度的变化,分析了DOM腐殖化程度和芳香性特征.结果表明: 研究区米槠次生林穿透雨可溶性有机碳(DOC)浓度的变化幅度明显高于杉木人工林,且前者DOC浓度显著高于后者,相比大气降水DOC浓度,分别增加了7.2和3.2倍.杉木人工林树干径流DOC浓度约为米槠次生林的2.5倍,且两种林分树干径流DOC浓度均呈现旱季高于雨季的趋势.相关分析结果显示:米槠次生林和杉木人工林树干径流DOC浓度均与其相应的水量呈极显著负相关.米槠次生林穿透雨DOM腐殖化程度和芳香性均显著高于杉木人工林;相反,杉木人工林树干径流DOM腐殖化程度和芳香性均显著高于米槠次生林.说明米槠次生林穿透雨中DOM结构较复杂且具有较多的芳香族化合物,而杉木人工林树干径流中DOM结构复杂于米槠次生林.米槠次生林和杉木人工林穿透雨和树干径流的DOM数量和质量具有明显差异,对土壤有机碳的积累可能产生重要影响.     

加勒比松林凋落物对地表径流和氮、磷流失的影响

以佛山的加勒比松林(Pinus caribaea)为对象, 研究了其地表径流及N和P流失量特点。结果表明, 有凋落物加勒比松林和无凋落物加勒比松林的年径流量分别为12.6和51.8 mm, 其中夏季占90%以上。2种林分的地表径流量和降雨量的关系遵循线性方程。除2007年7月和2008年2月外, 各月地表径流N浓度为有凋落物加勒比松林大于无凋落物加勒比松林, 浓度的差异主要是因为年径流量不同引起的。总体来看, 有凋落物加勒比松林的地表径流P浓度高, 无凋落物加勒比松林低。地表径流N浓度与径流量之间存在着负指数关系。有凋落物加勒比松林和无凋落物加勒比松林的地表径流总N输出量分别为341和983 g·hm^-2, 夏季分别占其年N流失量的73%和64%。无凋落物加勒比松林的地表径流P流失量高达21.5 g·hm^-2, 而有凋落物加勒比松林为6.5 g·hm^-2。2008年6月为有凋落物加勒比松林和无凋落物加勒比松林的地表径流P流失高峰, 分别占其年流失量的46%和60%。因此, 保留林下凋落物可以降低加勒比松林的N和P的流失。     

不同人工干扰条件下枸杞园害虫的风险性评估与防治策略

在农田生物群落害虫亚群落中,成灾性害虫爆发的事件多为群落内部与环境的不稳定因素共同作用的结果.本文建立了枸杞害虫风险评估体系的2亚体系、5方面、14个指标的综合评价系统,并同时运用害虫风险指数法与经验公式法对宁夏不同人工干扰条件下枸杞园主要害虫进行了风险性分析.结果表明：两种方法的分析结果基本一致,自生园枸杞瘿螨、枸杞蚜虫、枸杞木虱为频发性成灾害虫,枸杞负泥虫、枸杞实蝇、枸杞红瘿蚊、枸杞蛀果蛾为偶发性成灾害虫;有机园频发性成灾害虫与自生园一致,枸杞裸蓟马、枸杞红瘿蚊、枸杞蛀果蛾为偶发性成灾害虫;化防园枸杞瘿螨、枸杞蚜虫、枸杞木虱、枸杞裸蓟马为频发性成灾害虫,枸杞红瘿蚊、枸杞蛀果蛾为偶发性成灾害虫.对枸杞园害虫亚群落的分割为最优5分割,分别为萌芽期、盛发Ⅰ期、休眠期、盛发Ⅱ期和衰退期.相关系数矩阵表明,不同人工干扰条件下枸杞园害虫种群动态显著相关,说明不同人工干扰条件下枸杞园害虫种群动态基本一致,每年均有两个建群期,一个指数增长期.综上确定萌芽期中后期至盛发Ⅰ期前期、盛发Ⅰ期中期、休眠期晚期至盛发Ⅱ期前期为最佳防治阶段,是控制害虫的关键时期.