黄土高原水蚀风蚀交错带小流域水循环试验研究——以陕北神木县六道沟小流域为例

来源 :中国科学院地理科学与资源研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:song656334704
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黄土高原水蚀风蚀交错带是我国西北地区独特的自然景观区域,该地区自然条件恶劣、水土流失严重、生态环境脆弱、人为干扰频繁,是黄河粗泥沙最主要的来源之一。匮乏的水资源、强烈的水土流失严重制约着该地区社会经济发展和生态环境的恢复。该地区小流域分布广泛,数量众多,是重要的水资源组成部分。这些小流域不仅是一个个独立的地貌单元,同时往往也是独立的生态、景观单元和行政单位。合理、有效地利用小流域的水土资源对促进该地区生态环境恢复,实现可持续发展,从而达到人和环境的和谐具有积极的科学与实际意义。黄土高原水蚀风蚀交错带小流域水循环不仅是其中一个重要而复杂的多要素、具有时间和空间意义的科学问题,也是一个与当地水土保持、植被恢复、生态环境建设密切相关的实际问题。   目前黄土高原水蚀风蚀交错带的众多小流域大都缺少水文观测资料,水循环机制不明确。本文采用以野外试验为主,结合室内分析与模拟的研究路线,选择该地区典型的小流域—陕北神木县六道沟小流域作为研究对象,以坡地与小流域两个研究尺度,通过野外试验以获取第一手观测资料,研究其水循环规律。本文还研究了利用分布式水文模型和GIS来模拟的水蚀风蚀交错带小流域水循环系统,最终在地理信息系统与数据库技术的支持下设计并建立了黄土高原水蚀风蚀交错带小流域水循环信息系统。   研究结果初步表明:   1.黄土高原水蚀风蚀交错带小流域降雨在年内分配极不均匀,具有季节性,集中在夏季。坡地产流多以超渗产流形式发生。降雨量与雨强对坡地产流有一V定影响。就不同的土地利用类型的坡地径流系数而言,退耕荒草地>人工草地>农地>退耕还林荒草地>灌木林地。   2.小流域降雨—径流过程有单峰型与双峰型两种类型。降雨—径流过程时间短,径流过程“暴涨暴落”,而且水体污染严重,径流难以利用。全流域的次降雨径流系数较低,小流域内大部分降水转化为土壤水。   3.六道沟小流域地下水资源丰富,是当地居民生活、生产用水的最主要的来源。地下水的类型有浅层潜水与坝地潜水。浅层潜水水位变化较大,比坝地潜水更容易受降雨的影响。   4.六道沟小流域由于地形复杂、土地利用和土壤类型的空间变异性大,导致土壤水分空间变化很大。六道沟小流域由于降雨、径流的季节性与“雨热同期”,所以土壤水分时间变异性较大。土壤类型是影响土壤储水量最大的因素。从年内来看,土壤水分循环过程基本均为“消耗—补偿—消耗”。在强烈的蒸散耗水作用下,退耕还林荒草地、柠条林地土壤水分循环强度>人工草地(紫花苜蓿地)>农地>退耕荒草地。   5.小流域内的退耕荒草地能够起到一定的减沙效果作用。研究发现随着退耕年限的增加,土壤水分呈现减少的趋势,紫花苜蓿的耗水速度大于退耕荒草地。   6.AGNPS模型是一个结构简单、参数简单的分布式小流域水文模型。应用AGNPS模型模拟了六道沟小流域的径流过程。从典型流域模型计算结果看,模拟的径流量与实测值具有较好的一致性,模拟精度较高,表明该模型可以应用于黄土高原水蚀风蚀交错带典型小流域。   7.在数据库的支持下,利用组件式GIS工具AO与可视化开发工具VB以及其它工具,本文建立了小流域水循环地理信息系统,该系统那个输入、处理、管理与输出小流域水循环相关的空间与属性数据。
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