纸坊沟流域降水径流特性分析

结语
1983-1997年, 纸坊沟流域水土保持综合治理措 施格局变化, 明显改变了降雨、径流及输沙量的关系, 治 理后期( 1985 ~ 1997) 与前期( 1983~ 1985)土壤 侵蚀特征存在明显的差异变化。 水土保持措施对径流过程及其产沙的影响是非常复 杂的, 依据研究结果, 流域治理效应是一种非线性的响应 过程, 而水土保持措施类型及配置体系的不同,流域治理 的土壤侵蚀效应将有很大的差异, 因此, 集水区范围内水 土流失变化的时间段特征也不尽相同。
今后的研究方向
纸坊沟流域土壤侵蚀定性评价
纸坊沟流域土壤侵蚀定量评价
研究目的
通过对区域尺度土壤侵蚀定量评价方法及其影响因 子的研究，建立包括研究区降雨侵蚀力、土壤可蚀 性因子、地形因子、植被覆盖因子、工程措施因子、 耕作措施因子等动态信息的空间数据库，推动 USLE、CSLE等模型的验证与应用，深化对土壤侵 蚀与其环境因子关系的正确认识，为区域土壤侵蚀 普查提供有益参数，为平凉市纸坊沟流域水土保持 治理工程服务。
评价结果对比分析
侵蚀因子系列图
土壤侵蚀强度图
土壤侵蚀格局分析
所欠缺的知识和资料 1、RS/GIS技术知识需要进一步的学习与掌握 2、纸坊沟河流域DEM数据 3、遥遥感影像数据 4、进一步实地调查，查找相关的图件
谢谢大家！
纸坊沟流域土壤侵蚀变化 时段分析
兰州大学 资源环境学院
王磊
本文以平凉市纸坊沟流域为研究对象, 应用双累积曲 线法, 分析界定了流域1983年以来大规模水土流失综合治
理环境下土壤侵蚀变化出现差异特征的时间段。研究结果
表明, 1983- 1997年流域水土流失及治理措施变化剧烈的 分水岭年份为1985-1986年。1985年以后, 随着治理面积
技术路线图
地面观测数据 野外调查数据 收集数据 （管理部门及农户） 野外调查数据 地形图
日降水 次降雨
水土流失，水土保持 及地表覆盖状况
以乡镇为单位的 工程措施数据
土地利用及植 被覆盖状况
DEM
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ降雨因子
土壤因子
植被因子
地形因子
耕作因子
USLE模型
土壤侵蚀强度分级标准 SL190-2007
CLSE模型
研究内容
(1)纸坊沟流域土壤侵蚀影响因子提取 针对土壤侵蚀评价对参数的需求，总结己有研究成果，应用 RS/GIS技术，以土壤据、降雨数据、土地利用数据、遥感影像和 中分辨率DEM等数据为基础，研究区域度土壤可蚀性因子、降雨 侵蚀力因子、坡度坡长因子、植被覆盖与管理因子、耕作措因子 等的空间化方法，计算纸坊沟流域土壤侵蚀各影响因子的的栅格 图层，建立纸坊沟流土壤侵蚀影响因子数据库，为区域土壤侵蚀 评价奠定数据基础。 (2)纸坊沟流域土壤侵蚀定量评价 利用土壤侵蚀因子栅格图层，采用土壤侵蚀强度分级标准 SL19O一2007、USLE模型CLSE模型，在GIS平台上对渭河流域 2006年土壤侵蚀状况进行定量评价，并对不同方法得到的评价结 果进行对比分析，编制纸坊沟流域土壤侵蚀模数图和土壤侵蚀强 度 (3)纸坊沟流域土壤侵蚀空间分布格局分析 在GIS平台支持下，根据自然地理特点和社会经济状况等因素 ，进行纸坊沟流域水土保持区划分，研究其土壤侵蚀间分布特征 ，并以土壤侵蚀综合指数为基础，分析纸坊沟流域土壤侵蚀与其 主要环境因的空间关系。
研究思路
降雨量- 径流量双累积曲线的变化
降雨侵蚀力- 输沙量双累积曲线的变化
年降雨量- 输沙量时序动态曲线
结论
降雨量- 径流量双累积曲线的变化
1983-1997年纸坊沟流域年降雨量-径流量双累积曲线 900 800 700
径流量/10 4m³
600 500 400 300 200 100 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 降雨量/mm 6000 7000 8000 9000
研究方法及路线
本研究利用土壤侵蚀强度分级标准SL190-2007、USLE 模型及CSLE模型进行渭河流域土壤侵蚀定量评价研究。 通用土壤侵蚀方程(USLE) 表达式为: A=R×K×L×S×P×C 式中:A为年土壤流失量; R为降雨侵蚀力因子(MJ·mm·ha-1·h-1·a-1) K为土壤可蚀性因子(t·ha·h·ha-1·MJ-1·mm-1) L为坡度因子 S为坡长因子 C为作物覆盖与管理 P为水土保持措施因子 中国土壤侵蚀方程表达式为: A=R×K×L×S×B×E×T 式中：A、K、L、S、B分别与USLE中的A、K、L、S、C相 对应;E为工程措因子，T为耕作措施因子。
降雨侵蚀力- 输沙量双累积曲线的变化
1983-1997年纸坊沟流域年降雨侵蚀力-输沙量双累积曲线 160 140 120
累计输沙量/万t
100 80 60 40 20 0 0 10 20 30 40 50 60 70 降雨侵蚀力/J/mm 2.h
小结： 从降雨量- 径流量、降雨侵蚀力- 输沙量双累积 曲线可直观地看出: 降雨量- 径流量、降雨侵蚀力- 输 沙量双累积曲线变化规律基本一致, 1983~1997年曲 线变化呈线性直线变化, 在1985~ 1986年处明显出现 拐点, 改变了原来的延伸方向, 曲线变幅很小（1996 年暴雨造成输沙量明显增大，造成1996年曲线明显 波动）。 我们可以预测，总体上看来，经过有效地水土 保持措施，纸坊沟水土流失现象得到了明显的改善。
水土流失与综合治理概况
根据调查统计，经过半个多世纪的不间断治理，到2004年度， 流域水土流失面积已治理1221h㎡，治理程度已达81.4%。其中 人工植树280.6h㎡，人工种草175.1h㎡，修造梯田718.8h㎡， 挖筑水平沟、鱼鳞坑、水簸箕等74807个，修建涝池、水窑580 处，修建沟道谷坊、截水堰等255座，修建小型水库3座、淤地 坝14座，淤积坝地56.28h㎡。
的逐年增加, 综合治理程度的提高, 明显改善了流域降雨
、径流和输沙的关系。
研究区域概况
流域自然环境特征 纸坊沟流域位于甘肃省平凉市城南，地理坐标为东 经106°37′～106°42′、北纬35°26′～35°33′, 流域总 面积18.98k㎡，属泾河干流一级支沟，上游源于六盘山— 太统山脉的虎狼山，下游横穿平凉东城区入泾河干流， 海拔高程1365.00～2104.00m，相对高差739.8m，主沟 道长15.77km，沟道平均坡降4.34%，土壤大范围上属于 塬边及山坡黄绵土类，小范围上从流域东南分水岭到西北 主沟道出口依次分布有黑垆土、草甸土、红粘土、黄绵土、 新积土五类土壤。多年平均年日照时数2381h，多年平均 气温8.8℃，≥10℃年均积温2935.1℃，多年平均年降水量 548.7mm，多年平均年蒸发量1499.2mm，年平均无霜期 142d，多年平均风速2m/s。
输沙量单累积曲线的变化
输沙量累积曲线/万t 160 140 120 100 80 60 40 20 0
■1983-1985 ◆1986-1997
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
年份
径流量单累积曲线的变化
径流量累积曲线/万m 3 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0
综上所述： 图中的曲线拐点, 我们认为是在流域治理过程中 存在着的一种变化, 一种转折, 一种差异, 即径流、 输沙与治理措施在同一时期同步发生变化, 所以可以 解释为治理措施是造成曲线变化的主导因素。 治理前期的径流量随降雨增多而增长率较快, 后 期则增加较慢, 治理措施与植被变化对径流输沙的影 响效应增强。基于此特征, 可以认为在1983~ 1985 年之间是一种土壤侵蚀格局, 而在1985之后是另一 种土壤侵蚀格局。
水土流失对降雨的响应变化过程
小结： 流域治理可以改变径流过程, 对地表产流有着直 接的干扰作用, 对地表径流输沙过程将起到显著的调 节作用。在降雨条件相近情况下, 与治理前期相比, 治理后期的径流输沙量大多呈减小趋势。从年降雨 量-输沙量时序动态曲线图可以看出, 流域治理前期( 1983~ 1985年)输沙量随降雨量变化趋势大体同步 , 流域治理后期( 1986~ 1997年)年降雨量与前期 相近, 而输沙量却明显减少（1996年7月26日下午 ，沟内突降暴雨，10.6h降雨138.2mm，最大降雨 强度1.9mm/mim，形成洪水洪峰流量6.65m³/s 、洪水总量81.2×104m³,冲刷淤积到纸坊沟一坝 内的泥沙12.83×104t、八里庙水库坝内的泥沙 12.16×104t ,故输沙量特别大）, 输沙过程线受降 雨影响明显减小。
◆ 1983-1985 ■ 1986-1997
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
年份
小结： 从径流量、输沙量单累积曲线图可看出:径流量 与输沙量单累积曲线的变化趋势基本一致, 1983 ~ 1985年这一时段曲线上升趋势较明显, 延伸趋势与线 性直线基本重合, 在1985~ 1986年处出现拐点, 曲线 延续趋势发生明显变化, 不再继续沿线性直线方向 上扬, 而是位于线性直线之下。