自然降雨条件下不同生态措施坡地的径流数值模拟

降雨径流模拟及工程应用研究近年来，灾害频发的情况下，研究降雨径流模拟及其工程应用成为了一个重要的研究领域。

本文将简要介绍一下降雨径流模拟的概念及其应用范围，重点探讨降雨径流模拟的技术路线和方法，最后阐述一下其在工程应用中的具体运用。

一、降雨径流模拟的概念及应用范围降雨径流模拟指的是对降雨过程进行数值仿真，最终得到流域内径流的历时曲线。

根据不同的模型和方法，得到的数据可以包括：径流量、土壤水分含量、径流流速、径流产流量等。

降雨径流模拟的应用范围十分广泛。

在水文学、环境工程学、水资源管理等领域，都有着重要的应用。

例如：水文预报、水资源评估、防洪预警、水利水电工程设计等方面，都需要对流域的径流进行精确的模拟计算。

二、降雨径流模拟的技术路线和方法降雨径流模拟的技术路线可以分为三步：降雨生成、地表径流计算和地下径流计算。

降雨生成一般采用随机生成、统计形成、图解法等多种方法，其中以随机生成法最为常见。

随机生成法是指按照某一概率分布规律，由计算机自动生成降雨序列。

地表径流计算有多种方法，如水文平衡法、蓄滞池模型、土壤水分平衡法等。

其中，蓄滞池模型是目前应用最广泛的压缩型模型。

其基本思想是将流域划分为一系列小水库，每个小水库称为蓄水池，接收到的降雨进入蓄水池，超过池容的降雨则被认为是地表径流。

而蓄水池的参数、流量转换关系和流量坡降可能会影响到模型的精度。

地下水流模型主要采用地下水旋转、密闭方程法、蒸散摄取模型等方法。

其中，地下水旋转法是最常用的一种方法，它主要是通过模拟分水岭状况，计算每个地下水旋转流域的径流流量。

三、降雨径流模拟在工程应用中的具体运用降雨径流模拟在工程应用方面的作用十分巨大。

以下是一些具体运用场景。

1. 水电站蓄水调节水电站的蓄水调节主要通过控制水位来实现，在设计水位范围内，适当地调节蓄水量可以减少泄洪对下游河流的影响。

在此过程中，降雨径流模拟为水利工程提供了重要的技术支持。

可以通过对流域的降雨、径流流量和水位等参数进行实时监控，并依据模型计算结果，进行科学地动态调节和掌控水库流量，实现更精细的出水调度。

ａ ｅ ｆ ｒ ｃ ｓｅ ｎ ｄ ｆｅ ｅ ｔｒ ｉｆ １ ｃ ｎ ｔ ｎ ｙ ｕ ｉ ｇ ＡＮＮ ｏ ｌ ｎ ｏ ｐ ｒｓ ｎ ｗｉ ｔ ｅ ｔ ｏ ｓ Ｔｈ ｅ ｕ ｔ ｒ ｏ ｅ ａ ｔｄ ｉ ｉｆｒ ｎ ａｎ ａ １ ｏ ｄｉ ｏ ｓｂ ｓｎ ｉ ｍ ｄｅｓ ａ ｄ ｃ ｍ ａ ｉｏ ｔ ｏｈ ｒｍｅ ｈ ｄ ． ｈ ｅ ｒ ｓ ｌｓ ｓ ｏ ｔ ａ ｈ ｄ ｌｉ ｆｈｉｈ ｆ ｒ ｃ ｓ ｒ ｃｓｏ ｈ ｗ ｈ ｔｔ ｅ ｍｏ ｅ ｓｏ ｇ ｏ ｅ ａ ｔｐ ｅ ｉｉｎ． Ｔｈ ｕｎ ｆ－ ｒ ｄｕ ｉ ｇ ａ ｕ ｔｉ ｎ ｏｆｃ ｕ ｌ ｉ ｇ ｉ ｏ ｅ ａ ｔｄ ｂ ｅ ｒ ｏ ｐ ｏ ｃｎ ｍｏ ｎ ｎ ａ ｆｉ ｅ ｂ ｉｄ ｎ ｓｆｒ ｃ ｓｅ ｙ
维普资讯
第 ３期
２０ ０ ８年 ９ 月
水
利
水
运
工
程
学
报
ＮＯ． ３ Ｓｅ ｐ．２０ ０８
ＨＹＤＲＯ ． ＳＣＩ ＥＮＣＥ ＡＮＤ ＥＮＧ Ｉ ＮＥＥＲＩ ＮＧ
模 拟 降雨 条 件 下 径 流 系数 预 测 模 型 的构 建
吴景 霞 ，刘 超。 ，郑 晓龙
摘 要 ：多种下垫 面类 型的出现 ， 得城市地 区径流 系数的变 化 日趋 复杂 ． 文通过 模拟 降雨 实验 ， 使 本 分析 了降雨
强 度 等 因 素对 径 流 系 数 变 化 的影 响 ， 用 Ｌ —Ｂ 运 Ｍ Ｐ算 法 的 神 经 网 络 模 型 ， 用 ｓ型／ 采 ｓ型 模 型 结 构 ， 对 不 同 降 针 雨 条 件 下 每种 下 垫 面 的 径 流 系数 进 行 了数 学 模 拟 ， 与 其 他 方 法 的模 拟 结 果 进 行 了 比 较 ． 果 表 明 ， 模 型 预 并 结 该 测结果准确性 较高． 后 ， 最 以某 办 公 楼 为 例 采 用 该 模 型 进 行 了产 流 量 预测 ， 证 了 该 模 型 的实 用 性 ． 验

Ｉ 一 ＝硼Ｉ ｌ－ 毫 啊 』 ｔ究 ｌ 业， ＿
模 拟 隆 雨 条件 下 黄土 坡 种 地水 土 流失 规 律硇 砷 究
唐 涛 ／ 疆 水 利 水 电勘 测 设 计研 究 院 新
［ 摘 要 ］采用人工模拟 降雨的方法，模拟和测定不 同坡度 条件下，水土流 失过程和水土流失量，揭 示以降雨为主要动力的水土流 失特征和规律。研究结果表 明 ：降雨过程 中，起始产流时间随坡度 的增大 而提前 ，起始产流时间与坡度 正弦值可用指数函数相关方程进 行描述。坡度小于 １ ｏ时 ，径流量与坡度呈正相关关系，坡度 大于 １ 。时，径 流量与坡度 呈负相关关系。不同坡度 条件 下，径流量 降 Ｏ Ｏ 雨过程变化趋势基本 一致 ，都是 急剧增大 ，逐渐趋 于稳定 。在坡度 １ 。到 ２ 。的范围 内，产 沙量随坡度增大 而增加 ，产沙量与坡度之 间 ０ 的关系可用二次抛物线方程描述 。不 同坡度条件下 ，产沙量降雨过程变化趋势基本 一致 ，都是先增大 ，达到最大值 ，然后逐 渐下 降，并
趋 于 稳定 。 ［关键 词 ］模 拟 降 雨 黄 土 坡 度 水 土 流失
黄 土高原 地 区是 我 国早期农 业 的发祥 地之 一 ，深 厚 的黄土 装 土完 毕 后将 槽 子 调整 到 ０，５，１。 ５，２ 。 ｏ ０，１。 Ｏ 在槽 子 上 覆 盖为这 一地 区农业 的发 展提供 了得 天独 厚 的物质条 件 ，但 长 播 种 谷子 ，供 试 谷 子品 种为 晋 汾 ７号 ， １． ｍ等 行距 穴播 ， 以 ２ｅ ５ 期 的农业 垦耕 和黄 土结构 疏松 易被侵 蚀 的特征 ，以及 黄 土高原 穴 距 ５ｍ 播种 量 为 每公 顷 ７５ｇ 右 ， 理 同大 田 ， ｅ， ． 左 ｋ 管 在谷 子 抽 典 型的大 陆性 季风气 候 ，降雨分 布极 不均 匀 ，降雨主 要集 中在 穗 期进行 模拟 降雨试 验 。 １ 试 验方 法 ． ３ ６— ９ ，雨量 占到 年 降雨 总量 的 ８％ 左 右 ， 多以 高强度 的 月 ０ 且 暴雨 形式 降落 ，不仅 造成 了该 区严 重 的水土 流失 而且使 得旱 灾 降雨 试验 前先 进行 雨强标 定 ，标定后 按照 设定 雨强开 始连 频繁 发生 ，因此 在该 区进行农 业 生产 ，选择 种植 耐旱稳 产作 物 续 不断 的降 雨 ， 降雨 过程 要 意义 。谷 子是黄 土高 原传统 耐旱 作物 ，在黄 土高 原不 同 时 间 ， 流 后 按 ３ ｉ 时 间间 隔 收集 径 流 泥沙 样 ，降 雨历 时 产 ｍ ｎ的 类 型 区普遍种 植 ，是黄 土丘 陵区 的优势作 物 ，占到 该 区粮食种 ６ｍｎ。降雨 结束 后 采用 量筒 测量 收集 到径 流量 ，烘 干法测 定 ０ｉ 植 面积 的 ３ ％左 右 川 ０ 。 产 沙量 。 坡度 作为 二维坡 面 的主要参 变量 之一 ，是影 响水 土 流失 的 ２ 果 与分析 结 ２１ 流 变化特 征 ．径 最 主要地 形 因子 ，它 制约 降雨径 流侵 蚀力 的大小 和 土壤物质 的 稳定 性 。随着坡 度 的改 变 ， 土壤 表层 单位 面积 上承 受 的雨量 发 ２１ 产流起 始 时『 ．． １ 日 Ｊ 生改 变 ，同时改 变 了土壤 的人渗 能力 和径流 流速 ，坡 面土体 受 黄土 高原 的产 流方式 是一 种特 殊 的产流 方式 ， 超 渗径流 是 到斜 坡重 力 的 切 向分力 发 生 改变 ， 土体 不稳 定 性 随之 改变 ， 而不 是 蓄满径 流 ｌ 当降雨 强度 超过 土壤 下渗速 度时 产生径 流 则 ４ 】 。 抗 蚀性改 变 。 这一 系列的变 化 ， 然导致 径流 、 必 侵蚀 泥沙 的变化 。 并逐 渐汇 集 ， 成地 表径 流 冲刷 与沟蚀 。 降雨起 始产 流时 间与 形 黄土高原 地 区坡 耕地 面积 占耕地 总面积 的 ７ ０％ ， 土壤侵 蚀 占 这场 降雨是 否产 生径 流及 径流量 的大 小之 间存在 着显 著的相 关 其 总侵蚀 量 的 ５ ０％ ～ ６％。在黄 土 高原 现代 侵蚀 中 ，人 为活 动 性 。蒋定 生 对 不 同坡度 下 的室 内模 拟降 雨入渗 实验 表 明 ： ０ 地 引起 的人 为 加速 侵蚀居 于 主导地 位 ，对黄 土 高原地 区坡 耕地 面开始 产流 时间 与坡度正 弦值 呈指数 关系 。 】 的水 土流失 研究 一直受 到我 国土壤 侵蚀学 者的广 泛关 注。 ３ ５ 本文研 究 了黄土 不 同坡 度种 植谷 子 的水 土 流失状 况 ， 旨在 ＝ ｌ 揭示 不 同坡 度农 耕地水 土 流失规 律 ，为水土 资源 调控 、防 治土 三 ３ 壤退化 、提 高水 土保 持效益 提供 依据 。 二 ｌ 料 与方法 材 １ 试 验条 件 ． １ 三 ２５ ． 模拟 降雨试 验是 在 黄土高 原土壤 侵蚀 与旱 地农业 国家 重点 专 实验 室模 拟 降雨大 厅进 行 ，采用 侧喷 式 自动模 拟降 雨系 统 ， 喷 妄 ２ 头高度 １ｍ ， ６ 雨滴 降 落终速 可达 到 自然雨 滴降 落速度 的 ９ ％ 以 ８ 罨 上口 】 验土 槽为 长 ｘ宽 ｘ高 ＝２ ． ． 的移 动变 。试 ｍ Ｘ０ ｍ Ｘ ３ ５ ０ｍ ｌ 。５ 坡式钢槽 。 下端 设集 流装置 ， 钢槽 用来定 时 收集径 流 、 沙样 品 。 泥 ０ ５ ｉ Ｏ ｌ ５ ２０ １ 试 验设 计 ． ２ 麓熏 （ ） 供试 土壤取 自于陕西省 杨凌耕 层 土 （ ０～ ２ｅ ），为黄土 ０ｒ ａ 母 质红 油土 ， 呈灰 棕色 ，土体 较疏 松 ，有粒 状 或团块 状结 构 ， 主 ｉ 域 对 产 渡 起始 时 间 的 影 响 其 理化性状 见表 １ 。 将 降 雨 实测 数据 绘 制 成散 点 图 ，随着 坡度 ０ 的增 加 ，起 表 １供试 土壤 的物理性 质 始 产 流时 间 ｔ ｐ逐渐 缩短 ， 即产流 时间 提前 （ １ 图 ）。对坡 度 的

模拟降雨条件下黄壤坡地的养分流失特征苏姝;张崇玉;范英【摘要】为揭示降雨条件下土壤坡面的径流、泥沙流失规律以及径流、泥沙养分含量的特点,为防治农田坡面水土流失及减少径流泥沙的养分流失提供科学依据,模拟不同降雨强度和坡度条件,考察其对贵州坡地黄壤养分流失的影响.结果表明:总泥沙量和总径流量与雨强之间均呈显著正相关,随着降雨强度的增大,各坡度上径流养分流失量均随着降雨强度的增大逐渐增加,各坡面土壤养分流失量与泥沙量变化一致;在4个降雨强度下,硝态氮的流失量均大于铵态氮、钾、磷的流失总量.结论:硝态氮的流失是土壤养分流失的主要方式.土壤养分受降雨影响较大,各养分流失量与雨强有显著差异,雨强是影响径流、泥沙流失和土壤养分流失的重要因素.【期刊名称】《贵州农业科学》【年(卷),期】2015(043)008【总页数】5页(P249-253)【关键词】模拟降雨;坡面径流;黄壤坡地;养分流失;贵州【作者】苏姝;张崇玉;范英【作者单位】贵州大学生命科学学院,贵州贵阳550025;贵州大学生命科学学院,贵州贵阳550025;贵州大学生命科学学院,贵州贵阳550025【正文语种】中文【中图分类】S143.2贵州自然条件复杂，土壤类型较多，其中黄壤分布面积最多，遍及贵州高原主体部分，而坡地利用在贵州较为普遍，坡地水土流失和土壤侵蚀直接导致养分最为丰富的表土流失，使土地退化、生产力水平降低。

另外，径流携带的泥沙淤积河道和水库，泥沙中的养分导致受纳水体的富营养化，造成面源污染［1－4］。

坡耕地养分流失受降雨、坡度、土地利用方式和农作措施的影响［5］。

因此，防治坡地水土流失，减少养分损失，保护生态环境成为当前中外学者共同关注的热点之一［6－7］。

近年来，众多学者通过长期定位监测或室内外模拟降雨试验，针对降雨影响因子、土壤性质、耕作及施肥方法、土地利用方式等因素，研究分析了某种类型土壤的土壤侵蚀与养分流失基本特征［8－14］，但对不同坡度土壤在模拟降雨条件下养分流失量的比较研究较少。