侵蚀能量流视角下的小流域系统径流输沙尺度效应

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41807066
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0710.土壤侵蚀与土壤肥力
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Watershed erosion and sediment yield is a nonequilibrium complex process coupling multidimensional distributed parameters, the condition of runoff and sediment discharge is highly dependent on the spatial scale. It is of vital significance in promoting the research on scale issues in watershed erosion to understand the spatio-temporal variations of the interrelationships between erosional system and environmental factors, especially within a context of energy-based perspectives and dynamic system strategies. Aiming at the lacking of sufficient attention towards scale continuity and cross-scale interactions, as well as continuous spatial variation of runoff and eroded sediments at multi-scales in studies on scale issues in watershed erosion, a typical agricultural watershed in the Loess Hilly Gully Region is selected to investigate the spatial scale dependency of runoff and sediment discharge within small basin system. Multi-scale continuities will be established through the organization of continuous observational systems across various spatial scale series. Based on the pattern analysis of runoff and erosive energy flow, multi-scale continuous effects of runoff erosion will be studied within multiple channel systems. It is anticipated that the intra- and inter-scale transfer and conversion of runoff erosive energy will be explicated within small watershed system. Therefore, the intrinsic connections between flood runoff and sediment process and erosive energy flow will be illuminated at different spatial scales to reveal the sediment effects driven by runoff erosive energy and the potential significance of erosive energy regulation in water and soil conservation. The study is expected to provide beneficial reference for the promotion of rational design, effective allocation, and optimal layout of anti-erosion measures, as well as the improvement of soil erosion control level at the watershed scale.
小流域侵蚀产沙是一个非平衡的复杂过程,径流输沙状态受空间尺度的高度制约。基于能量的观点,从动态系统的角度出发理解侵蚀系统与环境因子相互关系及其时空变异,对于深化流域侵蚀尺度问题的研究具有重要意义。针对流域侵蚀尺度问题研究中对空间尺度连续性信息及尺度间相互关系、多尺度径流与侵蚀泥沙连续空间变异的反映不足等问题,本研究以黄土高原丘陵沟壑区典型农业小流域为例,通过建立多尺度连续观测体系,基于多尺度洪水径流过程和侵蚀能量流的连续空间变异分析,解析多重沟道体系径流侵蚀的多尺度连续效应,以期明确径流侵蚀能量在流域系统不同尺度内和尺度间的传递、转化特征,解析不同空间尺度的洪水径流过程、输沙过程及其与相应侵蚀能量的内在联系,阐明径流侵蚀能量对泥沙输出的驱动作用,揭示流域系统侵蚀能量调控的潜在水土保持意义。研究有望为促进流域水土保持措施合理设计、有效配置与优化布局和提高流域水土流失治理水平提供有益借鉴。

结项摘要

针对流域侵蚀尺度问题研究中对空间尺度连续性信息及尺度间相互关系、多尺度径流与侵蚀泥沙连续空间变异的反映不足等问题,本研究以黄土高原丘陵沟壑区典型农业小流域为例,选取9个不同部位和控制面积的坡面径流小区及流域毛沟、支沟、干沟等不同尺度,系统研究了近自然状态下非治理流域不同空间尺度洪水径流格局及其的侵蚀输沙效应、定量解析了不同尺度侵蚀能量链的径流输沙空间动态及其能沙关系。研究发现,洪水径流过程的复杂性有随尺度增加而降低的趋势。输沙模数、径流含沙量的变异性及含沙水流的空间尺度效应均呈降低趋势。洪水径流总量相同的情况下,不同洪水径流格局之间转换造成水沙关系改变,由此引起的最大增沙效应随尺度和径流总量的增加呈减小趋势,最大增沙效应出现在全坡面尺度,最小增沙效应出现在支沟尺度。坡面系统主要泥沙变量随尺度增加均表现出增大的趋势,水沙关系多变;进入沟道体系,径流侵蚀链内泥沙输出过程的主要驱动因素趋于单一,高含沙水流含沙量、尺度内及尺度间水沙关系均表现出空间上的独立性(不变性)。基于能量观点和流量过程的不同侵蚀能量指标可反映径流侵蚀能量的累加效应及能量释放的瞬时作用效率,于构建能量-泥沙传递关系中具有较好的模拟效果。研究有望为促进流域水土保持措施合理设计、有效配置与优化布局和提高流域水土流失治理水平提供有益借鉴。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Effects of freeze-thaw on soil properties and water erosion
冻融对土壤性质和水蚀的影响
  • DOI:
    10.17221/143/2020-swr
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Soil and Water Research
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Baoyang Sun;Feipeng Ren;Wenfeng Ding;Guanhua Zhang;Jinquan Huang;Jianming Li;Lei Zhang
  • 通讯作者:
    Lei Zhang
冻融作用对土壤理化性质及风水蚀影响研究进展
  • DOI:
    10.13287/j.1001-9332.201901.019
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    应用生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙宝洋;李占斌;肖俊波;张乐涛;马波;李建明;程冬兵
  • 通讯作者:
    程冬兵
Comprehensive Assessment of the Effect of Urban Built-Up Land Expansion and Climate Change on Net Primary Productivity
城市建设用地扩张和气候变化对净初级生产力影响的综合评估
  • DOI:
    10.1155/2020/8489025
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Complexity
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Pengyan Zhang;Yanyan Li;Wenlong Jing;Dan Yang;Yu Zhang;Ying Liu;Wenliang Geng;Tianqi Rong;Jingwen Shao;Jiaxin Yang;Mingzhou Qin
  • 通讯作者:
    Mingzhou Qin
Influences of revegetation mode on soil water dynamic in gully slope of the Chinese Loess hilly–gully region
黄土丘陵沟壑区植被恢复模式对沟坡土壤水分动态的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Natural Hazards
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    J. Y. Ma;Z. B. Li;B. Ma
  • 通讯作者:
    B. Ma
Optimal Interpolation and Ecological Risk Assessment of Spatial Distribution of Heavy Metals in Soil Based on GIS and Geostatistics– A Case Study of Low-lying Land of the Lower Yellow River, China
基于GIS和地统计学的土壤重金属空间分布优化插值及生态风险评价——以黄河下游低洼地为例
  • DOI:
    10.1177/1049731513498118
  • 发表时间:
    2013-11
  • 期刊:
    Polish Journal of Environmental Studies
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Grant S;Montgomery P;Hopewell S;Macdonald G;Moher D;Mayo-Wilson E
  • 通讯作者:
    Mayo-Wilson E

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其他文献

GF表面的多步接枝改性及其对PP/GF复合材料拉伸性能的影响
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1001-3539.2015.04.021
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    工程塑料应用
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘泽宇;张乐涛;何伟;郅轲轲;张学敏;张亚刚
  • 通讯作者:
    张亚刚
溶胶-凝胶法制备鞣花酸表面分子印迹聚合物
  • DOI:
    doi:10.13218/j.cnki.csde.2018.12.004
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    日用化学工业
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郅轲轲;徐鲁;张亚刚;王璐璐;艾克热木•牙生;张乐涛
  • 通讯作者:
    张乐涛
黄土丘陵沟壑区典型小流域不同洪水类型侵蚀输沙效应
  • DOI:
    10.6041/j.issn.1000-1298.2016.08.015
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    农业机械学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张乐涛;李占斌;肖俊波;王杉杉
  • 通讯作者:
    王杉杉
Modeling soil detachment capacity by rill flow under the effect of freeze–thaw and the root system
模拟冻融和根系影响下细沟流的土壤分离能力
  • DOI:
    10.1007/s11069-021-05178-7
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Natural Hazards
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    马建业;李占斌;孙宝洋;马波;张乐涛
  • 通讯作者:
    张乐涛
坡面径流类型对侵蚀产沙及水沙传递关系的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    农业工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张乐涛;李占斌;王杉杉
  • 通讯作者:
    王杉杉

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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