华北平原区典型下垫面退水过程研究

以位于邯郸永年区的河北工程大学降雨-径流-灌排试验场为依托,进行数场人工模拟降雨试验,分别探讨了华北平原区典型下垫面河道径流、地表径流和各层壤中流出流的退水特征。对各种出流方式对比结果表明, 河道径流和地表径流在降雨停止后迅速消退,且很快退水完毕;壤中流退水往往在地表径流退水的后半程开始,其退水历时最长, 流量最小。影响因子分析表明, 降雨强度对退水流量的影响比较明显地表现在河道径流方面,即随降雨强度的加大,河道径流的退水流量呈幂函数上升趋势;降雨量对各层壤中流总退水流量的影响显著,即随着降雨量的增大,壤中流退水流量呈幂函数增大趋势;降雨历时对各种方式的退水流量影响均不明显。雨强还影响退水流量在总径流量中的分配比例,河道径流、地表径流、壤中流1和和壤中流2出流的退水流量分别占总流量的0.72%、8.6%、1.71%和0.19%,退水流量占总流量的12.31%。当雨强小于2mm/min时,随着雨强的增大地表径流退水流量所占比例呈直线增加趋势,但当雨强增加到2mm/min以上之后,地表径流退水流量所占比例反而下降了;随着雨强的增加,壤中流总退水流量所占比例呈对数函数逐渐下降的趋势。计算结果表明, 该区退水常数可以分河道径流、地表径流退水和壤中流退水2类, 其数次降雨平均值分别为 0.85 和 0.95。这一结果为进一步研究水文过程乃至流域尺度的退水过程提供了借鉴。     

邯郸东部典型平原区的径流退水过程模拟研究

以位于邯郸永年区的河北工程大学降雨-径流-灌排试验场为依托,进行数场人工模拟降雨试验;分别探讨了邯郸东部典型平原区河道径流、地表径流和各层壤中流出流的退水特征。对各种出流方式对比结果表明,河道径流和地表径流在降雨停止后迅速消退;且很快退水完毕。壤中流退水往往在地表径流退水的后半程开始,其退水历时最长、流量最小。影响因子分析表明,降雨强度对退水流量的影响比较明显地表现在河道径流方面,即随降雨强度的加大,河道径流的退水流量呈幂函数上升趋势;降雨量对各层壤中流总退水流量的影响显著;即随着降雨量的增大,壤中流退水流量呈幂函数增大趋势;降雨历时对各种方式的退水流量影响均不明显。雨强还影响退水流量在总径流量中的分配比例,河道径流、地表径流、壤中流1和壤中流2出流的退水流量分别占总流量的0.72%、8.6%、1.71%和0.19%,退水流量占总流量的12.31%。当雨强小于2 mm/min时,随着雨强的增大,地表径流退水流量所占比例呈直线增加趋势;但当雨强增加到2 mm/min以上之后,地表径流退水流量所占比例反而下降了;随着雨强的增加,壤中流总退水流量所占比例呈对数函数逐渐下降的趋势。计算结果表明,该区退水常数可以分河道径流、地表径流退水和壤中流退水2类,其数次降雨平均值分别为0.85和0.95。这一结果为进一步研究水文过程乃至流域尺度的退水过程提供了借鉴。     

汤河流域降水径流变化趋势分析

基于汤河1970—2014年的降水、径流量数据,利用滑动平均、相关分析、累积距平及M-K突变检验法,对近45a间的降水量、径流量的变化趋势以及两者间的关系进行了分析.结果表明:(1)在年际尺度上,1970—2014年降水与径流均呈不显著下降趋势,年降水量减少速率为11.48mm/(10a),年径流量减少速率为45.27亿m~3/(10a);降水径流突变年份均发生于1976年;在年内尺度上,流域夏季降水量占全年63.48%,年均降水不均匀系数为0.43,多年来有不显著升高趋势,年均径流不均匀系数为0.36,多年来有不显著降低趋势.(2)多年来,年降水量、年径流量显著相关;在年内,夏季降水与径流相关性最大,且径流与降水的相关存在延迟性.(3)空间上,流域多年平均降水量在春、秋和冬季由北到南减少,夏季由北到南增多.径流与降水变化紧密相连,同时人类活动对径流调控起到了一定作用.     

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.     

生活用雨水集流系统设计计算方法初探

生活用雨水集流系统设计计算的任务，就是确定最佳的集流场面积和贮水窖容积，即满足生活供水需求的集流场面积和贮水窖容积的最小值．定义以最大降雨期初日为初日，以次年最大降雨期初日的前一天为终日的时期为计算周期年，取与频率为P＝75％的水平年相应的特征水文年为基本计算年份．根据逐日降水资料，统计出有效降雨(日降水量≥5mm)的降雨期及其降水量和间雨期及其持续日数，确定最大降雨期及其降雨量和最大间雨期及其日数．人均日需水指标与最大间雨期日数的乘积即为最佳贮水窖容积．以最大间雨期为界，将全年最大降雨期和最大间雨期之外的时期分为第一时期和第二时期．根据降雨期及其降水量和间雨期及其持续日数，以不同的方法分别计算第一时期、第二时期和最大降雨期对应的集流场面积，并分3种情况确定最佳集流场面积．     

近20年来黄土高原蒸散发变化规律及其驱动因素

由于气候变化与人类活动的影响，黄土高原蒸散发(evapotranspiration)及其组分发生了显著变化，进而影响了流域水文过程及其水资源可持续利用。该文基于多元数据融合，采用变化趋势分析和多元回归残差分析等方法，分析了2001—2020年黄土高原蒸散发及其组分的变化特征，以及其对气候变化和人类活动的响应机理。结果表明，2001—2020年黄土高原蒸散发年均增长2.869 4 mm(R²=0.384 6),影响其变化的因子主要有非植被下垫面、饱和水汽压差和降雨，贡献率分别为23.47%、21.31%和12.22%;植被蒸腾呈增长趋势，且占比增加，年均增长3.716 5 mm(R²=0.527 1),影响其变化的因子主要有非植被下垫面、饱和水汽压差和植被，贡献率分别为22.13%、19.43%和15.86%;截留蒸发也呈增长趋势，年均增长0.354 mm(R²=0.694 6),且占比增加，影响其变化的因子主要有非植被下垫面、植被和饱和水汽压差，贡献率分别为22.24%、13.85%和12.47%;土壤蒸发呈下降趋势，年...     

甘肃陇中安家沟小流域日降水格局

利用1981-2009年生长季日降水资料,对陇中黄土高原安家沟小流域日降水格局及脉动特征进行研究.结果表明:生长季年均降水量为271.56 mm,年际变异系数为29.14%.降水事件以≤5 mm的降水为主,占全年降水事件的44.55%;≥10 mm的降水频率很低,但对年降水的贡献大,占降水总量的64.87%.0～10d降水间隔期(无降水日)所占比例最大,为年无降水期的87.03%;>10d降水间隔期呈增加趋势.近30年来,≤5 mm/d的降水呈下降趋势,而≥10 mm/d的降水略有上升,年内总降水日数与降水量均呈下降趋势.     

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。     

赣江流域径流模拟分析研究

为了分析赣江流域径流对1980-2013年以来土地利用变化的响应以及气候变化对其的影响,以外洲水文站控制的流域范围为研究对象,建立SWAT模型,对赣江流域径流进行模拟研究分析。研究结果表明:1)SWAT模型对赣江流域模拟精度较高,其中Ens均大于0. 84,R2均大于0. 85,模拟效果较好; 2)不同土地利用情境下模拟的赣江流域月径流略有变化; 1980-2000年,月径流变化率最大为1. 16%,最小为0. 41%; 2000-2015年,月径流变化率最大为0. 17%,最小为0. 01%; 1980-2015年,月径流变化率最大为1. 33%,最小为0. 42%。总体来说,3个时期的变化率均在1. 5%以内; 3)降水量与气温对流域径流影响较大,其中降水量与径流呈正相关性,气温与径流呈负相关性,且在夏季,径流对温度敏感性最大。     

气候变化对我国华南沿海地区水资源的影响——以南流江流域为例

为研究气候变化对我国华南沿海地区的水资源的影响,以南流江流域作为研究对象,应用具有物理机制的分布式水文模型SWAT对流域径流进行模拟。以常乐站1970~1994年月径流数据对模型进行率定,以1995~2013年月径流数据进行验证,基于南流江流域气候变化预估成果设置20种未来气候情景,模拟不同气候变化条件下的流域水文过程,计算不同情景下南流江流域径流及蒸散发的变化,分析气候变化条件下的水资源响应程度。结果表明:月径流模拟值与实测过程线总体拟合程度很好(R20.85,Ens0.8),SWAT模型在南流江流域具有较好适用性;降水是影响南流江流域径流变化的主要气候因子,而影响蒸散变化的主要气候因子是气温。降水不变时,气温每上升1℃,年均蒸散发量增加9.1 mm,年均径流量减少9.2 mm;气温不变时,降水量每增加10%,年均蒸散发量增加5.1 mm,年均径流量增加159.3 mm。预计到本世纪中叶,南流江流域年均径流变化幅度为-29.6%~27.6%,到本世纪末的变化幅度为-30.5%~26.7%,这将对南流江流域带来一系列的问题与挑战。     

坡度与雨强对磷和稀土元素径流输出的影响研究

通过系列室内人工降雨模拟试验,观察了不同坡度(5°、10°、15°、20°、25°)和不同降雨强度(43mm/h、83mm/h、115mm/h)组合条件下,3种外源稀土元素Nd、Ce、La和磷素随土槽坡面径流输出的特征.结果表明,92%以上的外源稀土元素和磷素都是以径流颗粒物形式输出,且3种外源稀土元素与磷素随径流输出的总量均呈极显著的相关性;在不同雨强下,外源稀土元素和磷素随径流流失总量与坡度呈二次抛物线型关系,即随坡度增大而增大,但土槽坡度增加到一定程度时存在转折点,临界坡度的变化范围为22—26°.     

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。     

云南省秋季降水强度时空演变特征及其对降水量影响分析

本文选取云南省1979-2016年125个气象台站秋季逐日降水量资料,利用Mann-Kendall趋势分析和突变检验方法,研究了秋季降水量降水强度趋势变化规律,发现年均降水量及小雨、中雨、大雨等级雨强大部分站点呈下降趋势,少数站点呈上升趋势;暴雨等级降水强度差异较大;年均雨强在较多站点存在显著性突变.应用经验正交函数(EOF)分解方法分析了秋季降水时空分布特征,从第一、二模态发现多年平均降水量从南向北逐渐减少,主要特征是大范围区域降水具有一致性,其次为滇中及以东以南与滇西及滇西北地区反向变化空间分布型态,这与云南省过去几十年天气状况及极端降水现象相符合.而后,分析了降水强度和降水日数对降水量的影响程度及其差异性.以雨强贡献大于雨日贡献为正,发现对于多年小雨、中雨、大雨等级,全局为负且具有一致性.年均降水量主要表现为西南、西北、东南地区为正,滇中及东部东北地区为负.至于暴雨,两者贡献值百分比差异明显且幅度较大,东北为负,西南为正,由东北向西南递增.可以认为雨量等级越大,降水强度对降水量影响越大.本研究在云南省降水研究中具有重要的现实意义.     

固原市原州区近60 a降水变化特征分析

以固原市原州区1957—2016年的降水资料为基础,采用线性回归、M-K(Mann-Kendall)检验、累积距平曲线和滑动t检验的方法对原州区近60 a的年际和年内各时段的降水量进行变化趋势和突变分析。原州区多年年均降水量为439.6 mm,汛期和夏季降水量占比较大,分别达到72.8%和57%;冬季降水变差系数最大,最不稳定。通过线性回归法和M-K趋势检验法对降水量进行趋势分析:年、汛期和夏季降水量均呈下降趋势,下降速率分别为0.17、0.91、0.69 mm/a;春、秋、冬三季降水量呈上升趋势,上升速率分别为0.21、0.03、0.29 mm/a;除冬季外,其他各时段的趋势变化均未通过0.05的显著性检验。运用M-K突变检验、累积距平曲线和滑动t检验对各时段降雨的突变年份进行综合分析,年降水和汛期、秋季降水突变点相近,春、夏和汛期均在1991年发生突变,冬季降水在1979年有较为显著的突变。     

黄河流域河口镇至龙门区间的径流可再生性变化及其影响因素

径流可再生过程是从降雨到径流形成、径流入海、水分蒸发、水汽输送到大陆并再度形成降雨的整个循环过程,其中心环节是从降雨到径流的转化.从这一思路出发,文中提出用降水到天然径流的转化率来定量表达径流的可再生性.研究发现,黄河中游河口镇至龙门区间的径流可再生性指标有减小的趋势,与此同时,年降水量减少,年平均气温升高,流域内水土保持措施面积增大.径流可再生性指标与各项水土保持面积之间存在负相关关系,与年均气温之间有负相关关系,在10年尺度上与年降水量之间有正相关关系.水土保持措施的实施增加了蒸发和蒸腾作用,气温的升高也增加了蒸发,因而导致了河龙区间径流可再生性指标的降低.     

坡长对离石黄土坡面径流含沙量影响的模拟降雨研究

采用室内人工模拟降雨试验方法,探讨了离石黄土陡坡面降雨条件下坡长对径流含沙量的影响,并初步分析得出不同雨强范围内布设水土保持措施的临界坡长.结果表明,径流含沙量随坡长的延长呈波动变化趋势,且随雨强增大,含沙量达到峰值的临界坡长有所减小(雨强≤60mm/h时临界坡长为4m,雨强60mm/h时为3m);坡长每延长相同长度,含沙量增量不相等且无明显变化规律;坡长1~5m时含沙量随雨强的增大整体呈增加趋势,但在60~80mm/h雨强时增幅最小,坡长2m和4m时增量甚至为负值,建议雨强大于60mm/h时需重点监测,以减少坡面水土流失;雨强与含沙量呈正相关关系,其与径流含沙量的相关性较坡长大(偏相关系数分别为0.810、0.383),坡长、雨强与含沙量的关系可用线性方程描述(R~2=0.68).     

安徽大别山区天然降雨对典型植被水土流失影响研究

基于霍山县水土保持试验站3个径流小区2013—2018年的连续观测数据,分析水土流失月际、年际变化特征,定量探讨不同植被类型（茶树、红芋、桑树）下各降雨（次降雨、降雨等级、降雨雨型）特征指标对坡耕地水土流失的影响．结果表明:1）4和7月为一年中水土流失高峰期;2013—2018年水土流失量变化趋势均表现为先迅速下降,后趋于稳定,到2018年出现上升．2）各降雨因子对于水土流失贡献度由大到小依次为降雨量（P）、降雨侵蚀力（R）、30 min雨强（I₃₀）、降雨历时（t）、60 min雨强（I₆₀）、平均雨强（I）．降雨量是影响产沙量的最重要因素;降雨侵蚀力对乔木和灌木产流影响最大．3）中雨和大雨年际变率最大,大暴雨场次少,但造成的水土流失情况最严重;Ⅰ型降雨是安徽大别山区主要的降雨类型,Ⅲ型降雨场次最少,但水土流失量远高于其他3种雨型,Ⅳ型降雨对水土流失影响最小．      

黄河中游龙潼区间水沙变化特征及其对降水和人类活动的响应

为实现黄河中游水土保持效益评价和生态环境政策调整，以1957～2019年龙潼区间降水、径流、输沙和遥感数据为基础，运用累积距平法和双累积曲线等方法，分析了降水和植被指数变化与水沙之间的关系.结果表明：龙潼区间降水量随时间变化呈不明显减小趋势，而径流量和输沙量随时间变化却呈显著减小趋势.径流在1985年发生了由丰到枯的突变，输沙在1985年和2002年发生了由丰到枯的突变.归一化植被指数(NDVI)呈现恢复态势，年均NDVI指数上升1.7%,空间上NDVI指数呈波动增加趋势，区间流域的南部地区植被覆盖度最佳.与基准期A(1957～1985年)相比，B时期(1986～2019年)降水对径流的贡献率为26.21%,而人类活动对径流的贡献率为73.79%.与基准期A(1957～1985年)相比，B时期(1986～2019年)和C时期(2003～2019年)降水对输沙的贡献分别为22.80%和11.73%,而人类活动对输沙的贡献率为分别为77.20%和88.27%.     

太湖流域土地利用变化对径流的影响研究

选取太湖流域作为研究区,利用2001和2010年的MODIS土地利用数据,以及1991—2012年降雨资料,采用L-THIA(Long-Term Hydrological Impact Assessment)模型对流域近年来的径流过程进行模拟,探讨土地利用变化对径流的影响.结果表明:从2001年到2010年,耕地面积由59.3%减少到57.7%;草地面积由8.9%减少到7.3%;裸地/荒地面积由0.5%增加到1.7%;滩涂面积由1.4%增加到2.5%.在2001年土地利用条件下,模型模拟的1991—2012年均径流量为6.03×109 m3;而在2010年土地利用条件下,年均径流量为6.66×109 m3,径流变化主要由裸地/荒地以及滩涂两种土地利用类型变化引起且由土地利用变化引起的年均径流量增加了9.4%.     

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.