罗玉沟流域典型暴雨洪水及其产沙特性

以罗玉沟流域实测水文泥沙数据和洪水调查资料为基础,分析几场造成极强烈侵蚀的典型特大暴雨的雨、洪、沙特性。结果表明：典型暴雨面雨量离差系数为0．15—0．74,不均匀系数为0．37—0．90,极端降雨比值系数为1．3-188．8,暴雨中心最大10min、最大30min和最大60min降雨量分别占次降雨总量的19％-29％、35％-73％和60％-100％;次暴雨洪量超过年径流量的30％,径流系数0．20—0．49,洪峰流量模数为4．07—9．34m^3／（s·km^2）,洪水总历时6—96h,上涨历时15—80min;次洪输沙量超过年输沙量的60％,次洪输沙模数为0．71-1．40万m^3／km^2,最大含沙量高达774kg／m^3,且沙峰多超前于洪峰10—20min,沙量过程线的消退明显滞后于流量过程线,最大含沙量出现时的流量较最大流量偏小40％-50％;历次暴雨的雨、洪、沙特性差异主要受暴雨时空分布特征和下垫面条件控制,水土保持措施具有明显的滞洪减沙效应。     

MIKE耦合模型模拟淤地坝对小流域暴雨洪水过程的影响

为科学认识淤地坝建设对黄土高原小流域暴雨洪水过程的影响,该文通过分布式水文模型MIKE SHE和一维水动力模型MIKE 11耦合模拟了不同坝型组合和坝系级联方式下的小流域暴雨洪水过程,研究表明:1)淤地坝系建成后会使小流域洪水的洪峰和洪水总量明显减少,其中骨干坝减幅最小,中型坝次之,小型坝减幅最大;串联、并联、混联3种坝系级联方式均使洪峰流量和洪水总量明显减小,其中混联坝系减幅最大,并联坝系次之,串联坝系最小。2)淤地坝建设改变了洪水历时,其中骨干坝和中型坝增加了洪水历时,而小型坝缩短洪水历时。3)沟道连通性指数与洪峰流量、洪水总量均有很好的相关关系,淤地坝建设明显降低了沟道连通性,通过改变沟道连通性调控了小流域的暴雨洪水过程。可为黄土高原淤地坝安全运行提供科学依据。     

黄土高塬沟壑区小流域暴雨侵蚀特征分析

基于黄河水利委员会西峰水土保持科学试验站历史实测降雨、径流、泥沙数据，分析水土保持治理对A、B两种暴雨(A类型以降雨时间不超过24 h的短历时强降雨形式出现，B类型以降雨时间超过24 h的连阴雨形式出现，下同)条件下小流域侵蚀特征的影响，结果表明：(1)研究区2005—2021年共出现暴雨事件13次，其中A类型暴雨占暴雨总次数的61.5%,B类型暴雨占暴雨总次数的38.5%,出现大暴雨2次，无特大暴雨出现；(2)在A、B两种类型暴雨条件下，水土保持治理小流域产流时间均值比非治理小流域延后17.97%和17.26%,涨水过程所用时间多109.72%和21.36%,非治理小流域退水过程所用时间均值分别比治理小流域多84.25%和1.21%,洪水总量均值为治理小流域的3.06倍和3.39倍，径流深分别为治理小流域的2.75倍和3.06倍，洪峰流量分别为治理小流域的1.95倍和2.09倍；(3)在A类型暴雨条件下，治理小流域产沙量峰值出现时间较非治理小流域滞后15.09 min,但输沙率峰值出现时间较非治理小流域提前10.33 min,在B类型暴雨条件下，治理小流域产沙量峰值出现时间及输沙率峰...     

“23·7”京津冀地区暴雨洪水与土壤侵蚀调查——以河北省邢台市临城县为例

[目的] 开展“23·7”(20230729—0801)京津冀地区暴雨洪水过程及水土保持调查工作,分析小流域的暴雨洪水过程以及暴雨所造成的土壤侵蚀状况,为水土保持决策提供科学支撑。 [方法] 采用野外调查的方法对河北省临城县皇迷东沟和梁家庄西沟开展洪痕测量调查并计算洪峰流量模数,分析暴雨洪水对小流域造成的侵蚀危害。 [结果] ①该次降雨持续时间长、雨强大。梁家庄西沟和皇迷东沟流域累计雨量分别达到1 008.5和613.6 mm。 ②按洪痕法调查推算了洪峰流量,皇迷东沟、梁家庄西沟小流域洪峰流量模数为10.80和36.07 m³/(s·km²)。坡度和水土保持措施是影响洪峰流量的主要因素。较大的坡度会使洪峰流量变大,而完善的水土保持措施可以起到有效的削峰作用。 ③调查小流域位于泜河流域上游,是该次暴雨中心和洪水的主要产流区,小流域洪峰流量模数大于下游水文站洪峰流量模数。 ④梁家庄西沟的侵蚀情况比皇迷东沟严重,主要原因是皇迷东沟的果园、梯田和谷坊的面积比例大于梁家庄西沟,皇迷东沟的平均坡度小于梁家庄西沟且梁家庄雨量站的降雨量峰值持续时间更长。 [结论] 良好的水土保持措施可以有效减少洪峰流量以及侵蚀现象的发生。实施水土保持措施是必要且有效的。应该进一步完善梯田、台地谷坊的建设。     

台风“利奇马”暴雨引发的流域产流产沙特征——以山东省临朐县为例

为了明确极端暴雨下不同尺度流域的产流产沙特征,为应对极端暴雨事件提供技术支撑。基于2019年9号台风“利奇马”导致的暴雨洪水事件,采用暴雨中心的辛庄控制站和弥河干流黄山水文站的水文数据,分析了本次暴雨中两个不同尺度流域的径流、泥沙总量及过程特征。结果表明:2019年8月10—17日,辛庄观测站次洪水径流总量为123万m³,实测洪峰为40.96 m³/s,洪水泥沙总量为4600 t,产沙模数为1285 t/km²。黄山水文站实测洪峰流量为2210 m³/s,是自1988年建站以来的最大流量,重现期为33.3年一遇。黄山水文站输沙量为36.23万t,输沙模数为966 t/km²。本次暴雨洪水的输沙量是多年平均输沙量(19.50万t)的1.65倍,与2018年夏季汛期洪水泥沙过程的水沙关系曲线相关性较好。综上,基于水沙关系的黄山水文站流域场次洪水输沙量预测方法是准确的,说明在极端暴雨事件中采用历史洪水泥沙关系预测输沙量是可行的。     

太湖流域丘陵地区暴雨条件下农田氮素随地表径流迁移特征

通过流量和水质的同步监测,在流域尺度上研究了暴雨对农田氮素随地表径流迁移的影响。结果表明,次降雨量介于69.85～110.8 mm及降雨历时持续7.5 h以上的暴雨过程,流域出口处径流过程线一般呈单峰形态,径流峰值滞后于最大降雨强度,但滞后时间受降雨条件影响存在较大差异;流域3次暴雨事件的综合径流系数达0.305;总氮迁移量介于651.5～858.4 g·hm^-2,其中硝氮与氨氮是氮素迁移的主要类型,平均输出负荷分别为303.7和270.0 g·hm^-2,占总氮的41.9%和37.2%,亚硝态氮迁移量最小,仅占总氮的3.3%;溶解态氮是氮素迁移的主要形态,其迁移量介于579.1～582.2 g·hm^-2,与悬浮态氮输出比为3.2∶1。氨氮以悬浮态迁移为主,但受施肥状况影响较大。     

岚河流域产沙模型研究

利用岚河流域的降雨径流资料，分析了该流域的降雨特性及产沙规律，确定了影响流域产沙的主要因子。建立了以lh平均雨强IA(mm／h)、次降雨量P(mm)、流域出口断面洪峰流量Qm(m^3／s)为因子的产沙模型。     

极端暴雨下小流域洪峰对植被和梯田的响应——以山东临朐台风“利奇马”暴雨为例

全球气候变化背景下,极端暴雨事件出现频率增加,研究小流域洪峰形成机理对暴雨洪水预测与防灾减灾具有重要意义。基于2019年9号台风"利奇马"在山东省潍坊市临朐县造成的特大暴雨事件,选取暴雨中心附近的17个小流域,综合应用野外调查、遥感解译等方法,研究了小流域洪峰强度和敏感性对植被和梯田的响应特征。结果表明:该暴雨事件中,小流域洪峰流量为2.36～56.50 m~3/s,洪峰模数为8.00～48.89 m~3/(s·km~2),洪水指数介于3.61～4.55。在相似降雨条件下,洪峰模数、洪水指数与坡耕地比例呈显著的正相关关系(p0.05),洪峰模数与林草地和梯田比例呈显著的负相关关系(p0.05),洪水指数与林草地和梯田比例呈一定的负相关关系。植被和梯田对洪峰影响的有效性随着次降雨量的增大,呈现先增加后降低的非线性特征;在极端暴雨条件下,调查流域对洪水的敏感性属于"Average"水平;增加林草地、梯田等土地类型的面积可提高小流域对极端暴雨的应对能力。     

极端降雨对晋西黄土区农地流域泥沙连通性的影响

[目的]研究极端降雨事件对小流域坡沟系统泥沙连通性的影响,进而为流域综合治理与灾后重建提供理论依据。[方法]以地处黄土残塬区的晋西吉县蔡家川农地小流域为研究区,采用无人机与遥感影像对2021年10月山西极端降雨事件前后坡沟系统进行航测与实地调查,分析极端降雨前后的景观格局变化,量化坡沟系统泥沙连通性,识别滑坡点位空间分布与地形特征,评价流域内典型工程措施对极端降雨的响应。[结果]农地流域此次降雨历时84 h,累计降雨量160.4 mm,降雨强度1.9 mm/h,降雨频率0.16%,为百年一遇的极端暴雨。暴雨后流域斑块数量增加,景观形状指数增大,蔓延度指数减小,香农多样性指数减小。暴雨前流域内泥沙连通性分布不均,暴雨后泥沙连通性增大。暴雨后滑坡位点泥沙连通性减小,滑坡多发生在0°～10°和40°～50°的条件下,所占比例分别为29.11%和17.74%。[结论]极端暴雨事件诱发的滑坡影响了泥沙连通性,根据泥沙连通性空间变化可识别水土流失位点,能够用于评估典型水土保持工程措施对极端降雨的响应,研究结果可为流域综合治理及极端降雨事件发生后开展生态恢复提供支撑。     

大兴安岭地区森林小流域河川径流特征

选取大兴安岭北部3个典型森林小流域设置观测断面,安装Onset HOBO U20-001-04水位记录器实时记录水位变化,利用LS45-2型旋杯式流速仪定期测定流速,研究河川径流特征。研究表明:3个流域径流深大小排序为小北沟(162.60mm)老沟林场(58.97mm)圣诞村(34.23mm),径流深与流域内落叶松所占比例密切相关,同时也与流域面积大小相一致。3个流域径流对小雨和中雨的响应不明显,对大雨和暴雨的响应显著。降大雨和暴雨时,圣诞村河和小北沟流量的起涨时间、骤涨时长和增长幅度都十分相近,但小北沟的洪峰径流模数却是圣诞村的10.70倍和13.08倍,说明流域面积是流域产流能力和调节径流能力的重要影响因素。相比之下,老沟河流量骤涨时间最短,暴雨时仅4.5h,流量增长幅度却最大,大雨时洪峰流量与起涨流量之差高达1.97倍,这是由于该流域存在采金迹地,削弱了流域对降雨的拦蓄能力,使得强降雨来临时,洪水的形成过程加快,流量也大幅增加。当降雨量相近时,降雨强度主要影响流量的起涨时间和骤涨时长,而径流量的增长幅度则与降雨历时和土壤、枯枝落叶层的饱和程度密切相关。     

沂蒙山区不同强降雨下土壤的氮素流失特征分析

为探讨不同自然强降雨氮素流失特征,实地观测沂蒙山区孟良崮小流域2010年汛期的降雨与径流过程,选取暴雨(汛期首场强降雨)、大雨(土壤水分相对饱和强降雨)和大暴雨(年最大雨强降雨)3场不同典型强降雨,分析降雨径流及氮素流失特征。结果表明,在首场暴雨条件下,除颗粒态氮外,其他形态氮含量在整个降雨过程中均呈现增加趋势;在大雨过程中,总氮含量在径流峰值前达到峰值,溶解态氮和硝态氮含量在径流峰值后达到峰值,并趋于稳定;在大暴雨条件下,总氮和颗粒态氮含量在径流峰值前浓度陡增到最大后迅速降低。总氮与颗粒态氮的流量加权质量浓度表现为大雨<暴雨<大暴雨,溶解态氮流失浓度百分比介于49.9265%～85.292%,且硝态氮在溶解态氮中占主导地位。不同形态氮和泥沙的平均流失率随着降雨强度的增强而增加,均表现为大暴雨>暴雨>大雨。该研究为沂蒙山区小流域水环境保护和非点源污染治理提供依据。     

佳芦河流域特大暴雨洪水对下垫面治理的响应

根据实测水文资料,从下垫面治理入手,对佳芦河流域“2012-7-27”暴雨洪水进行了实地调查和成因分析。采用回归分析方法分析了流域洪水泥沙关系和汛期降雨产流关系及其变化,采用“指标法”计算了流域水土保持措施减洪减沙量,并分析了水土保持措施减沙能力和植被措施对流域洪水泥沙的削减作用。结果表明:（1）“2012-7-27”暴雨的雨量、雨强和笼罩面积都很大,但洪峰流量、最大含沙量、洪水量和洪水输沙量却明显减小;流域汛期降雨产流关系具有明显的分区特征,以场次洪水对应的面平均雨量为参数,可以分为暴雨区、大雨区和一般降雨区等3个区。（2）流域水土保持措施削洪减沙作用十分明显。“2012-7-27”暴雨中水土保持措施减洪减沙效益分别达到26.8%和38.3%,其中坝地减洪减沙所占比例最大,分别为71.0%和51.9%,林草等植被措施（包括封禁治理）减洪减沙所占比例其次,梯田减洪减沙所占比例位居第三。（3）植被措施对流域洪水泥沙削减作用显著,但梯田、林地减沙能力均未达到其最大减沙能力,抵御暴雨洪水的空间仍然很大,草地减沙能力约为其最大减沙能力的1.8倍,需要继续加大植被措施建设力度。同时,在流域治理中要继续加大治沟骨干工程建设力度,大力实施“坡改梯”工程。     

淮北平原农田暴雨径流过程的尺度效应

基于1997-2007年汛期11场暴雨径流观测数据,对比淮北平原不同集水面积(1 600 m2、6 hm2、和1.36 km2)尺度下的农田暴雨产流过程差异,并分析其主要影响因素,探索农田暴雨径流过程尺度效应。结果表明,相同次暴雨下小尺度单位面积上的洪峰流量明显高于大尺度和中尺度,而径流深小于后两者,引起该差异的主要因素可能在于小尺度下缺乏地下水出流条件且植被截留能力相对较强。中尺度和大尺度间的暴雨径流过程相似,但中尺度下的径流深和单位面积洪峰流量都大于大尺度,大尺度径流场对径流的滞蓄能力相对较强可能是其主要原因。     

北京地区不同设计暴雨强度下凹式绿地的减流效果

[目的]研究不同汇水面积的周边外来雨水径流,计算绿地产流过程的动态径流系数以及对径流的削减率。[方法]采用人工模拟的下凹式绿地,模拟绿地的不同暴雨强度。[结果](1)30%下凹式绿地面积比基本可以拦蓄3年,5年一遇暴雨,稳定后径流系数在0.30以下;(2)下凹式绿地面积比为20%时,雨水口高8cm和5cm时对3年,5年一遇暴雨产生的径流削减率均在40%以上,稳定后的径流系数均在0.90以上,且两种雨水口高度下的削减率差异不明显,相比之下5cm雨水口高度设计较8cm更为合理;(3)绿地的产流速率变化过程曲线呈"几"字形,汇水面积越大、暴雨强度越大,产流速率稳定时的峰值就越大,产流历时也越长。[结论]下凹式绿地对暴雨条件下产生的径流有很好的削减作用,其所占面积比越大,削减效果越好。     

黄丘一区小流域洪水输沙特性研究

<正> 长期的土壤侵蚀,把黄丘一区地表切割成千沟万壑的形态,坡陡流急,干沟沟底比降1％～3％,支毛沟比降更大。一遇暴雨洪水,当汇集坡面来水来沙后,沟岸侧蚀、沟底下切、沟头前进严重,形成沟道网络的高含沙水流,其含沙量500～1000kg/m~3,最高可达1700kg/m~3。由于含沙量大,水流容重和粘滞性增加,紊动减弱,成为非牛顿二相流,具有流变性质。本文根据绥德水保站及有关站(所)的实测资料和研究成果,对黄丘一区小流域洪水输沙特性作一分析。     

场次暴雨条件下濂水流域水沙关系探究

为探究场次暴雨条件下流域的水沙关系,该研究以赣南濂水流域为对象,基于1965—2020年的水文气象数据和土地利用数据,运用聚类分析、判别分析和Spearman相关分析等,在场次暴雨条件下,分析不同洪水类型、不同时段下的水沙特征及水沙关系,并对水沙滞回关系进行探究。结果表明：流域120场暴雨洪水划分为3种类型,发生频率由高到低依次为：Ⅲ型（短历时、小径流、低洪峰）、Ⅰ型（长历时、中径流、中洪峰）、Ⅱ型（中历时、大径流、高洪峰）。整个研究期划分的5个时段中,1996-2005年、2006-2020年的输沙特征值增幅较大,且单位径流的输沙能力大幅上升。不同洪水类型下的各水沙环路曲线比例差异较大;在不同时段下,逆时针型、“8”字型曲线分别在1996-2005年、2006-2020年的比例最高分别为4.30%、55.6%,这与流域内果园大面积开发导致的沙源位置及数量的改变有着密切关系。研究成果可为流域的水沙管理及调控提供科学依据。     

特大暴雨条件下小流域沟道的泥沙连通性及其影响因素——以陕西省子洲县为例

[目的]研究特大暴雨条件下小流域沟道泥沙输移路径、泥沙连通程度及其影响因素,旨在探讨水库溃坝的原因,为沟道防洪措施的布设提供依据。[方法]以陕西省子洲县"7·26"暴雨条件下小流域沟道泥沙连通情况为例,选取面积相近、形状相异的清水沟和蛇家沟小流域,对沟道泥沙淤积情况进行现场调查,同时将沟道分为坝地沟段和自然沟段,选取流域面积与形状系数、沟道比降,以及淤地坝的类型与分布进行对比分析两个小流域沟道泥沙连通性的差异。[结果]在此次特大暴雨条件下,清水沟和蛇家沟的淤地坝大都呈现打开状态,由上游到下游清水沟泥沙连通性呈现较强的增长趋势,蛇家沟泥沙连通性则呈现先增长后减弱的趋势。整体上清水沟的泥沙连通性比蛇家沟的强,且清水沟流域的土壤侵蚀也较为严重。串联和混联坝系以及修建有卧管、竖井和排水渠的淤地坝防洪能力更强。[结论]流域面积、流域形状和沟道比降均影响着沟道泥沙的连通性,而淤地坝类型及分布是影响沟道泥沙连通性的主导因子。