盐沼的侵蚀,堆积和沉积动力

最近国外对盐沼侵蚀，堆积过程进行了较深入细致的研究，取得了很大进展，主要包括野外短尺度详细的沉积过程观测，室内物理模拟的深度和数学模拟的不断应，本文对此作了综述。这将加深人们对盐沼如何响应海平面、潮型、泥沙供给和波浪气候变化的认识。     

紫色丘陵区不同侵蚀沉积地段土壤结构特征

以中国科学院盐亭紫色土农业生态试验站小流域为例，研究不同土壤侵蚀沉积地段（斜坡和沟谷不同部位）的土壤结构特征，以了解侵蚀沉积对土壤结构的影响。结果表明，在植被覆盖较好的坡体顶部，土壤侵蚀较弱，团聚度达到30．1％，MWD变化为3．4mm，土壤结构良好；沟谷底部由于沉积而有较多细土物质并具有适宜的水分条件，有利于土壤团聚体的形成，结构状况亦较好，团聚度达到50．3％，结构保持率为35．4％；而坡腰侵蚀较严重，团聚度仅为13．6％，结构保持率为14．1％，土壤结构状况较差。     

山区小流域坡面和沟道侵蚀的数学模式探讨

小流域土壤侵蚀预报和模拟一直是世界土壤侵蚀研究的前沿领域,其中,坡面侵蚀和沟道侵蚀的计算方法、侵蚀能力的不均匀问题以及泥沙在塘库河道的沉积问题是研究的关键.对此,重点从侵蚀机理和计算方法上进行探讨,提出考虑到坡面土壤抗侵蚀能力和塘库沉积作用的计算方法,研讨了影响流域侵蚀和泥沙输送的主要环节和关键影响因子,分析了流域土壤抗蚀能力的空间差异及其对模拟结果的影响,提出了小流域侵蚀泥沙数学模型的基本结构框架,为进一步完善现有侵蚀泥沙过程模型提供了新的计算方法.     

应用EUROSEM模型对三峡库区陡坡地水力侵蚀的模拟研究

三峡库区坡地资源被广泛利用,但水土保持措施没有被很好地利用。坡地,尤其是陡坡地是库区主要泥沙来源,因此,有效评估土壤侵蚀风险、预测径流和侵蚀速率以及选择合理的水土保持措施在该地区显得非常必要。EUROSEM模型是动态分布式模型,可以在单独地块或小流域中预测水力侵蚀强度,其特点比较适合库区土壤侵蚀预测预报。本研究以在三峡库区秭归县王家桥小流域水土保持试验站的标准径流小区的人工降雨资料为基础,应用EUROSEM模型模拟陡坡地中的侵蚀状况。模拟结果表明,EUROSEM对人工降雨中径流模拟效果较好,但对土壤流失的模拟效果相对较差,更精确地模拟库区陡坡地的土壤侵蚀状况则需要作进一步的研究     

人类活动和降水变化对嘉陵江流域侵蚀产沙的影响

基于大量实测资料,用经验统计方法研究了人类活动和降水变化对嘉陵江流域侵蚀产沙的影响。结果表明,水利水保措施和20世纪80年代以来的降水减少,共同导致了嘉陵江流域产沙量的减少。分基准期(1956~1982)和措施期(1983~2000)分别建立嘉陵江江流域产沙量与年降水的指数方程,运用这些方程对于降水变化与水利水保导致的产沙量变化进行定量区分,得到了措施期中降水量减小所导致的减沙量、水利水保措施导致的减沙量、总减沙量以及降水减少和水利水保措施各自占总减沙量的百分比。水保减沙效益随降水量的增大而减小。当降水量超过某一临界值,还可能出现负效应。研究表明,水利水保减沙量随年降水量而增大,在年降水量为970mm时达到最大值,然后减小;当年降水量为1180mm时,水利水保减沙量变为0。     

细沟侵蚀中泥沙含量及其粘粒流失量的试验

通过室内模拟试验，对细沟侵蚀中不同坡度和不同流量条件下一定坡长的泥沙含量及其粘粒含量进行了测定。分析试验结果表明，含沙量随着坡度增加而增加，而流量影响极小；随沟长的延伸，由于径流速度趋于稳定，含沙量增加幅度减少。粘粒流失量分布是坡度、流量、细沟发育过程、流速的垂直分布等因素共同作用的结果；粘粒迁移伴随着土壤剥蚀和粘粒沉降，使得不同流量的粘粒流失量相近，粘粒流失量沿细沟沟长呈波状分布。     

黄土高原多沙粗沙区侵蚀模型探讨

国内外曾研究出不同类型的坡面侵蚀计算模型,但还没有一个成熟的流域侵蚀计算模型,至今流域侵蚀量仍以输沙量替代。本文充分利用黄河中游不同区域具有大量淤地坝的条件,再通过侵蚀影响因素机理的分析、在侵蚀形态类型区的划分等基础上探讨侵蚀变权模型的建设。首先选择了155个“闷葫芦”淤地坝,采集每个坝的年均淤积量,以及相应流域的侵蚀影响因素：植被盖度、降雨量、沟谷密度、切割深度、地表组成物质、>15°的坡耕地面积比等资料,采用变权形式,建立侵蚀强度宏观估算模型。最后用年降水量与年输沙量的关系对模型进行改进。     

盐沼的侵蚀、堆积和沉积动力

最近国外对盐沼侵蚀、堆积过程进行了较深入细致的研究,取得了很大进展,主要包括野外短尺度详细的沉积过程观测,室内物理模拟的尝试和数学模拟的不断应用,本文对此作了综述。这将加深人们对盐沼如何响应海平面、潮型、泥沙供给和波浪气候变化的认识。     

分布式侵蚀产沙模型研究进展

随着计算机技术与地理信息系统(GIS) 技术的发展, 分布式侵蚀产沙模型成为当今土壤侵 蚀领域研究重点与发展方向。本文在分析国内外几个主要的分布式侵蚀产沙模型基础上, 探讨了 分布式侵蚀产沙模型的技术路线与技术实现, 最后指出目前我国分布式侵蚀产沙模型研究存在 的主要问题: ( 1) 分布式水文模型的深入研究为分布式侵蚀产沙模型提供了不少借鉴, 但如何在 分布式水文模型的基础上开发侵蚀模块还存在一些问题; ( 2) 目前国内分布式土壤侵蚀模型大都 基于黄土高原而得出, 模型有一定的局限性; ( 3) 当前的大多侵蚀产沙的关系式( 尤其是坡面侵蚀 关系式) 是经验型的, 汇沙的过程考虑得过于简单, 没有深入探讨水文与土壤侵蚀之间的关系; ( 4) 目前大多数分布式土壤侵蚀模型没有考虑次暴雨产流的时间变化与空间变化。     

大型水库运行下内蒙古河道泥沙侵蚀淤积过程

 通过1954—2000年黄河泥沙资料分析,黄河内蒙古河段侵蚀淤积过程对上游水库运行的响应主要表现为:①盐锅峡和三盛公首先将黄河输沙能力由7.33 kg·m-3降为6.27 kg·m-3, 使内蒙古河道由自然淤积状态转变为侵蚀下切状态,小于0.1 mm泥沙侵蚀速率高于大于0.1 mm泥沙淤积速率,河道发生粗化现象;②）刘家峡和青铜峡水库将黄河输沙能力降为3.91 kg·m-3,促使黄河河道中大于0.01 mm泥沙淤积速率大于小于0.01 mm泥沙侵蚀速率,使内蒙古河道发生粗化淤积现象;③龙羊峡水库将黄河输沙能力进一步降为 3.48 kg·m-3,加剧黄河内蒙古河道淤积现象, 大于0.01 mm泥沙和小于0.01 mm泥沙均呈现出淤积状态,淤积速度与黄河上游无水库运作时的自然状态相似。     

农村社会经济因素变化对嘉陵江产沙量的影响

以大量实测资料为基础,通过自然科学与人文科学的跨学科研究,分析了农村社会经济因素变化对嘉陵江产沙量的影响。发现嘉陵江年产沙量与径流量之间的双累积曲线上出现两个下偏转折,分别发生于1983~1984年和1992~1993年。第一转折点的出现与流域社会经济因素的变化有密切的关系;第二个转折点与长江上游水土保持重点治理工程有密切关系,但社会经济因素的影响也不容忽视,因为第二转折点与诸多社会经济因素变化的转折点具有同步性。从嘉陵江北碚站年产沙量与农民人均纯收入、农民人均购买燃料支出和农业产值占GDP百分比的相关关系中查明了3个临界点,即当农民人均收入<400元/a时,由于贫穷所产生的对土地的压力,使得侵蚀产沙量突变式增大;当农民人均燃料支出<20元/a时,农民将主要通过砍伐树木和灌木、收集林下的枯枝落叶、割草甚至于挖掘草根来获取燃料,使得侵蚀产沙量突变式增大;当农业产值占GDP百分比>40%时,农村人口对土地的压力使得侵蚀产沙量突变式增大。建立了北碚站年产沙量和已转移的乡村劳动力数量占乡村劳动力总数百分比、农村人均纯收入和农村人均用于购买燃料的支出之间的多元回归方程,并估算出,上述3个变量的变化对北碚站年产沙量变化的贡献率分别为36.00%,21.59%和42.41%。     

沙漠沟谷暴雨洪水侵蚀产沙特征

在半干旱区的季节性沙漠沟谷,暴雨引发的洪水过程侵蚀产沙强度大,水土流失严重,对区域及下游河道生态造成严重威胁。以毛布拉孔兑的支沟苏达尔沟为研究对象,以苏达尔沟2011—2015年6次暴雨洪水事件的观测数据为基础,分析洪水流量、泥沙浓度及地表沉积物粒度特征,给出暴雨洪水侵蚀产沙输沙特征。结果表明:观测期间暴雨洪水侵蚀产沙量平均每次约37.69×10~4t,产沙模数为0.57×10~4t·km^-2;其中最大的洪水事件130721号暴雨洪水过程侵蚀产沙量高达90.47×10~4t,产沙模数达1.36×10~4t·km^-2。流域总侵蚀产沙以0.25～0.063 mm泥沙为主,约占总侵蚀量74%。洪水总侵蚀产沙量随暴雨产流强度增强而增加,同时下游沙漠沙地段产沙贡献比重也随之增加,风沙贡献也相应增大。坡面侵蚀约占暴雨洪水总侵蚀的4.37%,且主要集中在上游砒砂岩坡面。     

紫色泥页岩的风化侵蚀与工程建设增沙

通过田间试验与野外观测研究紫色泥页岩的风化速度与侵蚀特征 ,结果表明 ,紫色泥页岩年风化成土速率为 15 80 0t·km- 2 - 2 5 5 0 0t·km- 2 ,各种紫色岩的风化顺序为遂宁组 (J3s) >蓬莱镇组 (J3p) >沙溪庙组 (J2 s) >城墙岩群(K1 c) ;风化侵蚀强烈是紫色泥页岩的独有特征 ,侵蚀模数为 12 380t·km- 2 ·a- 1 - 2 36 4 0t·km- 2 ·a- 1 ,风化与侵蚀的交替过程是紫色土水力侵蚀的基本过程。工程建设开挖山体 ,暴露母岩是引发紫色泥页岩风化侵蚀的首要外力 ,工程建设造成四川盆地的裸露紫色页岩面积高达 12 0 0km2 ,导致紫色岩地区每年工程增沙量高达 2 5 0 0万t。嘉陵江北碚水文站多年泥沙分析结果表明 ,196 0年代的“三线”建设曾引起嘉陵江流域泥沙的急剧上升。西部大开发中基础设施建设在改善“蜀道难”的同时 ,势必开山填沟 ,导致大量的岩石及土石方裸露、巨大的紫色页岩剖面裸露 ,预计西部大开发尤其是基础设施建设将会造成更大更广泛的工程增沙。工程建设增沙将对四川省的生态环境建设及长江流域经济可持续发展构成极大的挑战 ,控制工程增沙将成为改善长江上游生态环境的重要方向。当前 ,工程建设增沙的预测及工程建设项目的环境影响评估已成当务之急。     

基于SWAT模型的无资料流域产流产沙模拟

准确预报无资料地区的产流产沙,对土壤侵蚀治理具有重要的实践意义。为了研究南方红壤侵蚀区无观测资料流域的产流产沙情况,以福建省长汀县朱溪小流域为研究区,其次一级流域游屋圳子流域和高陂塅子流域分别为参证流域和无观测资料流域。采用相对误差(Re)、决定系数(R2)以及Nash-Sutcliffe效率系数(Ens)评价了SWAT模型在游屋圳子流域的产流产沙模拟的适用性,基于地形指数判定了两子流域的水文相似性。结果表明:SWAT模型适用于游屋圳子流域的产流产沙模拟;游屋圳子流域与高陂塅子流域具有水文相似性,说明两子流域间可以进行模型参数移植;经模型参数移植,模拟得2010年高陂塅子流域年径流量为1.32×107m3,年产沙量为2 200 t。模拟结果不仅为小流域的水土保持治理提供参考,也为其他无资料流域的产流产沙模拟提供方法借鉴。     

嘉陵江流域年径流量的变化及其原因

以嘉陵江的资料为基础,探讨了年径流量的变化及其原因,分析了水土保持措施减少径流的效应。以1956-1980年作为人类活动较弱的“基准期”,而以1981-2000年为人类活动较强的“措施期”,分别给出了回归方程。计算表明,降水减少导致的年减水量占年平均总减水量的84.3%,水利水土保持措施导致的年减水量占年平均总减水量的15.7%。人类活动对年径流的影响是依赖于年降水量的,降水偏少年减水量较大,降水偏多年减水量较小,超过某一临界值之后,年径流量不但不会减少,反而会增加。计算表明,这一临界年降水量为1 000 mm。年径流系数的变化和年径流量的变化相似,1980年以前无趋势性变化,1980年后有减小的趋势。人类活动对年径流系数的影响同样是依赖于年降水量的,降水偏少年径流系数的减小较显著,降水偏多年径流系数的减小不明显,甚至还可能增大。     

黄土丘陵沟壑区小流域不同地类的侵蚀产沙模型

根据黄土丘陵沟壑区的侵蚀产沙规律，通过对晋西王家沟小流域1955—1980年的多年观测资料及多次人工模拟降雨资料分析，建立了不同地类侵蚀产沙关系式，包括坡面侵蚀产沙、黄土沟坡侵蚀产沙、红土沟坡侵蚀产沙、发育沟壁侵蚀产沙、洞穴侵蚀产沙等黄土丘陵沟壑区丰富的侵蚀产沙类型。利用GIS强大的空间分析功能，从DEM数据中提取出小流域水沙汇流网络，将水沙运移引入到侵蚀产沙模型的计算之中；模型对羊道沟22次降雨的计算结果表明：坡耕地是坡面的主要泥沙来源，陡坡地在全流域侵蚀产沙中占有重要地位，水沙汇流作用对下坡的侵蚀产沙具有重要影响。同时，选用了晋西汾河上游的阳湾小流域进行了模型的推广应用，取得了较好的预测效果。     

黄河内蒙古段支流“十大孔兑”侵蚀产沙的时空变化及其成因

“十大孔兑”来沙造成黄河干流强烈淤积.为了通过流域治理来减轻泥沙灾害,研究“十大孔兑”侵蚀产沙过程具有重要意义.基于1960—2005年的河流输沙量、径流量和降雨量资料,运用统计方法进行了研究.结果表明:“十大孔兑”输沙量高度集中于几个大水大沙年份,其余年份对46年总输沙量的贡献很小.最大1年、最大3年、最大5年和最大10年的累积输沙量分别占到46年总输沙量的21.26%、37.18%、47.92%和69.29%.1960—1991年和1992—2005年两个时段相比,后一时段输沙量年均值减少了37%.这一差异可以用暴雨特征的差异和下垫面(如植被)的变化来解释.1991年以后,年降水量无明显变化,但最大1日降雨量在p<0.10的水平上呈现减小的趋势.虽然20世纪90年代西柳沟并未大规模实施水土保持治理,但由于农村富余劳动力转移,对土地的压力减轻,对植被的破坏大大减弱,使得植被逐渐恢复,NDVI呈增大趋势,因而侵蚀产沙减弱.“十大孔兑”产沙模数具有明显的空间分异特征,从西向东增大,在西柳沟达到最大值,然后再减小.流域自然地理因素具有明显的变化,从西向东,沙尘暴频率减小,降雨量增大.沙丘类型也发生了变化,由以流动沙丘为主变为以半固定沙丘为主,进入河道风沙的输沙强度减小.另一方面,水力驱动的侵蚀和泥沙输移从西向东增强.上述两种作用叠加的结果,在区域中部西柳沟附近出现了侵蚀产沙的峰值区.     

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.