北京地区坡面径流计算模型的比较研究

利用北京市西南山区房山蒲洼两个坡耕地小区30场降雨径流资料和密云石匣示范区休闲地试验小区13场降雨径流资料，对Chu修正的Mein-Larson-Green-Ampt(GAML)、Phillip、Horton和SCS径流曲线数法4种径流计算公式进行了对比。结果表明：GAML和Phillip计算结果的模型确定性系数较高，Horton入渗曲线和SCS曲线数的计算结果模型确定性系数偏低。根据模型参数的易获得性，建议在北京山区，在有降雨过程资料时，使用Chu修正的GAML入渗曲线进行径流计算；若无降雨过程资料可用SCS径流曲线数进行径计算。本研究结果可用于北京地区径流量预报和水土资源评价。     

流域降雨径流路径的数字模拟技术

流域内降雨径流流动过程的水文分析具有重要意义。此文基于地理信息系统的栅格系统,利用数字高程模型(DEM)提供地形特征的能力,通过一系列相连的数据集,用计算机对流域降雨径流路径进行了数字模拟,其可以实现以正确的水文顺序跟踪地表径流在流域空间范围内的流动路径,并确定地表径流在流域空间内流动路径的水文计算等级,为基于流域降雨径流关系的建模研究提供了空间分析基础。最后把该项研究成果应用于黄家二岔小流域,证实该模拟技术具有一定的可靠性和实用性。     

SCS-CN 径流模型中CN值确定方法研究

 径流计算是区域径流量预报和水土资源评价模型中的重要组成部分。SCS-CN径流模型是一种常用的径流计算方法。径流曲线数（CN）是SCS-CN模型中反映降雨前流域特征的一个综合参数。用北京密云石匣3个小区实测降雨径流资料,用平均值法、中值法、算术平均值法、S对数频率分布法以及渐近线法来反推CN值,并用反推的CN值计算了径流深。用模型效率系数、相关系数和合格率比较了这5种方法确定的CN值计算径流深的优劣。结果表明：从模型有效系数来看,渐近线法得到的模型有效系数最好;从相关系数和合格率来看,算术平均值法的结果最好。相对于渐近线法来讲,算术平均值法计算CN简单,因此建议在计算CN值时用算术平均值法。     

基于栅格数据的流域降雨径流模型

本文在研究降雨时空分布不均匀与下垫面自然地理参数空间分布不均匀，对降雨径流过程影响的基础上，提出了一种在地理信息系统支持下的动态分布式降雨径流流域模型，实现了基于栅格的坡面产汇流与河道汇流的数值模拟，能够获得流域上任意模拟时刻任意栅格的径流量。模型视栅格为水文一致性单元，水文参数在栅格内一致，在相邻栅格间变化，采用Ｈｏｌｔａｎ模型计算下渗率，水量平衡方程和线性水库的马斯京根法进行栅格产汇流演算，模     

湖泊集水域地表—地下径流联合模拟

研制了流域尺度的地表- 地下径流联合模拟的分布式水文模型。模型考虑了地表径流、土 壤水、地下水之间的相互作用和水量交换, 更真实地模拟径流系统。特别是, 考虑了湖泊- 流域系 统的特点, 例如, 多条入湖河流、直接入湖的坡面水流和地下入湖径流等, 使模型比现有水文模型 更适合于湖泊集水域径流系统的模拟。模型在云南抚仙湖集水域作了初步应用研究, 模拟结果与 河道径流、土壤含水量和地下水位等观测数据的比较显示, 模型模拟效果理想。此外, 模拟结果与 SCS 模型结果的对比分析, 进一步验证了模型的有效性。该模型可用于研究湖泊与流域的相互作 用、模拟流域水文过程对自然条件改变或人类活动的响应、探究地表径流- 地下水- 湖泊之间的相 互作用。模型也可用作湖泊- 流域系统水量平衡分析和水资源管理的有效计算工具。     

北京密云水库小流域非点源污染负荷估算

根据不同类型的非点源污染发生区,选择若干径流小区,进行降雨、径流量、径流水质同步监测,分析不同土地利用类型小区地表径流和泥沙中氮、磷的流失情况。根据地貌特征和土地利用情况,利用通用土壤流失方程和SCS法分别计算不同土地利用类型区土壤侵蚀量和径流量,分析氮、磷的流失特点。结果表明:坡耕地和荒草坡单位面积土壤流失量比较严重;村庄中溶解态氮的流失量最多;村庄和坡耕地是氮、磷流失的重点区域。     

南方典型灌区农田地表径流氮磷流失特性

农田地表径流氮磷流失与土地利用、土壤和灌溉方式有着极为重要的联系,而且具有十分明显的地域特点。本文选取我国南方丘陵地区典型灌区——湖北省漳河灌区的水旱作物(分别为水稻和玉米)作为研究对象,开展了农田地表径流N素和P素流失特性及其影响因素的试验研究。结果表明:土地利用类型对地表N素流失量的影响显著,地表TN流失量表现为旱地>水田;土地利用类型对地表P素的流失量有较大影响,但差异性未达到显著水平,地表TP流失量表现为水田>旱地。随着降雨强度的增大,铵态氮和硝态氮浓度均呈减小的趋势,有机氮的比例由3.2%增至69.7%,无机氮比例由96.8%降至30.3%,更多的有机氮随地表径流流失;随着降雨强度的增大,农田排水总磷和磷酸磷也呈增加的趋势。采用节水灌溉方式,降雨利用率提高了14%~23%,节水率达15%,降雨排水量减少20~25 mm左右,能够有效降低农田氮、磷等养分流失对地表水的污染。作物生育期和地形地势差异也会影响降雨径流特征和农田养分流失。     

塔里木河中上游土地利用变化的径流响应

为了定量分析塔里木河中上游土地利用变化对径流的影响程度,基于塔里木河流域1980-2015年土地利用数据及相关水文系列资料,利用MIKE SHE分布式水文模型客观模拟评价了流域中上游土地利用变化下的水文响应过程。结果表明：MIKE SHE模型可以较好的模拟塔里木河流域中上游的日流量过程,在研究区具有良好的适用性;1980-2015年间流域土地利用变化导致流域地表日径流量减少了4.2 m³·s^-1。通过仿真模拟分析草地、林地、耕地三种土地利用情景,得到日均流量分别为147.56 m³·s^-1、141.80 m³·s^-1,144.72 m³·s^-1由此可见,该流域径流对不同土地利用类型的响应差异较大,产流量的总体趋势为草地>耕地>林地。研究成果对于流域土地利用格局的合理规划及极端水文事件的控制具有重要意义。     

不同植被类型对土壤全氮随降雨径流流失的控制研究--以抚仙湖流域磷矿开采区为例

地表径流挟带土壤氮进入水体是造成水体面源污染的主要途径之一。本研究依区域年降雨量的差异，将抚仙湖磷矿开采区年降雨量分别为1200-1300mm和1000-1100min的区域划分为东大河流域磷矿区和帽天山磷矿区两个研究单元，通过设置野外径流小区，在自然降雨状态下对磷矿开采废弃地与矿区现有主要植被类型土壤营养元全氮随径流流失量进行比较研究。研究结果表明：降雨强度是矿山废弃地产流的关键因子，在大、暴雨状态下矿山废弃地土壤TN流失量远大于各植被类型，对抚仙湖水质产生不利的影响。各植被类型土壤TN随径流流失量主要取决于地表径流量，径流中TN含量对其影响不大，流失总量次序与径流总量次序相一致，表现为：灌草丛〉云南松灌丛〉云南松混交林〉华山松林〉竹林〉桉树林，除灌草丛外各植被类型均能对土壤TN流失起到较强的截留作用。     

基于栅格的分布式降雨径流模拟系统及应用

研制了一套基于栅格的分布式降雨径流模拟系统,利用流域地形、土壤、土地利用等空间数据和水文气象数据,可以进行流域特征提取、空间数据内插、降雨径流模拟及计算结果的三维动态显示和统计。通过在黄土岭流域的应用,说明该系统具有较好的模拟降雨径流过程的能力,而且使用方便。     

Estimation of Direct Runoff in the Thornthwaite Water Balance*

Inclusion of direct runoff in water balance analysis makes the analysis more accurate and allows it to reflect important hydrologic effects of land use change such as urbanization. Water balance analysis is conveniently performed on a monthly basis. This paper reports the development of a model of monthly direct runoff consistent with the monthly bookkeeping format. The model was evaluated by comparison with direct runoff estimated by daily calculation using the Soil Conservation Service (SCS) method. The comparison employed six stations representing different climatic regions of the contiguous United States and eight values of SCS curve number. The results are statistically significant and produce little error.     

基于SCS-CN模型的半干旱黄土高原区秸秆炭覆盖集雨垄径流预测

垄沟集雨种植是缓解我国半干旱黄土高原区干旱、水土流失和土壤侵蚀的主要雨养农业技术.小流域水文模拟通常采用径流曲线数(Soil conservation service curve number,SCS-CN)模型.在标准SCS-CN模型中,由于径流曲线数CN值取值未考虑土壤水分动态变化,导致径流预测产生不合理的突变.以...     

基于PTFs的干旱地区土壤饱和导水率的尺度扩展

土壤饱和导水率的空间分布是流域水文模拟及溶质运移研究的先决条件.基于塔里木河干流108个剖面的土壤质地、有机质及容重等测试数据,运用4种土壤传递函数(PTFs)进行土壤饱和导水率预测与检验,分析土壤饱和导水率的空间变异性并计算合理采样数量,并通过尺度上推的方法预测流域尺度土壤水力参数的空间分布特征.结果表明:Campbell模型为4种PTFs模型中最适合本研究区的土壤传递函数.从空间分布的预测结果来看,不同层土壤饱和导水率的分布特征具有相似性,而深层土壤饱和导水率大于浅层.     

20世纪末中国土壤侵蚀的空间分布特征

通过对中国2000年第二次土壤侵蚀遥感调查成果的分析,讨论了20世纪末中国土壤侵蚀空间分布特点。结果表明,水土流失仍然是我国持续影响面最大的环境问题。西部是我国土壤侵蚀的主要分布地区,轻度侵蚀对整个土壤侵蚀格局影响最大。水蚀的分布明显体现出地形的影响,轻度水蚀基本上分布在山地丘陵区 (含黄土地形区),严重水蚀近半分布在黄土地形区。轻度水蚀主要分布在耕地、林地、草地。严重水蚀、轻度风蚀面积均约半数分布在草地,各类草地的保护与整治均应是水、风蚀区水土保持的重要内容。土壤资源中,黄绵土是受到土壤侵蚀威胁最严重的类型。但对我国土壤侵蚀的进一步分析还需要更多对方法和相关数据分析的研究工作。     

太湖流域浙西区不同土地类型的面源污染产出

以太湖流域浙西水利分区为研究区,采用Arcgis的水文分析模块,对浙西区进行流域划分,选取以单一农业用地为主的子流域,利用GIS叠加分析方法,获取各子流域的降水、径流深度、土地利用结构信息,分析研究区主要土地利用类型与径流量的统计关系,建立该区年尺度的径流估算模型。基于林地、耕地为主的子流域水质监测数据,结合径流估算模型,分析占该区90%土地利用面积的林地、耕地与径流污染物浓度的定量关系,研究结果显示,该研究区以林地为主的流域径流各水环境指标为：COD浓度为2.95 mg/l,BOD浓度为1.080 mg/l,总氮浓度为0.715 mg/l,总磷浓度为0.039 mg/l;耕地为主的流域径流水环境指标为：COD浓度为5.721mg/l,BOD浓度为3.097 mg/l,总氮浓度为2.092 mg/l,总磷浓度为0.166 mg/l。这一研究结果适合应用于太湖流域上游山区、丘陵地区年尺度面源污染估算。     

Spatio-temporal variations of the flood mitigation service of ecosystem under different climate scenarios in the Upper Reaches of Hanjiang River Basin,China

Extreme rainstorm and the subsequent flood increasingly threaten the security of human society and ecological environment with aggravation of global climate change and anthropogenic activity in recent years. Therefore, the research on flood mitigation service (FMS) of ecosystem should be paid more attention to mitigate the risk. In this paper, we assessed FMS in the Upper Reaches of Hanjiang River (URHR), China from 2000 to 2014 using the Soil Conservation Service Curve Number (SCS-CN) model, and further simulated the future FMS under two climate scenarios (in 2020 and 2030). The results reveal that the FMS presented a fluctuating rising trend in the URHR from 2000 to 2014. The FMS in southern URHR was higher than that of northern URHR, and the change rate of FMS in the upstream of URHR (western URHR) was higher than the downstream of URHR (eastern URHR). The future FMS under scenarios of Medium-High Emissions (A2) and Medium-Low Emissions (B2) will decrease consistently. As land use/land cover changes in the URHR are negligible, we concluded that the change in FMS was mainly driven by climate change, such as storm and runoff. Our study highlights that climate scenarios analysis should be incorporated into the assessment of hydrologic-related services to facilitate regional water resources management.     

HIMS模型参数的不确定性及其影响因素

模型参数的不确定性及影响因素分析对无资料流域水文预报具有重要意义。本文以澳大利亚3 个流域为例,采用GLUE方法分析HIMS模型参数的不确定性,在此基础上探讨流域物理属性对参数取值的影响。研究发现:① HIMS模型9个参数的不确定性都比较大,属于敏感参数;② 降雨量、森林覆盖度和表层土壤最大有效蓄水量大的流域,土壤蓄水容量W_sm取值大;土壤饱和导水率和森林覆盖度高的流域,产流系数R、r的取值较大;温度低、森林覆盖度小的流域,实际蒸散发系数ε取值大;易透水、森林覆盖度高的流域,马斯京根汇流系数C₂取值大。这些结论能为今后在无资料流域应用HIMS模型进行水文预报提供一定参考。     

土地利用对河西走廊荒漠绿洲区土壤入渗的影响

绿洲是由农田、林地、沙荒地、湖泊和湿地等多种景观组成的镶嵌体,农田、林地、沙荒地是该镶嵌体的主要组成部分。探究不同土地利用土壤入渗特征对深入了解绿洲内部水循环和水转化具有重要意义。本文研究了农田、防护林地和沙荒地3种土地利用方式0—40 cm土层土壤物理性质及入渗特征,探讨不同土地利用对土壤入渗特征的影响及其驱动机制。结果表明：（1）不同土地利用土壤质地差异显著,较沙荒地,防护林地和农田0—40 cm土层土壤黏粉粒含量分别增加了100.25%和285.23%,土地利用对干密度和总孔隙度影响较小,仅防护林地表层（0—10 cm）干密度减小（1.37±0.12 g·cm^-3）、总孔隙度增大（48.22%±4.56%）;（2）不同土地利用方式土壤入渗性能存在显著差异,与沙荒地相比,农田和防护林地土壤初始入渗率分别减小了75.49%和37.05%,饱和导水率分别减小了80.04%和42.02%;（3）不同土地利用方式显著影响土壤水流模式,防护林地和农田土壤水流入渗非均匀性显著高于沙荒地,其优先流比分别是沙荒地土壤的3.84倍和5.46倍;（4）土壤初始入渗率和饱和导水率与黏粉粒含量显著负相关,优先流比和长度指数与黏粉粒含量和总孔隙度显著正相关,土壤入渗性能和水流模式均受土壤质地的影响,表明土壤质地是土地利用对土壤入渗影响的关键因子。