金沙江干热河谷坡面降雨产流特征的分析

为干旱区植被恢复技术研究及坡面治理提供依据,运用坡面径流泥沙小区定位观测方法,对元谋县典型干热河谷地段坡面小区降雨产流特征进行了研究,根据降雨的三个重要特征降雨量、持续时间和时段最大雨强,通过SPSSK均值聚类分析法对降雨进行了分类.结果表明,研究区年内降水量分配不均,试验期间雨季6月、9月降水过分集中,易形成持续大雨,导致产生大的地表径流并冲刷地表,造成水土流失.研究区存在降雨强度大、持续时间短的A型雨、降雨强度小持续时间长的C型雨以及居于二者之间的B型雨;降雨量和降雨强度,尤其最大30min雨强是影响坡面产流能力的关键因素;不同雨型下坡面产流能力大小为A型雨>B型雨>C型雨,而产流尺度效应则为C型雨>B型雨>A型雨.     

广西南流江流域降雨侵蚀力时空变化特征

降雨是区域土壤侵蚀的主要动力因素之一,估算和分析降雨侵蚀力是区域水土流失治理与评价的基础工作。利用南流江流域内各气象站点1961—2006年的日雨量资料,基于日雨量模型估算降雨侵蚀力,并通过趋势分析、小波分析和Kriging空间插值法,定量分析广西沿海红壤区南流江流域降雨侵蚀力的时空变化特征与规律。结果显示,1961—2006年间,南流江流域年均降雨侵蚀力为13 935.5 MJ·mm·hm~(-2)·h~(-1)·a~(-1),年均降雨量为1 712.8mm,降雨侵蚀力变化周期约为14a。各年际和时间段间变化差异不明显,降雨侵蚀力年内集中分布在夏季,占比达57.0%,冬季最小,占比3.8%;在空间上,降雨侵蚀力与降雨量分布格局相似,呈现从西南沿海向东北内陆递减的趋势,行政区划上以钦南区和合浦县最大,北流市和玉州区最小。研究结果可为南流江流域土壤侵蚀风险和生态修复治理等工作提供一定的科学依据。     

甘肃省降雨侵蚀力时空变化特征研究

为了进一步研究甘肃省降雨空间变化整体趋势,探明降雨腐蚀力分布和变化规律。本文利用中国气象数据共享网上的降雨数据资料,对甘肃省降雨侵蚀力进行了分析研究,以2008-2013年和2014-2019年的月降雨量、年平均降雨量为研究对象,经过计算、分析得出各站点降雨侵蚀力。采用月降水量和年降水量侵蚀力模型的计算方法,结合研究区域的降雨数据以及其他的数据资料。运用ArcGIS软件进行普通克里金空间插值运算,得到甘肃省降雨侵蚀力空间分布规律。研究结果显示;在时间分布上,降雨侵蚀力呈现单峰型分布,7月是峰值拐点,超过7月后降雨侵蚀力逐渐下降。全年内1～4月和11～12月两个时间段内降雨侵蚀力较低。在空间分布上,甘肃省东南地区年均降雨侵蚀力一般高于2000 MJ·mm/(hm2·h·a),中部地区年均降雨侵蚀力一般介于150～2000 MJ·mm/(hm2·h·a)之间,西北部地区年均降雨侵蚀力一般小于150MJ·mm/(hm2·h·a)。本文研究结果可为甘肃省农业和生态保护,自然灾害控制等提供借鉴与参考。     

基于特征分析的设计降雨过程分析与计算

设计降雨是工程水文计算的重要内容.为提高设计降雨的客观性及工程水文计算的区域适用性,选取河北省永年站1980—2018年逐小时降雨观测数据为研究数据,在分析其降雨年际、年内分布特征的基础上,以降雨量、降雨峰值、降雨历时、峰值比四个特征作为关键要素,采用以降雨量和降雨历时为变量的排频法,分别对永年站汛期、非汛期的典型降雨过程进行设计和分析.结果表明：永年站近39年降雨过程具有明显的丰平枯交替变化特征;汛期典型降雨过程的降雨量为16.5 mm、降雨峰值为6.2 mm、降雨历时为3 h、雨型为单峰靠后;非汛期典型降雨过程的降雨量为15.9 mm、降雨峰值为2.6 mm、降雨历时为10 h、雨型为单峰居中;汛期设计降雨过程具有历时短、峰值大、变化急且降雨量集中于后部的特点;非汛期设计降雨过程具有历时长、峰值小、变化缓且降雨量主要集中在中后部的特点.不同时期特点迥异的设计降雨过程较好地反映了区域降雨的时程特征,可为城市防洪排涝的计算、科学灌溉制度的制定提供参考.     

海南岛松涛水库流域降雨侵蚀力的时空变化趋势

在海南松涛水库流域及其周边25个雨量站点1960—2015年的逐日降雨数据的基础上,计算了各站的降雨侵蚀力,同时,采用统计和反距离权重等方法分析了该流域降雨侵蚀力的时空变化趋势,结果表明:多年平均降雨侵蚀力的范围为1.27×104~2.19×104MJ·mm/(hm2·h),平均值为1.62×104MJ·mm/(hm2·h),该值与该流域的多年平均降雨量呈极显著相关(相关系数为0.693,P0.01),其空间分布规律与多年平均降雨量基本一致,即从北到南总体上呈先递增后递减的趋势;降雨侵蚀力随纬度的增加而增加,但随经度的增加而减小;在该流域的春、秋、非汛期,降雨侵蚀力的变化趋势均不显著,没有发生显著性突变,而在年、夏季、冬季及汛期,降雨侵蚀力的变化则很显著,其中,非汛期的降雨侵蚀力呈下降趋势,其余时段均呈上升趋势;该流域多数站点的降雨侵蚀力呈上升趋势,老村、牙阜和阜类的多数时段呈显著上升趋势,这些地区面临水土流失的风险较大;在分析年降雨侵蚀力时发现,1970年发生了显著突变;该流域降雨侵蚀力的变化周期为3.5年,震荡周期为5~16年.     

近65年桂林市降雨侵蚀力变化特征与周期演化

采用Sen’s斜率估计法、Mann-Kendal趋势分析法、M-K突变检验法和Morlet小波变换对1951—2015年桂林市降雨侵蚀力进行特征分析、趋势估计、突变检验和周期分析。结果表明:近65年桂林市降雨侵蚀力呈不显著增大趋势,年际变差系数为0. 19,为中等程度变异; 20世纪90年代侵蚀力最强,80年代侵蚀力最小;年降雨侵蚀力自1968年以后呈增大趋势,分别在1968、2002和2015年发生了三次突变;雨季侵蚀力控制着年降雨侵蚀力的趋势;降雨侵蚀力存在34 a、56 a、12 a和3 a左右的周期。     

坡长对红壤侵蚀影响人工降雨模拟研究

为解决南方红壤丘陵区裸坡面水土流失问题,该文采用人工模拟降雨(雨强30—150mm/h)结合试验土槽等方法(坡长分别为1、2、3、4、5m,坡度20°),研究了不同雨强下坡长对红壤侵蚀的影响,并初步探讨了侵蚀增强的临界雨强和设置水土保持措施的合理坡长,结果表明,产沙量随坡长的延长呈增大趋势,二者的关系可用幂函数(R20.80)表示,雨强越大,产沙量增速越快,增量越大.坡长延长相同长度时,产沙量不呈比例增加,初步建议在南方红壤丘陵区裸坡面可每隔4—6m设置水土保持措施,有效缓解坡面水土流失.坡面侵蚀产沙量随着雨强的增大而增加,坡长越长,产沙量随雨强增加速度越快,二者呈幂函数关系(R2=0.99),60mm/h左右是红壤丘陵区侵蚀增强的临界雨强;雨强、坡长与产沙量均呈正相关关系,雨强对裸坡面侵蚀产沙量的影响较坡长大.该研究为南方红壤丘陵区裸坡面水土流失治理提供一定的理论依据.     

湖南省1961-2010年降雨侵蚀力时空变化特征研究

为准确定量评估和认识湖南省区域降雨侵蚀力的时空特征,利用1961～2010年湖南省21个雨量站的逐日降雨数据,采用降雨侵蚀力简易计算模型计算出不同地区的降雨侵蚀力,并通过反距离加权内插方法进行空间插值得到湖南省多年平均降雨侵蚀力的空间分布和年内季节分布,基于变差系数和气候倾向率两个指标分析了降雨侵蚀力的年际变化特征。结果显示：1）湖南省多年平均降雨侵蚀力在5 510.65～12 526.14 MJ?mm/(hm2?h?a)之间变化,具有明显的地域差异性,高大山脉地区的降雨侵蚀力明显高于其他地区。空间分布整体趋势是由西北、东部、南部向中部递减,在西北部、东部和南部边缘较大;侵蚀高值区分布在安化站、南岳站,低值区集中在东北部的南县站和西南部的武冈站;2）季节差异性显著,降雨侵蚀力集中在3-8月,侵蚀高值中心逐月由东南向西北移动,低值中心由西向东移动;3）气候倾向率和变差系数分别在-132.09～499.81 MJ?mm/(hm2?h?a)/10a和0.257～0.403之间变化,降雨侵蚀力年际变化总体上呈现线性增加并有向北转移的趋势,变差系数在空间分布上大致呈南北高南中间低的特点。研究结果可为湖南省的水土保持、农业和生态保护,以及灾害控制等工作提供科学决策依据。     

闽西地区近30年降雨侵蚀力变化分析

利用闽西地区18个气象站30 a的日降雨资料为基础,计算全省的降雨侵蚀力.并采用统计分析、空间分析和M-K突变分析等方法对闽西地区降雨侵蚀力的时空变化特征进行分析.结果表明:从年降雨侵蚀力来看,降雨侵蚀力的年变化呈上升趋势;从季节变化趋势来看,降雨侵蚀力在夏季和冬季呈上升趋势,而春季和秋季降雨侵蚀力呈下降趋势,但降雨侵蚀力上升或者下降均不显著;闽西地区30 a内降雨侵蚀力变化表现为变率突变,R值年际间变化较大,降雨侵蚀力空间分布不均,总体表现为由西北部向东南部递减.     

基于逐时降雨数据的长汀县降雨侵蚀力估算

基于长汀县最优降雨侵蚀力算法∑EI_(60),利用河田站降雨过程数据得到的R_(最优)(∑EI_(60))与该数据经过逐时分割得到的R_(逐时)(∑E_(60)P_(60))进行线性拟合,线性拟合的决定系数达到0.909;再将该拟合方程应用于逐时网格降雨融合数据中,估算县域降雨侵蚀力的空间分布.与常规的简易模型和逐月降雨量进行插值的方法相比,获得精度更高、更加符合实际情况的区域降雨侵蚀力分布,为该地区水土流失监测提供科学依据.     

高寒流域水文模拟与径流水源解析——以雅鲁藏布江帕隆藏布上游流域为例

为深入研究高寒流域河川径流的水源解析,选取雅鲁藏布江帕隆藏布上游流域为研究区,采用月流量、遥感积雪面积数据、实测冰川径流数据等多目标率定方法,改进单一依靠流量数据率定模型的方法,基于SPHY(Spatial Processes in Hydrology)水文模型开展水文模拟及径流组分研究,提高了总体建模质量.结果表明：在率定期和验证期Nash-Sutcliffe效率系数分别为0.95和0.94,模型具有较好的适用性.降雨径流、融雪径流、冰川径流和基流作为径流来源,占总径流的比例分别为10%、25%、45%和20%,冰川径流和融雪径流是最重要的补给来源.月尺度上,冰川径流在7-8月占比最大,融雪径流在4-6月占比最大,降雨径流在各月占比最小.冰川径流占比最高,短期内可提供更多水资源保障社会经济发展,长期而言冰川径流将逐渐减少,造成水资源短缺.因此,当地需提高应对径流变化潜在风险的策略.     

典型强降雨下不同植被类型水土保持特征分析

设置地表径流观测场,观测强降雨下不同植被恢复5年后产流、产沙特征.试验结果表明,苦竹＋牛鞭草植被类型在此次强降雨为106.3mm情况下,产流、产沙量占其全年的15.24%和17.072%,调节降雨和抑制土壤侵蚀的能力最强;农耕地产流、产沙量占其全年的22.05%和31.65%,其中产沙量达其他3种植被类型的4.6-13.3倍,水土保持能力最弱;桦木＋牛鞭草、杂交竹＋牛鞭草植被类型因桦木生长和杂交竹间歇性采伐的原因,水土保持能力居于中等水平;对比农耕地来说,3种植被类型恢复后土壤侵蚀得到了有效控制,但强降雨下地表径流控制程度还较弱,需继续加强对土壤—植被系统的培育.     

黄垒河流域气候与土地利用变化对径流的影响

以山东胶东半岛黄垒河流域为研究区,构建了SWAT分布式水文模型,采用SUFI-2算法进行模型参数敏感性分析、率定与验证研究,对巫山水文站2011—2018年月径流量数据进行模拟,在此基础上设置3类变化情景,定量识别黄垒河流域内气候变化与土地利用变化下的水文响应情况.结果表明:1)SWAT模型在黄垒河径流模拟中具有较好的适用性,模型率定期的R²、E_NS分别为0.74和0.71,验证期R²、E_NS分别为0.69和0.72;2)综合型情景模拟分析得出,气候变化、土地利用变化及二者共同变化均引起流域内年均径流增加,分别使年均径流量增加0.14、0.05、0.19 m³·s^-1,径流量对气候变化比土地利用变化更敏感,径流变化由气候变化主导;3)气候变化情景模拟分析得出,流域内年均径流量与降水变化成正相关,降水增加比降水减少对径流变化作用更显著,气温升高对流量变化有负效应,流量对气温升高比气温降低更敏感;4)极端土地利用情景模拟分析得出,城市扩张情景、耕地保护情景、退...     

野外模拟降雨条件下水土流失与养分流失耦合研究

降水是土壤侵蚀和养分流失的主要驱动力.本文利用野外模拟人工降雨试验,研究不同土地利用类型下水土流失和养分流失.结果表明:林地蓄水保土效果显著,初始产流时间在25m in左右,土壤侵蚀速率仅为裸地的8%.累积径流量和产沙量均与时间呈线性增加,关系为Y=aX-b,径流系数a表现为:裸地>撂荒地>草地>林地.径流和泥沙的迁移导致土壤肥力下降;泥沙结合态是养分流失的主要途径,其养分含量显著高于径流中养分浓度.与裸地的碳、氮和磷养分流失总量相比,撂荒地分别占47.9%、60.8%和46.1%,草地占22.5%、14.4%和17.4%,林地占1.4%、2.8%和2.6%.林地和草地水土保持效果显著,能有效减少养分流失,控制面源污染.     

Changes in overland flow and sediment during simulated rainfall events on cropland in hilly areas of the Sichuan Basin, China

Water and soil loss are the major causes of the land degradation in the hilly area of the Sichuan Basin, China, where purple soil (FAO, Calcaric Regosols) is widely distributed. Little research has been conducted on changes in overland flow and sediment during rain events on sloping cropland in this area. In this study, 45 artificial rainfall events were applied to five runoff plots with slopes of 9%, 18%, 27%, 36%, and 47%, respectively. Results showed that erosion processes on purple soil of sloping cropland are complex, because the sediment concentration changes with time under different situations. According to correlations between runoff discharge and sediment concentration, all erosion events were classified into three types: (1) positive correlation; (2) negative correlation; and (3) no correlation. Positive correlations were dominant, accounting for 60% of all events. Rainfall intensity, slope gradient, and tillage treatment were the main factors that influenced erosion events.     

高速公路边坡水土流失机理与养护管理研究

对重庆市梁忠高速公路填方路基边坡土壤开展室内模拟降雨试验,分析不同降雨强度和坡度条件下坡面产流和产沙的规律;结果表明:在0. 6 mm/min、0. 9 mm/min、1. 2 mm/min降雨强度条件下,起始产流时间随坡度呈减小趋势,当土体坡度一定时,起始产流时间不断减小,地表径流强度随着降雨强度的增大而增大;当降雨强度一定时,土体的起始产流时间随土体坡度增大逐渐减小,从而反映出地表径流强度不断增大;降雨强度对土壤侵蚀的临界坡度有一定影响,但两者具体变化关系需进一步研究。另外,通过高速公路边坡水土流失机理进行了研究,展开了高速公路边坡水土流失主要诱因分析,提出了科学的高边坡的养护管理措施。     

不同降雨条件对江苏高沙土地区水土流失的影响

采用人工模拟降雨法,针对江苏省局部高沙土地区,研究了在不同坡度、雨强及不同植被覆盖条件下扰动高沙土的侵蚀强度和侵蚀特点。结果表明:(1)径流量随坡度的增加而增加;土壤流失量与坡度存在一个临界值;雨强低于80 mm/h时的临界坡度为20°～26.5°;(2)降雨量相等时,径流量随着雨强的增加而增加,入渗量随着雨强的增加而减少;(3)植被覆盖能很大程度地减少径流量和土壤侵蚀量。     

不同降雨强度下滑坡表面冲蚀体积试验

在山区,降雨导致的土壤冲蚀是产生堆积物、改变地貌地形的主要因素。其过程复杂并且受如降雨强度、地表粗糙度等多种因素影响。为研究不同降雨强度条件下降雨对滑坡表面冲蚀的体积指标特性,采用实验室模拟降雨试验平台进行实验,Golden Surfer软件直接读取堆积体体积、3D模拟模型研究降雨与输出数量关系等方法,再现了以体积量直接输出的堆积物与降雨之间的关系。结果表明:降雨过程中,坡体深部土壤体积含水率变化较小,浅层土壤孔隙水压与含水率变化较大;降雨初期,降雨入渗有效提高表层孔隙水压力,地表径流小,带沙能力弱;随降雨时间增加,地表径流强度增加是提高水流冲刷力的主要因素,累计冲蚀堆积体体积随降雨强度增加而增大,但是增速减小,其主要原因是降雨后期,地表形成冲刷沟壑,累计冲蚀堆积体体积受地表粗糙程度限制;通过对降雨时间、降雨强度以及冲蚀堆积体体积进行三维拟合,发现三者幂函数曲线的拟合较好。     

川东丘陵区柏木林水土保持措施径流调控效果对比

川东地区是我国重要的生态功能区。针对该区域由于水土流失导致的柏木林生态服务功能日益下降的现状,通过天然降雨下坡面径流小区降雨径流原位观测试验,对比分析了3种坡面水土保持措施径流调控的效果。研究结果表明：当场降雨在一定阈值内：总雨量9.6-51.0mm,平均雨强3.4-31.9mm.h^-1,随着雨量增大、雨强增强,措施径流小区径流调控能力逐渐增强,对照径流小区的平均径流系数达到了措施径流小区的 1.8倍,措施径流小区平均入渗率达到了对照径流小区平均入渗率的3.6倍。水平阶、垒穴/培土和综合措施最大可消减径流峰值的54%、46%和55%,最大可减少坡面径流总量的59%、39%和38%。中雨时,垒穴/培土措施和综合措施消减径流峰值、减少坡面径流总量的效果优于水平阶;大雨、暴雨时,水平阶优于垒穴/培土措施和综合措施,尤其是短历时、强降雨。综合消减径流峰值、减少径流总量的作用来看,在川东雨季多短历时、暴雨的气候特点下,水平阶能够发挥最优的水土保持效果。     

坡面土壤分散—径流挟沙动力学模型及应用

将坡面土壤侵蚀过程中的受力状态变化分为粘聚态、分散态、挟沙扩散态三种动力结构状态,揭示出土壤分散与径流挟沙的动力学机理;建立降雨、径流、土壤水、入渗、土壤阻力等动力—能量转化方程,进而建立以土壤分散、径流挟沙物理模型为核心的坡面土壤侵蚀动力学模型及参数体系,研发出土壤侵蚀动力学模型基本参数的有效辨识途径与方法.利用陕西...