黄土高原降雨雨滴动能的分布律

降雨强度、雨滴速度、雨滴动能等参量与土壤侵蚀关系密切。根据BestA．C．提出的雨滴直径分布函数，从理论上导出了符合黄土高原实际情况的雨滴动能分布密度和分布函数，它们都符合不同参数的韦伯分布。不同雨型、雨强条件下的雨滴速度和降雨总动能的理论计算值与前人的实测值吻合较好，表明韦伯分布的确可用于描述雨滴动能分布，其参数确定也是恰当的。因此可直接由降雨强度和雨型决定的雨滴动能分布经积分得出降雨总动能，而无须通过经验回归模型(通常存在地域差异)求取降雨总动能。     

坡度、雨强对塿土入渗特征的影响研究

利用室内人工降雨试验研究降雨强度和坡度对塿土水分入渗状况的影响及其作用机理,并用数学方法对土壤入渗率与累积入渗量随时间变化过程进行数学模拟。试验结果表明:雨强对降雨入渗率及累积入渗量有显著影响。雨强在20~90 mm h-1之间,雨强越大,塿土初始入渗率越高,达到稳定的时间越短,土壤的稳定入渗率由于主要受制于土壤特性,因而各降雨强度间差异不显著;累积入渗量变化表现为随降雨强度增大而减少;坡度对土壤入渗率及累积入渗量基本无影响。运用数学模型对土壤入渗率及累积入渗量的变化过程进行模拟,结果表明,Kostiakov经验模型与自回归移动平均模型(ARIMA)两种模型均可用于模拟土壤入渗性能的变化过程,拟合精度均较高。     

黄土高原北部水蚀风蚀交错带沟壑地形的降雨反应特性

为揭示黄土高原水蚀风蚀交错带沟壑地形的降雨反应特性,选取该区具有典型水文及气象特征的六道沟流域作为研究区域,基于对所选沟道的沟顶及沟底2005-2009年雨季同期观测降雨数据(38次集中降雨事件)的分析,揭示沟壑地形对降雨反应的特性;通过对典型降雨—径流事件的分析,分别推求长历时低强度降雨以及短历时高强度降雨条件下降雨强度与产流的关系.结果表明:沟顶单次降雨事件的降雨量,3,5,10 min最大雨强及平均雨强均是沟底对应值的1.3倍以上;沟顶单次降雨事件降雨量的3,5,10min雨强各序列标准差均大于沟底对应序列的值;沟顶与沟底的降雨量序列,各时间间隔的最大、平均雨强序列均存在着较高的正相关性,相关系数在0.9以上;表层土壤在饱和及不饱和条件下,产流的必要条件分别是5 min平均降雨强度达到0.12,0.52 mm/min.     

中国降雨侵蚀力R值的计算与分布（I）

对中国降雨侵蚀力Ｒ值的计算与分布进行了系统研究。主要内容包括Ｒ指标的确定；次降雨Ｒ失真、Ｒ值以及多年平均Ｒ值的简易计算方法；我国不同地区年Ｒ值的月分布、次分布、频率分布和年际变化特征，以及Ｒ值的雨量、雨强分布特征；对我国１４０多个重点站的Ｒ值进行了计算；在分析我国降雨侵蚀力Ｒ值区域分布特征的基础上，编制了中国降雨侵蚀力等值线图，进行了降雨侵蚀力分区。     

基于降雨强度-历时的安徽省黄山市滑坡分组阈值研究

[目的]对安徽省黄山市降雨型滑坡的降雨强度—历时阈值进行研究,拟为黄山市各区县精细化滑坡预警提供技术支持。[方法]以黄山市2004—2019年历史滑坡点及其对应的降雨数据为研究样本,基于经验性阈值Caine模型,通过比较滑坡前有效降雨量的方式确定诱发滑坡降雨历时,建立各区县降雨强度—历时(I-D)阈值曲线。考虑到I-D曲线在灾害预警中的实用性,以歙县滑坡点为例,将该县诱发滑坡的降雨事件按照气象预报的雨强标准分为小中雨组、大雨组和暴雨及以上组。根据雨强的分组情况建立歙县复合型降雨I-D阈值。[结果]黄山市降雨型滑坡多由中长历时降雨诱发,复合型I-D阈值更能体现各雨况对滑坡的诱发作用,此阈值可直接使用气象预报的降雨对滑坡进行预警。[结论]I-D阈值具有强烈的区域适用性,依据气象预报对降雨强度分组的滑坡复合型降雨阈值曲线,可使用气象预报的降雨数据进行区域滑坡预警。     

黄土高原北部水蚀风蚀交错带坡面降雨分析

为探明黄土高原北部水蚀风蚀交错带的降雨特点,进而为该地区开展土壤侵蚀、开发利用降雨及地表径流的研究提供科学依据,该文对黄土高原六道沟流域5 a （2006－2010年）雨季的坡面降雨进行了分析。采用Box Car Pro 4.3软件对降雨数据在时间轴上进行分割,分割时间间隔分别为3、5、10 min和1 h,分析了六道沟流域雨季的坡面雨强、降雨历时及降雨量的分布。结果表明,3、5、10 min和1 h时间间隔的最大雨强分别为2.2、2.08、1.68和0.7 mm/min,各时间间隔 5 a内雨季所有降雨历时的平均雨强分别为0.12、0.09、0.06和0.03 mm/min。随着单位时间间隔的增加平均降雨强度降低,各时间间隔的小雨强发生概率远高于大雨强发生概率。3 min时间间隔雨强大于1 mm/min、5 min时间间隔雨强大于1 mm/min、10 min时间间隔雨强大于0.8 mm/min以及1 h时间间隔雨强大于0.4 mm/min发生的概率分别为0.4%、0.2%、0.2%和0.1%。降雨历时小于30 min的降雨事件占总降雨事件的近50%;降雨历时在2 h以上的降雨事件约占总降雨事件的23%,其中降雨历时大于12 h的降雨事件只占总降雨事件的2.6%。降雨量小于等于1 mm 的降雨事件占年均雨季降雨事件的近50%,但其总降雨量不足年均降雨量的7%;降雨量大于20 mm的降雨事件年均5次,其降雨量占年均雨量超过20%。研究结果在一定程度上揭示了黄土高原北部水蚀风蚀交错带的坡面降雨特征。     

黄土区草地坡面片流阻力系数试验研究

阻力系数是坡面流水动力学参数之一,是反映坡面流水力学特性的重要特征值。通过室内人工模拟降雨试验,研究了不同雨强(0.7,1.0,1.5,2.0,2.5mm/min)和坡度(7°,10°,15°,20°,25°)下,黄土区草地坡面片流阻力系数随雨强和坡度的变化特征。结果表明:(1)不同雨强和坡度下,草地坡面片流阻力系数随降雨历时的变化均呈先波动减小,后逐渐趋于稳定的趋势,且变化过程均可用二次多项式进行描述,相关性显著,决定系数0.5以上。(2)草地坡面片流阻力系数随雨强的增加而逐渐增大,可用指数方程描述,决定系数0.8以上;而片流阻力系数随坡度的增加而减小,可用对数方程描述,决定系数0.6以上。(3)草地坡面次降雨平均片流阻力系数对雨强及坡度的综合响应关系可用二元指数函数描述,决定系数0.923,且雨强对草地坡面片流平均阻力系数的影响大于坡度对阻力系数的影响。研究结果为草地坡面水流动力学特性及草地植被的阻流机制提供参考和理论基础,对于深刻认识黄土区草地坡面侵蚀动力和生态建设具有重要意义。     

黄土地区主要树种的林冠降雨特征分析

在人工降雨条件下,采用色斑法对黄土地区4个主要树种幼树进行林冠降雨观测。结合AutoCAD、Excel数据处理软件,在0．1mm径级下分析不同树种的林冠降雨特性,并对比研究林外降雨和不同树种的林下降雨动能。结果表明：1）不同树种林冠降雨雨谱基本不受空旷地降雨强度影响;2）用正态分布函数和类卡方分布函数对林冠降雨雨谱描述和分析容易失真,应寻求更好的数学形式对林冠降雨雨谱进行表达;3）林冠降雨雨滴直径—体积分布密度图是双峰曲线,表明Best函数同样未能对林冠降雨大雨滴作出准确描述,而利用多项式函数直接表达累积体积效果更好;4）不同树种单位水体（1L）的林冠降雨动能大小为侧柏（28．18J）〉油松（26．74J）〉元宝枫（25．75J）〉刺槐（20．07J）,此结论也为在充分降雨条件下判断植被冠层是否增加了降雨动能提供了可比条件。     

黄土坡面土壤侵蚀动态变化过程试验研究

采用人工模拟降雨试验的方法对黄土坡面土壤侵蚀动态变化过程进行了研究.(1)不同雨强条件下,土壤侵蚀强度随降雨过程的动态变化趋势基本一致,整体皆随降雨历时的增长而递增,并皆可用对数线性组合方程很好地描述.开始降雨后的15 min和35 min是侵蚀强度随降雨过程变化的转折点;(2)不同坡度条件下,土壤侵蚀强度皆随雨强的增大而迅速增大,变化趋势基本一致,可用线性方程很好地描述;(3)不同雨强条件下,土壤侵蚀强度随坡度的增加表现为先增大后减小的趋势,可用对数线性组合方程很好地描述,25°左右是侵蚀强度发生变化的临界坡度;(4)不同雨强条件下,土壤侵蚀强度随坡长的增加整体表现为先增大后减小的趋势,可用对数线性组合方程很好地描述,坡长80 cm左右是侵蚀强度发生变化的转折点;(5)土壤侵蚀强度随雨强、坡度、坡长的动态变化可用三元线性方程描述,雨强对土壤侵蚀的影响远超过坡度与坡长,且坡度与侵蚀强度的关系较坡长为密切.     

基于混合分布的轮式装载机半轴载荷谱编制

为进一步得到反映非道路车辆实际作业工况的载荷谱,该文针对传统编制方法中单分布难以实现载荷多峰分布的拟合问题,提出了基于混合分布的载荷谱编制方法。采集轮式装载机载荷数据,按"V"型作业模式分成6作业段,雨流计数后得到均、幅值载荷数据,以混合分布函数和单分布函数作为函数拟合模型并进行参数估计。结果表明:空载前进、铲掘、满载后退、卸料以及空载倒退段的均、幅值混合分布估计效果优于对应的单分布,且均值混合分布函数的决定系数比对应单分布函数的决定系数分别大32%、2.3%、25.1%、40.1%和160.8%,幅值混合分布函数的决定系数比对应单分布函数的决定系数分别大8.3%、6.7%、1.4%、6.2%和1.2%;满载前进段均值混合分布的拟合效果优于对应单分布的拟合效果。利用拟合效果较优的分布进行频次外推和合成得到二维载荷谱,有助于编制出反映装载机半轴实际受载工况的一维载荷谱,为半轴疲劳分析提供数据参考。     

多源强降雨灾情可信度智能判别方法

真实的灾情信息是有效防范和减轻强降雨灾害损失的重要参考。本研究以过程降雨强度（R）为指标,构建1984-2020年河北省县级多源气象灾情与致灾过程相匹配的强降雨灾害事件库。经过人工质控,获得真实灾情信息2305组,伪灾情信息263组。采用相关分析法确定与灾害发生程度（灾度）显著相关的降雨关键特征因子,基于单类支持向量机和十折交叉检验法,随机抽取10次样本,建立强降雨灾情气象因子致灾判别模型,并进行检验优化,以探索智能化、易用性的多源强降雨灾情可信度智能判别方法。结果表明：（1）与灾度显著相关的降雨关键特征因子共计11个,分别为最大降雨量、最小降雨量、过程平均降雨量、日均降雨量、平均小时雨强、1h最大雨量、3h最大雨量、6h最大雨量、12h最大雨量、24h最大雨量及前10日降雨总量,均通过了0.01水平显著性检验。（2）采用11个因子建立10个致灾判别模型（M1-M10）,依据真实灾情判别准确率确定最优模型为M9,其证真率为96.4%,证伪率为67.6%,表明该模型对灾情真伪判定较为片面,应进一步优化。（3）通过自相关检验,以最大降雨量、平均小时雨强、1h最大雨量及前10日降雨总量4个因...     

赣江上游平江流域近30年不同量级降雨时空分布特征

为研究全球气候变暖影响下的赣江上游平江流域不同量级降雨时空分布特征,基于1989—2018年逐小时降雨数据,运用Mann-Kendall趋势检验法、Morlet小波分析等方法对不同量级降雨在年、季、月、时尺度上进行了分析。结果表明:(1)近30年来,小、中、大、暴雨占年雨量的比率分别为18.64%,29.76%,29.70%,21.90%,降雨集中在春、夏季,小、中、大、暴雨峰值分别出现在3月、4月、6月、6月,百年一遇暴雨量为175.5 mm;(2)空间分布特征:暴雨在各尺度上多为“南低北高”,小雨、大雨总体表现为“西低东高”,中雨随机性较强,在各尺度上差异较大;(3)年小雨、年中雨量呈下降趋势,年大雨、年暴雨量呈上升趋势,2月、11月中雨量分别通过α=0.05及0.01显著性检验分别表现为下降、上升趋势;(4)小时降雨量在09:00至次日06:00随时间变化递增,其与降雨侵蚀力在空间分布上均表现出自东北向中南递减而后向西南递增的特点,其雨带在空间上随时间的推移表现出自中部向两侧扩散的特征;(5)年降雨量受中、大雨量的影响第一、二主周期表现为26～27 a,7～8 a,受暴雨量的第一主周期影响第三主周期表现为4～5 a。综上,不同量级降雨时空分布不均,具有朝极端降水发展的趋势,未来应更加注意5—6月流域北部由暴雨带引发的洪涝灾害。     

塔克拉玛干沙漠腹地降雨特征分析

[目的]探究塔克拉玛干沙漠腹地降雨特征,为该区生态环境建设提供支持。[方法]利用塔中气象站2005—2014年4—10月的逐小时降水量资料,通过对雨强、降水量、雨日等综合分析塔中地区近10a降雨特征。[结果]研究区逐小时降水量和降水频次在时次分布上具有较好的一致性,23:00至翌日8:00时为高值区,17:00到22:00为低值区;1h雨强(用R1表示),降水频次最多是R1≤0.5mm的降水,占总频次的64.5%,其次是0.6mm≤R1≤1.5mm,但从对降水的贡献率来看0.6mm≤R1≤1.5mm的贡献率最高,占总降水量的26.4%,其次是R1≥4.6mm;不同量级降水过程(用R表示),0.1mm≤R≤2mm的降水过程发生频次最多,R≥6.1mm降水过程对降水量贡献率最大,占总降水量的52.6%;夜间为降水的易发时段;R≥6.1mm的降水过程主要集中在5—7月,尤其多发生在6月,且有1/2发生在前半夜;5h以下的降水占了降水总数的85.5%。[结论]研究区的降水主要以短时夜雨为主,近年来≥6.1mm雨日呈增加且稳定趋势,因此沙漠地区有出现大降水的可能性。     

长期野外监测红壤裸露坡地侵蚀性降雨分布及产沙分析

侵蚀性降雨及其侵蚀泥沙分布特征研究是掌握土壤侵蚀规律的基础,同时也可为水土保持综合治理提供理论依据。研究选择红壤裸地坡面径流小区为研究对象,利用实际观测法收集到2001-2016年的565次长序列侵蚀性降雨及其径流泥沙资料,运用数理统计方法分析侵蚀性降雨及其泥沙的发生频率和强度的分布特征,在此基础上分析降雨类型对侵蚀产沙的影响。研究结果表明,研究区侵蚀性降雨量占总降雨量的87.82%,主要分布在降雨量为25 mm以上和降雨强度5mm/h以下的降雨事件。次降雨侵蚀强度小于100t/km~2的侵蚀次数占总次数的76.81%,而其侵蚀总量只占总量的7.28%;侵蚀强度大于500t/km~2的降雨侵蚀次数只占总次数的6.36%,但其侵蚀泥沙量可占总量的60.96%,次降雨侵蚀产沙量分布极为不均。降雨量25～100mm且平均雨强小于20mm/h的降雨类型造成研究区土壤侵蚀量最大。次降雨量100 mm和降雨强度20 mm/h可作为红壤裸露坡地水土流失防御的设计暴雨特征值。研究结果有助于揭示红壤坡地次降雨侵蚀规律和水土保持措施布设。     

降雨因子对缙云山地区典型森林植被类型地表径流的影响

根据2004-2006年在缙云山地区的定位观测数据,分析降雨因子与针阔混交林、常绿阔叶林、楠竹林和灌丛4种典型森林植被类型地表径流量的关系。结果表明:①地表径流与降雨量和10 min最大雨强关系极其显著,与平均雨强关系显著,与前3天降雨量和降雨历时关系不显著;②地表径流与降雨量间存在二次函数关系,与10 min最大雨强和降雨强度间分别存在一次函数关系;③不同的森林植被类型对降雨的响应不同,在较小降雨条件下,各植被类型都能很好的调节降雨,但在较大降雨条件下,各植被类型对于雨水的调节作用差别较大,常绿阔叶林拦截降雨、调蓄洪水能力最强,楠竹林的最差。④通过主成分分析,对地表径流起着制约性的影响因素有降雨强度综合因子、降雨历时与降雨量综合因子和前期降雨的综合因子,用主成分作为变量建立模型,通过检验发现拟合度较高,能准确推求和预测分析地表径流。     

黄土丘陵沟壑区第二副区裸地降雨因子影响产流和产沙的研究

坡面产流和产沙受多种因素的影响。对于裸地而言,降雨量与雨强是两个最重要的因素。对黄土丘陵区第二副区,5年的裸地降雨量和降雨强度与产沙产流数据资料进行相关分析,总结出三个相应的模型。     

Two models for the leaching of a non-reactive solute to a mole drain

Two models of solute leaching to a mole-pipe drainage system are described. The first model is research-oriented. It simplifies two-dimensional water and solute flow to a mole drain by dividing the soil between the mid-mole plane and the mole into notional compartments. Solute movement between compartments is assumed to occur by convection and mechanical dispersion. Within each compartment a mobile and immobile solute phase is defined, with diffusion occurring between them. Rainfall intensity (over approximately hourly intervals) and basic soil hydraulic data are needed as inputs. An explicit finite-difference solution to the water and solute mass-balance and flux equations is used. The second simpler model is management-oriented. It uses daily time steps, and assumes the soil solution behaves as if it were well-mixed system. It requires only daily rainfall and evaporation data, the drainage coefficient of the mole-pipe system, and the soil macroporosity as inputs. In both models a source/sink term accounts for additions of solute in rainfall and fertilizer, and extraction by plant uptake. The models were used to simulate leaching losses of chloride to a mole-pipe drainage system in a silt loam under pasture, following the application of potassium chloride to the soil surface. The first model simulated leaching better immediately after ertilizer application, and during bypass flow induced by heavy rain. However, both models were able to simulate the measured losses over a 2-year period equally well.     

Laboratory Studies on the Influence of Rainfall Pattern on Rill Erosion and Its Runoff and Sediment Characteristics

Rill is a major type of erosion on upland slopes. Continuous rainfall is commonly used in laboratory studies on rill erosion despite the fact the rainfall was often discontinuous in the field; this is particularly true in the Chinese Loess Plateau. This study compares rill erosion under continuous and intermittent rainfalls by using laboratory experiments. The experiments include two rainfall‐intensity treatments (90 and 120 mm h⁻¹) and two rainfall‐pattern treatments (continuous and intermittent). The results indicate that rill formation had a significant effect on runoff and sediment concentration. For continuous and intermittent rainfall at the rainfall intensity of 90 mm h⁻¹, the mean sediment concentrations were 1·91 and 1·73 times after rill initiation than those before rill initiation, respectively, and the rill erosion accounted for 75·5% and 77·7% of runoff duration, respectively. For continuous and intermittent rainfall at the rainfall intensity of 120 mm h⁻¹, the mean sediment concentrations after rill initiation were 1·38 and 1·32 times that those before rill initiation, respectively, and the rill erosion represented 88·7% and 78·8% of the total runoff duration, respectively. We observed sediment sorting under all treatments; however, the low rainfall intensity boosted but the high rainfall intensity lowered the clay fraction; in contrast, the sorting remained roughly the same between the rainfall‐pattern treatments. The runoff velocity also affected the sediment sorting. Our empirical results indicated the important significance of the rainfall intermittence in predicting rill erosion. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.     

玉米不同生育期茎秆流特征及其模型构建

为系统测定玉米不同生长阶段在不同降雨强度下的茎秆流量并建立简易实用模型,该研究以单株玉米（Zea mays）为对象,采用室内人工模拟降雨的方法,系统测定不同降雨强度、不同测试阶段玉米植株的茎秆流量,分析了玉米茎秆流与叶面积和降雨强度的关系,并在此基础上进行了单株玉米茎秆流模型构建的研究。结果表明：玉米在其全生育期内,茎秆流量占冠层上方降雨的44.55%;茎秆流量随叶面积、降雨强度增大呈现增加趋势,茎秆流率随叶面积增大呈增加趋势但是随降雨强度的变化不显著。通过分析其关系,构建了单株玉米茎秆流的理论模型、半经验模型和经验模型。经试验验证,3个模型都适用于估算玉米不同生长阶段的茎秆流量及茎秆流率,且达到预期的精度要求,并认为单株玉米的半经验模型在实际测量与应用中更为简便精确。该研究提出的玉米茎秆流模型可为研究玉米冠层对降雨及喷灌水分的空间分异、土壤水分运移及土壤侵蚀研究提供了计算方法,同时为玉米大田灌溉的水量平衡及水肥管理提供指导。     

降雨强度与坡度对径流中七种阳离子流失量的影响

针对密云水库周边地区坡地地貌,采用室内模拟降雨装置和ICP-MS质谱分析技术,研究了密云地区农田褐土在5种坡度和3种降雨强度交叉实验表层径流中K、Na、Ca、Mg、Al、Fe、Mn7种阳离子在不同降雨时段下的流失规律。结果表明在坡度和降雨时间段相同时,随着雨强的增加,大部分阳离子最大流失量逐渐增加,K、Mg、Fe、Mn规律性较强;在相同雨强和降雨时间段下,各阳离子流失量最大值所呈现的坡度不尽一致,但在雨强120mm/h时,K、Na、Ca、Mg、Fe流失量的最大值均呈现在25o坡度下;在坡度、雨强一致时,不同降雨时段内7种阳离子的流失量均呈现出随着时间的递增而逐渐增加的趋势。不同阳离子的流失总量之间随坡度的变化存在相关性,如在60mm/h和120mm/h降雨强度下,K、Ca流失量之间的相关系数分别达到0.974和0.953。各阳离子流失量在连续时间段下受径流量的影响不明显,但7种阳离子在1h的流失总量与径流量之间在相同降雨强度下随坡度变化均存在二次曲线关系,复相关系数平方>0.9。