内陆河流域分布式日出山径流模型——以黑河干流山区流域为例

应用常规的气象水文数据并结合GIS,建立了一个适合西北干旱区内陆河山区流域的以日为步长的分布式径流模型,并对黑河干流山区出山径流进行了模拟计算和讨论。模型以子流域作为最小的产流、汇流单元,根据植被覆盖将各子流域分为裸地区、乔木区、牧草区和冰川区,并根据实际调查将土壤分为 3层,各分区单独进行水量平衡计算。产流过程以土壤储水能力和储水量表征,而储水能力和储水量等则由土壤的孔隙度、干密度和厚度等表征。入渗原理基于土壤储水率平衡原理,并考虑重力势的作用。实际蒸散发与蒸发力和土壤体积含水量的乘积成正比,不同的土壤和植被具有不同的调节参数。模拟结果表明,模拟效果较差的原因是区域日降水过程具有较大的随机性,难以用有限的站点合理计算区域日降水量。寻找一个合适的区域日降水量计算方法是目前少资料大型流域分布式水文模型模拟成功的关键。     

陇东黄土高原土壤储水量与蒸发和气候研究

利用长期土壤湿度和气候观测资料，分析了陇东黄土高原陆面蒸发和土壤储水量的年际变化及其与气候因素的关系。在近20年来，陇东黄土高陆面蒸发和土壤储水量的年际变化主要表现为逐年减少的趋势，个别季节表现为增加的趋势；年际变化的速率具有季节和空间差异性。陆面蒸发和土壤储水量随着温度的升高而减少，随着降水的增加而增加。但是陆面蒸发和土壤储水量与温度的关系不密切，与降水的关系密切。变暖不是陇东黄土高陆面蒸发和土壤储水量逐年减少的气候因素，降水的逐年减少才是陇东黄土高原陆面蒸发和土壤储水量逐年减少的气候因素。陇东黄土高原的土壤干旱化与地表蒸发关系不大，降水的逐年减少可能是土壤干旱化的根本原因。     

青藏高原腹地高原多年冻土区能量收支各分量的季节变化特征

利用2007年青藏高原冰冻圈观测研究站在唐古拉和西大滩综合观测场的实测资料,计算了藏北高原多年冻土区2种不同植被下垫面的能量收支各分量,并对其季节变化特征和主要影响因素进行了分析.结果表明,该区域地表净辐射季节变化十分显著,主要受到太阳高度角和下垫面状况的影响;地表热通量季节变化同净辐射相似;感热通量春季达到最大,在夏...     

广西某铅锌矿区水文地质及地下水重金属污染途径分析

文章在对广西某铅锌矿矿区水文地质条件分析的基础上,采用连通试验对地下水动态特征及其影响因素进行分析评价。实验结果表明,矿山区域地下水流经地下巷道携带大量重金属离子由废旧矿洞口排出地表,地表水流经地表废旧矿渣堆场携带大量污染物和矿洞水汇成溪沟,然后以地表径流方式污染长屯的土壤和水系,最终由长屯南伏流入口汇入洞零水库。尾矿库区域地下水通过地下岩溶管道和溶蚀裂隙向长屯洼地径流,经长屯南伏流入口,汇入洞零水库。     

生物滞留带结构层参数对道路径流滞蓄效应影响

基于非饱和土壤水分运动理论,采用数值模拟方法研究了4种降雨作用下生物滞留带结构层参数对设施积水、产流及径流调控效应的影响特性。结果表明:生物滞留带表层积水受蓄水层深度影响显著,随蓄水层深度由20 cm增加到30 cm,设施的溢流控制水量平均提高0.196 m3左右,但积水时长增加可达85 min;生物滞留带各结构层参数对穿孔管产流均有一定影响,随种植土层与砂滤层厚度比或内部储水区高度增加,穿孔管产流时刻推迟,产流峰值减小,而蓄水层深度的增加则可导致穿孔管产流时刻提前、产流峰值增大;在4种降雨作用下,5类滞留带径流量平均消减率为16.71%~37.31%,径流峰值平均消减率为41.53%~63.90%,产流平均延迟时间为97.75~166.50 min;当滞留带发生溢流时,设施的径流调控能力显著降低,且结构层参数对设施径流调控效果的影响减弱。     

西北某干旱区多级储水洼地地下水数值模拟

西北某放射性废物处置场预选区,区域地下水系统包含多级独立第四系储水洼地,洼地出口以泉水排泄地下水,继而回渗补给下级洼地。根据含水层底板起伏特征,利用GMS模拟软件中的排水沟模块与溪流模块概化了泉水,通过泉流量校准与监测孔水位拟合,校正了研究区渗透系数、给水度、和储水率等水文地质参数,计算了地下水流速、流向以及地下水资源量。结果显示,研究区地下水由南向北东径流,东北部为最终排泄洼地,地下水流速缓慢,水资源相对匮乏,有利于放射性废物处置的安全。     

构建考虑煤矿采空区特殊下垫面的水文模型并在山西省小流域应用

随着中国经济的快速发展,能源需求的增加,作为中国最主要的煤矿开采省份,山西省的煤矿开采量也一直在增加。但长期以来不合理和不科学的煤层开采,导致全省许多地区出现了煤矿采空区和伴生的地表裂隙。同时山西省内许多流域观测资料显示河道径流明显减少,水库存储量下降。认识煤矿开采,这一重要人类活动对水文过程影响,并在此基础上发展考虑煤矿采空区特殊下垫面的水文模型意义重大。收集山西省几个典型小流域的煤炭开采、遥感、水文资料,经过调查和分析发现煤炭采空区引起的裂隙和塌陷在山坡上会增加地表优先流,在河道上会导致明显渗漏现象。基于以上对煤炭开采对水文过程影响的认识,发展了考虑煤矿采空区特殊下垫面的水文模型,并在山西芦庄小流域进行了模型验证与应用研究。此研究方法对认识人类活动可能引起水文过程的变化有一定的借鉴意义,发展的模型也可以推广到具有类似水文过程的地区,对由于不合理的煤炭开采受到影响的流域进行水文分析和预报。     

溶地下水脆弱性评价“二元法”及其在重庆金佛山的应用

岩溶地下水脆弱性评价是基于保护岩溶含水层从而有效地管理和利用地下水提出的有效方法和手段。我国西南岩溶区极大多数地区缺少应有的地下水保护带,地下水比较容易受到污染。本文论述了一种脆弱性的评价的简单方法— —基于径流特征和覆盖层厚度的二元法,并利用该法对重庆金佛山典型岩溶区进行了地下水脆弱性评价。结果表明,药池坝洼地和生态石林区脆弱性较高。究其原因,尽管药池坝洼地底部土壤层覆盖较厚,但存在地表径流集中排向落水洞,生态石林分布区地表裂隙、溶沟发育,可直接接受雨水入渗,因而污染物极易通过降雨和地表径流过程进入含水层。这一方法输入数据量小,对岩溶含水层普遍适用,为地下水资源可持续利用和土地利用管理提供了强有力的工具。      

山东荣成沽河流域水资源系统分析

流域水资源系统由降水产流，以及通过水文下垫面的转换，形成的地表径流和地下水流流组成。本文将复杂的沽河流域水 资源系统分解成多个子系统，利用频谱分析方法对各个水资源子系统的转换功能进行定量的分析刻画，并利用地下含水介质子系统的转换特征函数－频率响应函数求取水文地质参数，丰富了水文地质参数的获取途径。     

峰丛洼地的基岩物质组成与土地退化差异分析

根据可溶岩层组中非可溶夹层的出露情况对我国西南岩溶山区峰丛洼地进行了划分,并对不同基岩物质组成的峰丛洼地的土壤、土地类型及植被、坡面形态和地表径流特征及其差异进行了论述。在此基础上对不同基岩物质组成的峰丛洼地土地退化的过程及其差异进行了分析,进而论证了各地貌部位合理的土地利用布局。      

雅鲁藏布江流域气候和下垫面变化对径流的影响研究

典型高原寒区雅鲁藏布江流域径流变化是反映该区域气候和下垫面变化的重要指标。在全球升温背景下,由于观测资料稀缺,导致缺乏针对整个流域的气候和下垫面变化对径流影响的研究。因此,本研究基于1986—2010年的气象数据和奴下水文站月尺度、动态土地利用数据等,利用改进的水文模型并结合不同的模拟策略厘清了流域1991—2010年不同时段间气候和下垫面变化对径流的影响。结果表明：在1991—2010年期间,不同时段间气候和下垫面变化对径流变化的贡献率差异较大,气候变化对径流变化的贡献率高于下垫面变化,且使径流量增加。从空间上看,气候变化对流域产流的贡献率在上游和中游都较大,在下游东北部的贡献率较小,而在该区域下垫面变化的贡献率较大。雪冰融水径流呈增加的趋势,对年径流的平均贡献率在21.1%~48.6%范围内,多年平均贡献率为33.6%;雪冰融水径流一般从4月开始增大,8月达到最大,10月达到消融末期。本研究的开展和发现既是雅鲁藏布江流域水文、水资源基础性研究的需要,具有重要的理论研究意义,同时也可为该流域的水资源保护、规划与管理提供科学理论和决策依据,具有重要的现实意义。     

不同降雨条件下城市下垫面表面薄层水流的典型参数试验研究

以北京昌平未来科技城试验基地的降雨强度为降雨条件，通过室内降雨试验平台，研究了4种典型不透水下垫面（沥青、砼面、SBS改性沥青和砼方砖）和4种典型透水下垫面（草坪砖A、草坪砖B、风积砂砖A和风积砂砖B）分别在8种恒定雨强条件下形成薄层产流后的糙率系数、沿程阻力系数和径流系数的变化过程。结果显示：平面尺寸、表面光滑度、材质对不透水下垫面的糙率和沿程阻力系数影响较为明显；而结构、材质对透水下垫面的糙率和沿程阻力系数影响较为明显；两类下垫面的糙率值和沿程阻力系数均随雨强增加呈现减小的变化趋势，但变化的幅度较小，之后逐渐趋于稳定；两类下垫面的径流系数在不同雨强下保持相对稳定。     

细沟形成对坡面产流产沙过程的影响

为探明细沟形成条件下不同土壤坡面水沙变化特性,利用室内模拟降雨试验,分析了塿土和黄绵土在细沟发育及已有细沟条件下的水沙过程变化规律。结果表明,塿土产流快,易形成细沟,细沟发育有明显的规律性,在坡面上呈平行状分布,细沟密度与坡度密切相关,细沟存在会延长产流时间;黄绵土产流慢,较难形成细沟,细沟发育随机性大。细沟发育对产流过程没有明显影响,土壤入渗快慢是两种土壤产流过程存在差异的主要原因。细沟发育程度加剧,会使塿土含沙量的增加速度加快,达到稳定含沙量的时间提前,坡面已有细沟只对稳定含沙量有明显影响,细沟密度增加会使稳定含沙量提高;黄绵土含沙量的变化主要取决于细沟发育过程中的随机性,当细沟侵蚀以崩塌作用为主时,含沙量会出现急剧增加,即使雨强较小,也会产生严重的土壤侵蚀。     

黄河流域水文设计成果修订研究

将黄河流域主要控制站/区间的降雨、径流、洪水资料系列延长至2010年并分析其变化特点,在对实测径流还原的基础上,通过降雨径流关系变化分析下垫面变化对径流系列一致性影响,并采用多种方法进行一致性处理,提出3种下垫面情景的天然径流系列并推荐近期I下垫面情景的黄河设计径流成果。分析了影响洪水一致性的因素,对主要影响因素进行还原,对影响黄河中下游常遇洪水量级的因素进行还现,提出黄河流域各站天然设计洪水及中游现状下垫面5年一遇及以下设计洪水。     

基于对数指数型蓄水容量曲线改进新安江模型

原新安江模型利用一个经验函数即抛物线来考虑下垫面张力水蓄水容量空间分布不均,其数学和物理基础不明确.基于地形指数和土地利用覆被类型与包气带厚度的相关关系可以推求出张力水蓄水容量曲线,与传统概化出的曲线不同,为更好地描述流域张力水蓄水容量空间分布,在此提出用一种新的函数——对数指数函数来代替新安江模型中的抛物线以改进新安...     

细沟形态演变对坡面水沙过程的影响

为探明细沟形态演变对坡面产流产沙的互反馈作用,采用室内模拟降雨和三维地形扫描等手段对细沟形态演变中的水沙变化过程进行了研究。试验分析了黄土在不同雨强（66 mm/h、94 mm/h和127 mm/h）条件下,不同细沟发育阶段的水沙过程变化规律。结果表明,黄土细沟形态演变过程对产沙的影响较大,而对产流的影响较弱。径流量的变化过程主要取决于土体透水性、土壤的结皮作用以及产流方式,坡面产流量有先增大后减小最后趋于平稳的趋势;产沙量的变化过程与细沟发育进程有明显的对应关系,尤其是坡面地貌信息熵与产沙量和侵蚀速率的相关系数分别达到0.954和0.916,细沟的出现会加剧侵蚀,使含沙量明显增加;不同雨强下坡面产沙的变化规律基本相同,细沟沟网稳定后的产沙量与降雨强度呈正相关关系。     

几种土壤的细沟侵蚀过程及其影响因素

通过间隔为11h的二次人工模拟降雨和冲蚀槽试验研究了10种土壤的侵蚀过程,发现在第2次降雨中大多数土壤出现了细沟侵蚀形式。采样微形态观察发现,在第1次降雨中形成结皮的土壤在第2次降雨中出现了细沟侵蚀;产流产沙观测发现所有出现细沟侵蚀的土壤在第1次降雨中径流含沙量逐渐减少,而第2次降雨中有一个先剧增后减少的过程。土壤理化分析及多元逐步回归分析结果表明,土壤颗粒组成、有机质含量、铁铝含量等因素对细沟侵蚀的影响表现不明显,而与土壤团聚体有关结构指标、细沟侵蚀、产流产沙速率及总量呈显著相关关系。分析表明,团聚体分散度、崩解速率与渗透系数之比两个指标能较好地预测细沟侵蚀发生的可能性,同时也能很好地预测侵蚀产沙量。     

基于DRAINMOD模型的雨水花园运行效果影响因素

为研究雨水花园对暴雨径流水文调控效果受不同设计参数的影响,在试验研究的基础上,利用排水模型DRAINMOD分析了雨水花园长期运行效果受其蓄水层深度、汇流面积比以及降雨特征等因素的影响。模型测试结果显示,DRAINMOD可以较好地模拟雨水花园内部水文过程;长序列（1951—2007年）模拟结果发现,试验雨水花园对暴雨径流量削减率的年均值为18.5%,经介质净化的水量占雨水径流总量的76.1%;雨水花园蓄水层深度超过某一临界值后对其滞留效果没有影响;汇流面积比增大,排水量和溢流量均增大;在雨水花园内部增加30 cm反硝化作用蓄水层后,排水量下降了19.2%,雨水花园对径流量的削减率提高到33.5%。可见,增加内部蓄水层后雨水花园对水量削减和污染物浓度去除都具有积极作用。     

喀斯特裸坡土壤侵蚀模拟研究

文章通过人工模拟降雨试验,研究不同地下孔（裂）隙度、基岩裸露率和雨强对地表、地下产流、产沙的影响,其结果表明:（1）土壤侵蚀与地下孔（裂）隙度具有较高相关性,地表产流、产沙随地下孔（裂）隙度的增大而减小,而地下则相反;（2）坡面径流刚产生时,雨滴击溅和薄层水流冲刷,土壤细小颗粒堵塞其毛管空隙,渗漏率减小,而地表径流量增大,土壤团聚体被破坏、分散和迁移,降水与土壤渗漏率增大,地表径流量减小,雨滴击溅增强,如此循环,降水与土壤渗漏率呈波动性变化;总体而言,地表、地下悬移质均随降雨历时呈下降趋势,而地表推移质则相反,地表、地下产流量变幅较小,趋于平行;（3）地表产流、产沙量随基岩裸露率增大呈波动性变化,总体呈下降趋势;而地下产流、产沙量随基岩裸露率增大呈波动性变化,总体呈增大趋势;（4）在较小雨强30 mm/h时,地表只产生悬移质流失,没有产生推移质流失;地表、地下产流、产沙都是随雨强增大而增大;雨强由30 mm/h增大到150 mm/h,地表累积产流量为538.5 L,累积产沙量为2 393.81 g,地下累积产流量为207.8 L,累积产沙量为687.73 g,累积产沙量的递增速率比累积产流量的递增速率要大,地表产流、产沙的递增速率大于地下产流、产沙的递增速率;（5）各因子与土壤侵蚀间相关程度为:降雨历时>雨强>地下孔（裂）隙度>基岩裸露率。该实验有助于为喀斯特地区的水土流失研究、评价及制订石漠化治理措施提供理论依据。      

喀斯特地区枯落物层对地表径流和土壤侵蚀的影响研究

以枯落物层质量和雨强为影响因素进行室内人工模拟降雨试验,探讨喀斯特地区枯落物层对地表径流和土壤侵蚀的影响规律。结果表明:(1)地表无枯落物覆盖的情形下,除雨强为40mm/h无地表径流外,其它雨强的情形均有产流;且均随着雨强的增加,初始产流时间提前,地表产流产沙量增大。(2)在有枯落物覆盖情形下,初始产流时间有所延缓,在40mm/h雨强下,枯落物层明显影响了地表径流的产生,但随着降雨强度的增加,减少径流效果越来越不明显;(3)枯落物覆盖对减少土壤流失效果显著,其中降雨强度为90mm/h时,枯落物保沙效率约99%,当降雨强度为140mm/h时,达到94%。研究表明,喀斯特地区枯落物层对延缓地表径流和减少土壤侵蚀具有重要作用。