国外有关气候变化对水土流失影响的研究

在过去的一个世纪里 ,降雨量发生了变化 ,在本世纪中 ,可能会继续变化。这些变化对径流、土壤侵蚀和保护规划具有显著的影响。美、英、巴西等国学者对此进行了广泛的研究。其中美国的Pruski等对降雨和侵蚀、径流间关系进行了较深入的研究。Pruski等为了掌握每年的平均降雨天数的改变和某一特定日的降雨量和降雨强度的改变对径流和侵蚀的影响规律 ,建立了一个计算机模型进行模拟研究。水蚀预测模型 (WEPP)用来模拟 3个地区在 3种土壤、3种坡地和 4种种植体系条件下的侵蚀量。年降雨量通过下列方案改变 10 %或 2 0 %:(Ⅰ )每年降雨天数的改变。 (Ⅱ )日降雨量或降雨强度的改变。 (Ⅲ )上述两种方案相结合。结果表明 ,平均年降雨量改变 1%,3种方案中径流和土壤流失量分别改变 1 2 8%、2 5 0 %、1 97%和 0 85 %、2 38%、1 6 6 %。将土壤流失结果与RUSLE计算结果相比较 ,第三种方案最符合实际情况。     

基于不同模型的黄河中游降雨侵蚀力时空变化分析

[目的] 基于不同模型探究黄河中游地区降雨侵蚀力的时空演变特征,为该地区水土流失危害评估、水土保持措施规划提供参考依据。[方法] 采用黄河中游1981—2020年日降雨量数据集,基于两种降雨侵蚀力模型探究了降雨和降雨侵蚀性的时空变化特征。 [结果] 黄河中游年均降雨量为349.90～699.90 mm,空间上自东南向西北呈波浪形递减趋势,时间上呈多峰状不显著的波动上升趋势特征,存在2 a主周期变化特征。黄河中游两种模型的降雨侵蚀力年际变化趋势特征和周期性相似,但降雨量越大的地区,两模型估算的降雨侵蚀力结果相差越大。谢云模型估算的降雨侵蚀力结果与降雨量相对更拟合。黄河中游年均降雨侵蚀力为767.00～3 003.40 MJ·mm/(hm²·h),具有高度月度集中性,集中于7—8月,呈单峰型。 [结论] 黄河中游年均降雨侵蚀力具有显著的垂直空间差异,且在地形和地貌影响下空间差异会发生变化,高海拔地区的变化系数通常高于低海拔地区。在东南部秦岭山区和关中平原等地区,随海拔升高,降雨侵蚀力迅速减少,在西北部黄土高原区,随海拔升高而逐渐增加。因此在黄河中游降雨侵蚀性增加的地区,应采取适当措施,减少土壤侵蚀的潜在风险,确保区域生态安全的可持续发展。     

1960-2017年重庆市不同量级降雨侵蚀力R值的时空变化特征

降雨是引起土壤侵蚀的主要动力之一,探究不同量级降雨侵蚀力的时空变化特征,以期为重庆市水土流失防治提供参考。选取1960—2017年重庆市及周边42个站点24 h降雨数据,按雨量等级表将其划分为不同量级降雨,利用简易模型计算R值,应用气候倾向率、变异系数、普通Kriging插值分析重庆市各量级降雨侵蚀力的时空演变特征。结果表明:(1)研究期内重庆市年均R值为5 751.55(MJ·mm)/(hm²·h·a),变异系数为0.19,属中等变异;(2)不同量级降雨侵蚀力对年均R值的贡献率为大雨(34.82%)＞暴雨(30.53%)＞中雨(23.93%)＞大暴雨(10.53%),其中大暴雨侵蚀力的气候倾向率最大,对年降雨侵蚀力的上升贡献率最高;(3)降雨侵蚀力年内分配极度不均,54.19%集中分布在夏季,仅有0.91%分布在冬季;(4)年均降雨侵蚀力和各量级降雨侵蚀力空间分布呈东高西低的格局。通过对重庆市不同量级降雨侵蚀力的分析,明确了发生土壤侵蚀可能性较高的时期和地区,为因地制宜制定水土保持措施提供参考。     

1901—2016年黄土高原降雨侵蚀力时空变化

为了研究横跨20世纪的百年尺度黄土高原降雨侵蚀力时空变化,该文首先验证了CHELSAcrust数据集的精度,并基于该数据集估算了黄土高原1901—2016年逐月降雨侵蚀力,最后分析了降雨侵蚀力的时空变化特征。结果表明:(1)CHELSAcrust数据集精度较高(Nash=0.79; R²=0.82),满足本文分析需求;(2)1901—2016年黄土高原年均降雨侵蚀力东南高、西北低,各地理分区降雨侵蚀力中,土石山区>河谷平原区>丘陵沟壑区>高原沟壑区>沙地沙漠区>农灌区。降雨侵蚀力显著变化区域集中于黄土高原中部地区,非显著变化区域分布在边缘地区;(3)1901—2016年黄土高原降雨侵蚀力变化不显著且无明显突变点,可划分为1901—1930年、1930—1980年和1980—2016年3个阶段;(4)黄土高原地区降雨侵蚀力变化存在周期性规律,2.62 a变化周期最显著,且变化周期与气候要素的波动周期基本一致。结果显示1901—2016年黄土高原降雨侵蚀力变化并不显著且存在周期性规律,其空间分布存在明显差异。     

1980-2013年闽西地区降雨侵蚀力时空变化特征

闽西地区是福建省土壤侵蚀重点防治区,为研究闽西地区降雨侵蚀力的时空分布格局,根据1980-2013年闽西地区9个站点的逐日降雨数据,利用日雨量模型来计算降雨侵蚀力,采用线性回归、气候倾向率、Mann-Kendall检验和反距离加权插值法(IDW)等方法对区域降雨侵蚀力的时空变化进行分析.结果表明:1)闽西地区多年平均降雨侵蚀力为9 504 MJ·mm/(hm2·h),与降雨量呈极显著正相关(P＜0.o1);2)空间上西高东低,与降雨量分布规律基本一致;3)降雨侵蚀力的年内分布主要集中在3-8月,占到全年的80.12％;4)1980-2013年期间研究区降雨量呈微下降趋势,而整体上降雨侵蚀力呈略微增加趋势,但未达到显著水平(P＞0.05),其中其在夏季呈现上升趋势,而在春秋冬3季呈现下降趋势;5)34年内降雨侵蚀力分别在1995和2002年发生突变.该研究可为该区域土壤侵蚀危险性评估和土壤侵蚀治理工作提供依据.     

BP神经网络在降雨侵蚀力预测预报中的应用研究

降雨侵蚀力反映由降雨引起土壤侵蚀的潜在能力,是建立通用土壤流失方程USLE的最基本因子之一。由于降雨侵蚀力计算过程中所需资料较难收集,给其计算增加了难度。运用BP神经网络方法对降雨侵蚀力与地理之间的关系进行研究,建立降雨侵蚀力BP神经网络模型。对福建省46个地域的降雨侵蚀力进行研究,结果表明:所建立的降雨侵蚀力BP神经网络模型对模拟预测福建不同地域的降雨侵蚀力,平均模拟精度为96.81%,平均预测精度为95.68%,达到了较为理想的效果。这不仅为降雨侵蚀力的预测预报提供了科学依据,而且也为BP神经网络在水土保持研究中的应用开辟了新的思路。     

渭河流域降雨侵蚀力时空分布特征

[目的]揭示渭河流域降雨侵蚀力的时空变化特征,为区域水土保持规划提供依据。[方法]根据渭河流域及其周边范围30个气象站点1957—2014年逐日降雨资料,采用章文波日降雨量侵蚀模型计算各站点的降雨侵蚀力,分析其空间分布规律和年内分布特征。[结果]渭河流域多年平均降雨侵蚀力值分布范围为806.25~3 510.81 MJ·mm/(hm2·h),平均值1 798.97 MJ·mm/(hm2·h),与多年平均侵蚀性降雨的空间分布基本一致,总体呈现西北低东南高的趋势。渭河流域降雨侵蚀力年内变化呈单峰型,主要集中在7—9月,占全年降雨侵蚀力的63.91%。北部黄土高原地区和关中平原发生水土流失的时期集中在7—9月,而秦岭北麓地区5—10月均有可能发生较大的水土流域,侵蚀风险由西北向东南递增。流域降雨侵蚀力年际波动较大,年际变率Cv值在34%~56%之间,整体而言,流域西北部地区的降雨侵蚀力年际变化幅度大于东南部地区。除洛川、长武、环县、平凉4个站点降雨侵蚀力在研究时段内有所增大外,其余地区降雨侵蚀侵蚀力呈不同速率的减小趋势。[结论]渭河流域降雨侵蚀力时空分布差异显著,尽管流域降雨侵蚀力呈减弱趋势,由于流域地处黄土高原,水土保持与水源涵养工作仍需高度重视。     

浙江省降雨侵蚀力时空分布规律分析

以全省508个雨量站点的长系列逐日降雨资料,利用基于日降雨信息的月降雨侵蚀力模型,估算了浙江省的降雨侵蚀力,分析了其时空分布规律.结果表明:浙江省降雨侵蚀力总体趋势是自北向南递增;降雨侵蚀力年内分配主要集中在4-9月,占年均降雨侵蚀力的77.7 %,根据年降雨侵蚀力的季节分配特征,可以将浙江省划分为3个类型区;降雨侵蚀力的年际变化在空间上东南沿海及海岛地区明显高于其他地区.     

降雨侵蚀力简易算法地区适用性的初步探讨c

 为寻求一种计算简便、地域适用性强的降雨侵蚀力计算方法,利用河南省鲁山县和北京市延庆县2地392次降雨过程,采用经典算法计算其次降雨侵蚀力,分年统计得到研究地各年的年降雨侵蚀力值。以此为基准值,对卜兆宏建立的年降雨侵蚀力计算模型在2地的适用性进行分析评价,同时对目前几类侵蚀力模型的优缺点进行讨论。结果显示:新算法结果与经典值存在高度的一致性,一致率高达90.1%,模型有效系数为0.98,相对误差为0.03。表明该年降雨侵蚀力模型具有较强的地域推广性,且计算简便,在我国的类似地区具有推广应用价值。     

嘉陵江流域降雨侵蚀力时空变化分析

降雨侵蚀力是降雨引起土壤侵蚀的潜在能力,对预测土壤侵蚀量具有重要意义。对嘉陵江流域12个气象站的日降雨量资料,利用章文波日降雨侵蚀力模型估算流域的降雨侵蚀力。结果表明:嘉陵江流域降雨侵蚀力的空间变异与降雨量的空间分布趋势基本一致,由东南向西北递减,变化于800～9 000MJ.mm/(hm2.h.a)之间;流域内降雨侵蚀力年际变率Cv在0.346～0.493之间,除平武站呈显著减少外并无显著变化趋势;年内降雨侵蚀力随季节变化,夏秋季降雨侵蚀力较大,冬春季降雨侵蚀力较小。降雨侵蚀力年内集中度高,6—9月份的降雨侵蚀力占全年降雨侵蚀力的80%以上。近50a降雨侵蚀力存在35a,21a的主周期变化,且对应不同的丰枯状态。研究结果表明,虽然年降雨侵蚀力无明显变化,但年内却相对集中于夏秋两季,因此仍要做好汛期的水土流失等灾害的防治。     

陕西省降雨和风蚀气候侵蚀力时空分布特征

[目的]研究陕西省不同区域降雨侵蚀力和风蚀气候侵蚀力的时空分布特征、突变特征和周期特性等,为陕西水土流失防治和生态建设提供科学依据。[方法]利用陕西省96个气象站1981—2020年气象观测资料计算了全省降雨侵蚀力和风蚀气候侵蚀力,采用气候趋势分析、空间插值、M-K检验、小波分析等方法,分析了陕西省风蚀、水蚀气候侵蚀力时空分布特征、突变和周期特征等。[结果](1)全省1981—2020年降雨侵蚀力为2 719.6 MJ·mm/(hm²·h),空间差异性较大,呈现南高北低的空间分布。陕西省风蚀气候侵蚀力为3.18,呈现北高南低的空间分布特征。(2)近40年陕西省降雨侵蚀力年际波动较大,呈现微弱上升趋势,但未通过显著性检验。全省降雨侵蚀力经历了先减小后增大的变化趋势,目前处于降雨侵蚀较大的年代。陕西省风蚀气候侵蚀力年际波动较大,但无显著变化趋势。风蚀气候侵蚀力近40年先增强后减弱,大部分地区风蚀气候侵蚀力在20世纪90年代最强,目前处于最弱的年代。(3)降雨侵蚀力主要以6—9月较大,最大值出现在7月,风蚀气候侵蚀力则以冬春两季较大,4月最大,二者具有明显的非同步性。(...     

长江流域降雨侵蚀力时空变化及成因分析

基于1961－2017年均一化逐日降水资料，采用线性回归及Mann-kendall 显著性检验、Spearman秩偏相关、广义极值分布等方法对长江流域年降雨侵蚀力及侵蚀性的降雨特征时空分布特点、变化趋势和成因、10年一遇次降雨侵蚀力极端变化进行分析，并从总体趋势和极端变化角度综合探讨导致土壤水蚀加剧的气候危险性格局，为长江流域生态环境保护、可持续发展及制定针对性精细化水土保护措施和流域治理提供参考。结果表明：1）1961－2017年，长江流域年降雨侵蚀力和年侵蚀性的降雨量、降雨日数、雨强变化速率增加，雨强增加趋势明显；2）流域和大部分分区年降雨侵蚀力增加主要受年侵蚀性降雨量和雨强增加变化的影响，多数分区因雨强的显著增加起主导作用；3）71.6%的站点年降雨侵蚀力变化速率增加，10年一遇次降雨侵蚀力1961－2017年相对1961－1990年时段增加的站点比例为61.2%；4）1961－2017年年降雨侵蚀力增加趋势和/或10年一遇次降雨侵蚀力后一时段增加，均可能造成土壤水蚀加剧的危险，长江流域水蚀气候危险性增加的站点范围广，比例多达81.5%，对水土流失预防和治理十分不利。     

渭河流域降雨侵蚀力时空变化研究

降雨侵蚀力是反映流域降雨侵蚀能力的重要指标。基于渭河流域及周边地区25站56年的日降雨量,分析了流域降雨侵蚀力及其时空变化。结果表明:渭河流域降雨侵蚀力与降雨量的空间分布趋势基本一致,由东南向西北递减,变化范围为1 000~3 600 MJ·mm/(hm~2·h·a);降雨侵蚀力在年内呈单峰型分布,8月最大,1月最小,但6—9月占年侵蚀力的70%左右;渭河流域各站降雨侵蚀力年际差异显著;降雨侵蚀力年际变率为0.40~0.54,尤其20世纪80年代以来随机波动大且表现出一定减小趋势,但整体并无显著增加或减少趋势。     

大同市降雨侵蚀力时间变化特征分析

 为适时地采取侵蚀的预防措施,采用基于日降雨量的半月降雨侵蚀力计算方法、气候趋势系数法、降雨集聚指数法等,对大同市年降雨侵蚀力的变化特征、年内降雨侵蚀力变化特征进行分析。结果显示:大同市年降雨侵蚀力具有周期波动特征,趋势系数显示大同市区每10年降雨侵蚀力上升21.8MJ.mm.hm-2.h-1,其他县区每10年降雨侵蚀力具有不同程度的减少趋势。年内分析结果显示,大同市降雨侵蚀力主要分布在6—9月,集聚指数介于20.85～23.67之间,均大于均匀分布时8.3的水平。     

不同降雨侵蚀力模型在江苏省的比较研究

 研究降雨侵蚀力时空分布特征,准确评估降雨对土壤侵蚀的潜在作用,对土壤流失的预报、水土保持规划等具有积极的意义。利用江苏省2001—2006年260个站点的自记降雨资料和3个降雨侵蚀力模型,对降雨侵蚀力进行不同计算方法的模拟对比,并对江苏省降雨侵蚀力的空间分布进行研究。结果表明:雨量降雨强度模型相对于经典算法的动能降雨强度模型,模拟精度达91.56%,在江苏地区具有一定的适用性;建立的简易雨量模型,数据获取更加便捷,与雨量降雨强度模型相比较,模拟精度达92.81%,在江苏省有一定的推广性;江苏省的降雨侵蚀力空间分布不均匀,具有明显的高值和低值区,R值在年际间变化较大,2003年最大达372.15MJ.mm/(hm2.h.a),2004年最小为168.98 MJ.mm/(hm2.h.a);在江苏省北部和西南地区,特别是连云港等降雨侵蚀力较高城市,应特别加强水土流失的预防和监测。     

丹东地区降雨侵蚀力(R值)的时空分布规律分析

降雨是引起土壤侵蚀的主要动力因素，而降雨侵蚀力是引起土壤侵蚀的主要动力因子，对于降雨侵蚀力时空分布规律的定量研究是进行土壤侵蚀预报的基础。以丹东地区41个雨量站1990～2000年逐月降雨资料，依据有关降雨侵蚀力的计算方法，估算丹东不同地区的降雨侵蚀力，并在AreiMo软件支持下对所得结果进行时空分布规律的分析。结果表明：（1）在空间分布上，丹东地区多年年均降雨侵蚀力总体趋势是由南向北递增。（2）降雨侵蚀力的月分布情况与降雨量的月分布情况大致相一致，且月R值的年内变化显著。（3）年R值的年际变化在空间分布上大致呈南北高，中间低的特点。     

赣北第四纪红壤坡地降雨侵蚀力的计算与分析

 降雨侵蚀力是建立土壤侵蚀预报模型的基础。为探讨赣北第四纪红壤坡地降雨侵蚀力的最佳组合形式、时间变异特征及其简易估算方法,通过赣北典型的第四纪红壤坡地区2001—2005年的实测资料,对各种降雨参数的单因子、复合因子与土壤流失量进行统计分析,对降雨侵蚀力的时间变异特征进行初步探讨,并对降雨侵蚀力和降雨量进行相关分析。结果表明:∑EI30可作为试验区降雨侵蚀力的最佳组合形式;降雨侵蚀力年际分布不均匀,年内分配主要集中在4—9月(占91.66%),总体上降雨侵蚀力与降雨量的年际和月际变化基本一致;次降雨的降雨侵蚀力与降雨量之间的相关系数为0.838,达到极显著水平。据此可建立基于降雨量的降雨侵蚀力简易模型,对无降雨过程资料地区的降雨侵蚀力计算具有参考价值。     

1822号“山竹”台风对广东省降雨侵蚀力的影响

[目的]探讨台风强降雨对降雨侵蚀力的影响,为土壤侵蚀的预测预防与治理提供一定的依据。[方法]利用2018年"山竹"台风登陆广东省带来的强降雨,以小时降雨侵蚀力模型为基础,计算"山竹"台风期间广东省降雨侵蚀力及时空分布。[结果]①广东省降雨侵蚀力与台风路径相关,在2018年9月15日粤东地区降雨侵蚀力最大,而16日与17日在粤西地区的降雨侵蚀最大;②山竹台风期间,广东省降雨侵蚀力呈现以阳春市为中心,向两侧降低,特别是在粤北和粤东地区的降雨侵蚀力最低;③降雨量大的站点,降雨侵蚀力也较大,但并不是一一对应的关系,雨强与降雨动能也是影响降雨侵蚀力的重要因素。[结论]台风带来的强降雨影响广东省15—17日降雨侵蚀力分布,台风移动路径决定降雨侵蚀力的大小。     

浙江红壤区降雨侵蚀力季节分布与日雨量模型研究

利用兰溪水保站的自记与常规雨量资料对降雨侵蚀力 R的季节分布进行了分析 ,并建立了一个降雨侵蚀力的日降雨量模型。结果表明 ,该地区降雨侵蚀力呈明显的单峰型季节分布 ,主要集中在 3～ 9月 ,其 R值占全年R值的累计百分比为 94 .5 % ,高峰期在 6月份 ,其 R值占全年 R值的 2 8.2 %。降雨侵蚀力的日雨量模型为 :Rj=0 .0 0 4 3 [1 4 8.13 sin(π/12 ( j- 1) ) ]ΣNk=1 P1 .0 9k 。本模型利用日降雨量计算降雨侵蚀力 ,有效系数为 0 .89,R值季节分布的预测值与实际值的平均偏差为 1.2 %。与国内现有模型相比 ,本模型能够较好地描述 R值的季节分布。     

基于重心模型的西南山区降雨侵蚀力年内变化分析

降雨-植被耦合特征是决定土壤侵蚀的关键性要素,研究降雨侵蚀力的年内变化特征对于揭示不同区域降雨-植被的耦合特征、判定土壤侵蚀的危险期具有重要意义。该文利用中国西南山区439个气象站、水文站的逐日降雨量资料,估算了每个台站逐月降雨侵蚀力,并应用重心模型分析了西南山区降雨侵蚀力的年内变化特征。研究结果表明:西南山区春、夏、秋、季四季降雨侵蚀力变化明显,夏季最高,冬季最低。各季节的降雨侵蚀力空间分布与降水量相似,都表现出东南向西北逐渐递减的趋势。降雨侵蚀力年内分配曲线主要有"单峰型"和"双峰型"2种,绝大多数地区降雨侵蚀力年内分配曲线是"单峰型",峰值出现在6月、7月或8月份,青藏高原区域降雨侵蚀力年内分配曲线是"双峰型",有6月和9月2个峰值。从东南部向西北部,降雨侵蚀力峰值出现的月份不断推后。西南山区降雨侵蚀力重心年内先向北迁移,然后向南迁移,形成一个循环,这展示了季风气候影响下的西南山区降雨侵蚀力年内变化特征。