黄河中游地区流域产沙中的地貌临界现象

地貌现象的演化常常存在着由量变到质变的临界条件.地貌临界是地貌学研究的重要理论问题之一.本文利用黄河中游地区近60个水文测站资料,探讨了流域产沙量随降雨、植被和流域面积变化过程中的地貌临界现象.结果表明,流域产沙量与年降雨量之间关系遵循Langbein-Schumm曲线,最大产沙量大致出现在年降雨量400mm左右的半干旱草原区,即无定河以北的皇甫川、孤山川、佳芦河流域.同时,由沙黄土、砒砂岩流域向基岩山地流域过渡,流域产沙量峰值趋于减小,而峰值出现所需要的降雨量渐趋增大,显示出不同自然地理地带和地域最大产沙区位置和产沙强度的不同.流域产沙量与植被之间呈现为相当好的非线性负相关关系.流域产沙量随植被变化存在着二个临界值,一是当流域植被覆盖度等于30%时,另一是当植被覆盖度等于70%时.这一现象以往只是在试验小区或试验流域见到,本研究表明,类似的现象在天然河流流域也存在.受流域上下游不同生物气候及下垫面特性的控制,流域产沙量随流域面积的增大呈现出复杂多样的变化,可以是增加,也可以是减少.然而,对于大多数复合流域来说,随着流域面积的增大,流域产沙量一开始趋于增加,当流域面积接近1000 km2左右时,流域产沙量达到最大,而当流域超过1000 km2以后,流域产沙量反而趋于减少,呈现出明显的地貌临界现象.     

黄河中游降雨特性对泥沙粒径的影响

以黄河中游36个有泥沙粒径资料的水文测站流域为样本，在不同自然地理类型流域划分的基础上，建立了流域泥沙粒径特片与降雨特性的关系。结果表明，在不同类型流域，流域泥沙的粗细与降雨季节性变率和年际变率之间存在着相当好的线性正相关关系；而与年降雨量和降雨不均匀系数之间呈明显的非线性关系。流域地面物质、植被和地貌发育程序等下垫面环境因素对泥沙粒径特性与降雨特性之间关系起着十分重要的控制作用。不同类型流域曲线的斜率各不相同，在图中所处的位置也不相同。     

黄河中游悬移质泥沙粒径与流域环境的关系

以黄河中游多沙粗沙区为研究区，在流域泥沙粒径、降雨、地面物质组成、地面形态、植被和高含沙水流等资料采集的基础上，采用“环境要素法”和多元回归分析来阐明泥沙粒径空间分异的机理。研究表明，随降雨不均匀系数的减小，断面最大含沙量的减小，流域内黄土覆盖面积的增大，以及植被盖度的增大和沟谷密度的减小，悬移质泥沙粒径趋于变细，反之，趋于变粗。其中，流域地面物质对泥沙粒径组成起最重要的控制作用，其次是植被，高含沙水流、沟谷密度和降雨影响作用相对较小。     

黄河中游流域地貌形态对流域产沙量的影响

在黄河中游地区 ,选择了 5 0多个面积约 5 0 0～ 2 5 0 0平方公里的水文测站流域 ,分别代表 6种不同自然地理类型 ,在流域沟壑密度、沟间地坡度小于 15°面积百分比等地貌形态指标量计的基础上 ,进行了流域产沙量与地貌形态指标相关分析。结果表明 ,对于不同类型流域 ,流域产沙量随流域地貌的变化遵循不同的响应规律 ,而且视流域其它下垫面环境条件的均一程度 ,其相关程度和响应速率各不相同。受地面物质、植被、地貌发育阶段等流域其它下垫面环境条件的制约 ,除沟壑密度外 ,流域产沙量与流域地貌形态的关系都没有人们以前所预期的好。     

黑河中游不同土地覆被土壤水文环境及植被特征

 以黑河中游6种典型土地覆被类型（百年灌溉农田、新垦灌溉农田、人工杨树林、人工樟子松林、人工梭梭灌木林和天然荒漠草地）为研究对象,对其部分土壤生态水文和植被因子进行了测定。结果显示,6种土地覆被类型不仅在地表生态水文环境特征、土壤结构特征、土壤化学和微生物群落特征等方面存在显著差异,而且在植被的盖度、密度和生物量方面也存在显著差异。不同土地覆被类型的植物生物量与田间持水量、土壤黏粉粒含量、土壤全氮、土壤有机碳和土壤碳氮比等因子具有密切的关系。该研究为如何通过改变土地覆被方式而有效地保护和利用绿洲荒漠系统提供了一定的思路,也为进一步解析气候变化和人类活动影响下荒漠绿洲生态系统水、土、气、生的相互作用过程及其机制提供了一定的科学依据。     

黑河中游不同土地覆被类型土壤呼吸及对水热因子的响应

以黑河中游6种典型土地覆被类型（百年灌溉农田、新垦灌溉农田、人工杨树林、人工樟子松林、人工梭梭灌木林和天然荒漠草地）为研究对象,对土壤呼吸及其对土壤含水量和土壤温度的响应进行测定。结果表明：灌溉农田的土壤呼吸速率显著大于人工樟子松林地和杨树林地,人工林地显著大于荒漠草地和梭梭灌木林地。6种土地覆被类型土壤呼吸速率与土壤温度显著正相关性,Q₁₀值1.14~1.31,表明该地区土壤呼吸速率对土壤温度的敏感性低于世界平均水平;土壤呼吸速率与土壤含水量呈显著的指数关系。这表明6种土地覆被类型的土壤呼吸特征存在显著差异,且不同土地覆被类型的土壤呼吸特征与水热因子关系密切,以人类活动为主导的土地覆被变化深刻影响着荒漠绿洲生态系统水土气生的相互作用。     

黄河中游流域环境要素对水沙变异的影响

目前 ,黄河中游地区流域的水沙变化主要以水文法和水保法研究为主。由于黄河中游具有明显的自然地带性分布特征 ,流域系统的水沙过程受到环境要素的综合影响。本文根据黄河中游河口镇至龙门区间已控一级支流的测站资料 ,采用地理环境要素法分析水沙变异及成因。研究表明 ,河龙区间流域径流量和输沙量与地理环境因子的影响密切相关。 2 0世纪 70年代以来 ,降雨减水减沙作用不断减小 ,随着水土保持措施的提高 ,人类活动减水减沙所占比重不断增大。 70年代与 80年代气候波动和人类活动影响的平均减水减沙作用分别为5 3 4 %、 2 8 6 %和 4 6 6 %、 71 4 %。     

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。     

土地利用/土地覆被变化对大盈江流域径流的影响

为揭示大盈江流域土地利用/土地覆被变化对径流变化的影响,基于SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型,通过设置不同情景,定量分析了土地利用类型变化对流域内径流的影响。结果显示:(1)SWAT模型在大盈江流域径流模拟中具有较好的适用性,率定期的模型参数R2、Ens分别达到0.68、066,验证期的模型参数R2、Ens分别达到0.69、0.67;(2)大盈江流域月均径流量与土地利用类型关系密切:把农业用地变成林地或者草地,径流量均会减少,把林地变成草地径流量则会增加,农、林、草3种土地利用类型中产流由强到弱依次为农业用地、草地、林地。(3)2006~2015年,大盈江流域土地利用类型变化主要为农业用地和林地转化为草地,这种转变导致流域的月均径流量略有增加,增加的径流量主要是由林地转化为草地所致,且林地转化为草地引起的径流增加量强于农业用地转化为草地引起的径流减少量。     

黄河中游砒砂岩地区长川流域土地利用变化分析

根据1976年的Landsat-MSS影像数据以及1987年和2000年的Landsat-TM影像数据,应用遥感和地理信息系统手段以及转移矩阵和景观空间格局指数分析方法,对地处黄河中游砒砂岩地区的内蒙古准格尔旗长川流域土地利用及其变化进行研究。结果表明：1)研究区内分布最多的土地利用类型是灌木林地、草地和难利用地,该三个土地利用类型的面积占研究区域总面积75％;2)从1976～2000年期间,虽然乔木和灌木林地的面积明显增加,但同时也存在林地和草地向难利用土地、沙地和农地的转变过程。与此同时水域亦明显减少;3)水土保持生物措施的实施、农田开垦和降雨量偏少可能是导致研究区土地利用变化的主要原因。     

黄河中游的侵蚀环境与植被恢复前景

黄土高原的土壤侵蚀和生态环境问题世界瞩目。在保证蓄水拦沙效益基础上,提高林、草保存率,使植被恢复得到最佳的生态效益,是黄土高原环境整治中亟待解决的关键问题。本文根据黄土高原不同空间地理位置的流域、重点县水文监测资料,研究了气候、地表覆被、土地利用方式的变化对流域侵蚀产沙的影响以及流域产沙与地理环境要素间的耦合关系,定量分析了黄土高原,特别是多沙粗沙区自然与人文要素对流域侵蚀产沙的综合影响和因子的权重分析,并利用天然降雨植被生态需水适宜性系数和林、草恢复度的概念,重点探讨了黄河中游主要产沙区、尤其是多沙粗沙区退耕还林等土地利用方式宏观格局变化与植被恢复前景。研究表明,在植被生长主要依赖天然降雨的黄土高原,生物措施(植被类型)要与自然带相适应,应根据植被恢复度和植被生态需水适应性系数来进行宏观植被的恢复与实施。这是目前在不断增长的人口压力下,进行水土保持,解决好经济发展与环境保护、减少垦殖率与保证老百姓的基本农田、造林种草与植被类型的自然适应性、以及控制泥沙作用中生物措施与工程措施合理布局等诸多矛盾的关键所在。     

黄河中游多沙粗沙区（渭河段）土地利用对植被盖度的影响

针对黄河中游多沙粗沙区植被变化及其影响因素研究薄弱环节,利用MSS、TM和环境星CCD等多源遥感数据,运用相邻图幅递进回归分析消除时相差异后反演植被盖度,人机交互式解译土地利用,研究黄河中游多沙粗沙区（渭河段） 1978-2010 年间3 个时期土地利用对植被盖度的影响。结果表明：（1） 研究区内植被盖度已显著恢复,植被变化有较强的波动性和异质性;（2） 土地利用已发生明显变化,土地利用变化有较强的时空分异特征;（3） 土地利用转型和渐变均有利于促进植被盖度恢复,但土地利用转型对植被恢复的贡献更突出;（4） 土地利用对植被盖度的影响有一定的复杂性和差异性,区域植被持续恢复迫切需要有针对性的土地利用转型与生态系统优化策略。     

长江中上游土壤自然侵蚀量及其估算方法

首先阐述了土壤侵蚀可分为自然侵蚀和人为加速侵蚀,自然侵蚀是自地球形成以来就普遍存在的一种自然现象;继而从夷平面、河流阶地、沉积盆地等侵蚀和堆积地貌形迹论述了第四纪以来长江中上游土壤自然侵蚀存在的佐证事实;在此基础上,依据侵蚀沉积相关原理,利用沉积物的厚度、面积和沉积时段分别计算了洞庭湖流域、鄱阳湖流域和古云梦泽流域全新世以来的自然侵蚀量,它们分别为264.2t/km² · a、 312.5t/km² · a和297.0t/km² · a;同时,本文还辅以川西和三峡地区的对比实验小区资料,现代自然侵蚀量分别为342.0t/km² · a、 75~270t/km² · a佐证历史自然侵蚀量。长江上中游区域的自然侵蚀量介于264.0t/km² · a ~342.0t/km² · a之间。流域平均自然侵蚀量是现代侵蚀量的50%~60%之间;本研究成果有助于对长江中上游现代土壤侵蚀的属性、演变过程有一个科学的认识;同时可为生态保护、环境友好建设目标提供背景参照物。     

黄河三角洲新生湿地土地覆被演替图谱

本文根据黄河三角洲新生湿地盐生、湿生、中生以及人工等不同生境的生态景观类型 ,将本区土地覆被类型分为 9类 ,即研究区海域、滩涂、柽柳 -翅碱蓬群落、獐毛 +白茅群落、芦苇 +荻群落、有林地、天然河流与人工水体、耕地和居民工矿用地。从遥感影像数据 (包括LandsatTM432、CBERS 1CCD432 )和专题矢量数据中提取了 1 984、 1 991、 1 996和 2 0 0 0年四期土地覆被数据 ,采用区域质心函数计算四个时期 9类覆被的分布重心 ,并合成土地覆被重心演替过程图谱 ,通过图谱分析 ,归纳出湿地植被演替的三种模式 ,即陆进模式、海退模式以及人类活动影响模式 ,为认识新生湿地植被演替规律以及人类活动的影响、制定湿地保护措施提供参考依据。     

Modeling stream flow and sediment yield using the SWAT model: a case study of Ankara River basin,Turkey

The Soil and Water Assessment Tool (SWAT) was tested for prediction of stream flow and sediment yield in the Ankara basin, Turkey. The overall objective of this study was to evaluate the performance and applicability of the SWAT and generate a soil erosion map. Thirteen years of daily/monthly flow and monthly sediment data were used for calibration and validation. Model performance was evaluated using statistical measures to assess the applicability of the model in simulating stream flow and sediment yield during calibration (1989–1996) and validation (1982–1984) periods. Nash Sutcliffe efficiency (NSE), relative error (RE), and R² (coefficient of determination) for daily flow were computed as 0.61, ?0.55, and 0.78, respectively; and as 0.79, ?0.58, and 0.89 for monthly flow during the calibration. Statistical comparisons of sediment yield produced values for NSE, RE, and R² of 0.81, ?1.55, and 0.93, respectively, during the calibration. The resulting map suggests that significant portions of urbanized and highly cultivated areas in the vicinity of stream channels are particularly vulnerable to soil erosion. SWAT satisfactorily simulated hydrology and sediment yield and can be used as a tool in decision-making for water resources planning in a basin with similar characteristics.     

黄河中游支流悬移质粒度与含沙量、流量间的复杂关系

本文以黄河中游若干支流为例,研究了宽变幅水沙两相流河流悬移质泥沙的粒度特征。结果表明,宽变幅水沙两相流河流的悬移质泥沙粒度特征与含沙量、流量之间具有复杂的关系。就同一站点而言,随着含沙量和流量的增大,大于0.05mm的粗颗粒泥沙的百分比迅速减小,并达到最小值;当含沙量和流量进一步增大时,其百分比又迅速增大,表现出明显的双值关系。对于小于0.01mm细泥沙而言,情形正好相反。黄河中游不同的支流之间,悬移质泥沙粒度特征与年均含沙量的关系也是复杂的。这些变化图形可以用非高含沙水流与高含沙水流不同的物理力学行为来解释     

基于空间差异的黑河中游土地多功能利用研究

土地多功能利用是提高土地利用综合效率、协调用地矛盾的有效途径。选择人地关系较活跃的黑河中游为研究区,融合多源数据,采用集对分析、热点分析和空间自相关等方法,对2000-2014年土地多功能利用进行动态评价及空间关系揭示。结果表明：土地利用功能增加了近一倍,以社会功能和经济功能为主;各功能之间表现为协同或互斥关系：社会功能和经济功能、环境功能和文化功能之间均呈正相关关系,但社会功能和环境功能之间呈负相关关系;土地利用各功能均具有明显的空间聚集性特点,多功能利用集中在黑河水系形成的绿洲平原区、区县建成区和南部山区。研究结果对干旱区土地持续利用管理具有重要的借鉴意义。     

气候和人类活动对黄河中游区间产流量变化的贡献率

黄河中游产流量在过去几十年发生了明显减小的变化趋势,鉴于迄今有关气候及人类活动对该区产流量减小的影响比重仍存争议,本研究利用累积距平方法分析了研究区近60年来的产流量变化趋势,识别出1971年和1985年两个拐点年份,利用累积量斜率变化率分析方法(SCRCQ)估算了降水量和人类活动在产流量变化中的贡献率。与基准时期1950-1970年(T_A)相比,在不考虑蒸散量影响的情况下,降水量和人类活动对黄河中游区间产流量变化的贡献率在1971-1985年(T_B)分别为25.94%和74.06%,在1986-2009年(T_C)分别为25.13%和74.87%;如果考虑蒸散量的影响,则人类活动的贡献率在T_B和T_C时期分别增大到91.74%和93.41%。显然,人类活动是该区间地表产流量减小的最重要影响因素。人类活动对黄河中游区间产流量变化的主要影响方式是拦蓄滞留,这些拦蓄滞留的水量大多数最终通过蒸散作用而从地表径流循环进入大气循环,即人类活动改变了部分水循环的途径。