陇东地区降雨侵蚀力时空变化特征分析

【目的】对陇东地区降雨侵蚀力的时空变化特征进行研究,为认知该区域水土流失规律和指导水土保持工作提供参考。【方法】以陇东地区正宁、宁县、西峰、镇原、合水、庆城、华池和环县等8个区县气象站2001-2011年日降雨量资料为基础,采用日降雨量侵蚀力模型计算各站点降雨侵蚀力值,探讨分析了该区域降雨侵蚀力的年际变化和年内分布特征,并结合GIS软件分析了陇东地区年降雨侵蚀力的空间分布规律。【结果】陇东地区各区县气象站点年均降雨侵蚀力为1 144.8~2 048.5 MJ·mm/(hm2·h),且东南部明显高于西北部;中南部地势低洼的宁县和合水县由于侵蚀性降雨集中,其降雨侵蚀力值大于东南部年降雨量和侵蚀性降雨量最大、侵蚀性降雨天数最多的正宁县。区域降雨侵蚀力年内高度集中,各区县气象站点6-9月降雨侵蚀力占全年的84.4%~88.8%,呈显著的单峰型分布。区内降雨侵蚀力年际波动较大,各站点年际变率为29.09%~56.55%。趋势分析表明,陇东8个区县的年降雨侵蚀力总体呈减小趋势,其中华池和环县降雨侵蚀力减小显著(P0.05)。【结论】陇东地区年内80%以上的降雨侵蚀力集中在6-9月,空间上则由东南向西北递减,从时间上看,近年来该地区降雨侵蚀力呈减小趋势。     

2011-2050年贵州省降水侵蚀力时空变化特征

【目的】探究西南山区未来降水侵蚀力变化规律。【方法】根据中国天气发生器NCC/GU-WG Version 2.0模型预测的2011-2050年贵州省19个气象站逐日降水量数据,利用日降雨侵蚀力模型,运用克吕格插值、小波分析等方法对贵州省2011-2050年降水侵蚀力时空变化特征进行了分析。【结果】结果表明:全省多年平均降水侵蚀力与多年平均降水量空间分布一致,均由东部、南部向西部、北部逐渐降低;多年平均降水侵蚀力在高程与坡度梯度上差异突出;6~8月降水侵蚀力占全年的62%;40年间降水侵蚀力呈下降趋势,存在28年、17年和9年的主周期变化。【结论】未来降水量时空变化特点是影响贵州省降水侵蚀力变化的主要因素。     

沂蒙山区土壤侵蚀空间分布及其影响因素动态变化

【目的】研究土壤侵蚀强度空间格局与坡度、土壤、降雨、植被覆盖和土地利用等影响因子的动态变化关系,揭示沂蒙山区土壤侵蚀规律。【方法】以TM影像、地形图、土壤图和气象资料为源数据,综合运用GIS和RS技术,获取沂蒙山区坡度、土壤可蚀性K值数据以及1986年、1995年和2005年的年降雨侵蚀力、植被覆盖度、土地利用和土壤侵蚀强度数据;通过对研究区山地丘陵地带进行子流域划分,以子流域为单元,选取土壤侵蚀强度指数、平均坡度、土壤可蚀性指数、平均年降雨侵蚀力、平均植被覆盖度和土地利用结构指数,并采用统计分析方法,对土壤侵蚀强度空间格局与其主要影响因素的动态变化关系进行分析。【结果】随着植被覆盖度的增加以及土地利用结构向有利于控制土壤侵蚀的改善,1986年、1995年和2005年3个时期内山地丘陵地带上土壤侵蚀明显降低。土壤类型对3个时期土壤侵蚀强度空间格局的影响不显著;降雨侵蚀力在2005年成为影响侵蚀强度格局的主要因素之一,但影响程度较低,贡献率仅为5.35%;坡度因子是影响各时期侵蚀强度格局的最主要因素,但影响程度逐渐降低,其贡献率由1986年的93.33%下降到2005年的79.75%;植被覆盖因子在1986年影响侵蚀强度格局的贡献率为6.67%,之后则减弱;而土地利用结构对侵蚀格局的影响程度逐渐增强,贡献率已增至到2005年的14.90%。【结论】年降雨侵蚀力分布的空间差异增大后,降雨因子将成为显著影响土壤侵蚀空间格局的因素之一;受人类活动影响,当植被覆盖度达到一定程度后,土地利用结构逐渐成为影响侵蚀格局的重要因素,建议该地区今后的水土流失防治工作应优先考虑调整土地利用结构。     

不同空间尺度次暴雨径流侵蚀功率与降雨侵蚀力的对比研究

【目的】提出径流侵蚀功率的概念,对比分析降雨侵蚀力和径流侵蚀功率在表征次暴雨水力侵蚀动力上的优劣。【方法】基于次暴雨洪水过程中径流深和洪峰流量模数2个重要的水文特征参数,提出了径流侵蚀功率的概念,并利用岔巴沟流域团山沟径流场和纸坊沟流域2个不同空间尺度实测降雨径流泥沙资料,对径流侵蚀功率和降雨侵蚀力表征次暴雨水力侵蚀动力的优劣进行了比较。【结果】径流侵蚀功率可以更好地表征坡面和流域尺度的次暴雨水力侵蚀动力,更能体现天然降雨和下垫面特性对次暴雨侵蚀产沙的综合影响。【结论】与通用的降雨侵蚀力相比,径流侵蚀功率更适宜用作坡面、流域尺度次暴雨侵蚀产沙模型的侵蚀动力因子。     

丹江流域典型地区降雨侵蚀力的研究

以长江上游丹江流域典型地区陕西省商南县为研究区,收集该地区2010年13个水文雨量站降雨资料,以经典算法计算的降雨侵蚀力作为基准值,对比分析6个简易模型的计算精度,并优选适用性最佳模型估算各站的降雨侵蚀力,插值绘制成空间分布图进行空间分析。结果表明:卜氏模型计算精度最高,平均达到89.325%,在研究区具有较好适用性。商南县2010年降雨侵蚀力平均为254.46 MJ.(hm2.h.a)-1.mm。7月份降雨量与降雨侵蚀力均达到最高,分别占年总量的50.41%和89.56%,降雨侵蚀力呈高度集中的季节分布态势。降雨侵蚀力空间分布不均匀,具有较为明显的高值区,南、北部较低,东北部地区几个站均较高,形成一个小范围高值区。     

三峡库区紫色小流域侵蚀性降雨特征

【目的】本文以三峡库区陈家沟小流域为研究区,探讨了小流域内侵蚀性降雨的雨情、分配及时空变化等特征。【方法】采用K-Mean Clustering聚类方法以及多种降雨特征指标。【结果】①陈家沟小流域在第Ⅲ类雨情下侵蚀性降雨次数少,但其平均降雨侵蚀力最大,引起强烈土壤侵蚀的潜在能力大;第Ⅱ类雨情下平均降雨侵蚀力最低,但其侵蚀性降雨次数最多,且集中在汛期,容易出现短时间内连续降雨的情形,其引起严重水土流失的潜在能力也不容忽视;第Ⅰ类雨情下侵蚀性降雨总侵蚀力值高于其它两类雨情。②陈家沟小流域内侵蚀性降雨量在年内呈明显的双峰型分布,5-9月是降雨集中期,侵蚀性雨量和降雨次数分别占全年总量的82%和75%以上。③陈家沟小流域内不同支沟侵蚀性降雨雨量、平均最大I30、平均降雨侵蚀力值具有如下趋势:戴家沟黑沟岭杨家沟乔家1号。【结论】陈家沟小流域侵蚀性降雨主要有3类雨情。陈家沟小流域内不同支沟的侵蚀性降雨雨量、降雨强度以及降雨历时的空间变异程度较大。     

黄土高原典型流域次降雨径流侵蚀产沙规律研究

【目的】研究黄土高原地区小流域次降雨径流侵蚀产沙规律,建立适宜于该地区的侵蚀产沙预报模型。【方法】根据岔巴沟流域32年实测的水沙资料,采用径流侵蚀功率、地貌分形信息维数的计算模型及多元非线性回归方法,分析了黄土高原地区岔巴沟流域的次降雨径流侵蚀产沙规律。【结果】岔巴沟流域次降雨侵蚀产沙模数Ms与径流侵蚀功率E、地貌形态分形信息维数Di有很好的相关性,模型具有较高的精度和一定的适用性。【结论】基于流域径流侵蚀功率与地貌形态分形信息维数的岔巴沟流域次降雨侵蚀产沙预报模型,能够近似反映不同尺度流域次降雨径流侵蚀产沙特性及水沙传递的关系,为建立具有广泛适用性和较高预报精度的黄土高原流域次降雨径流侵蚀产沙预报模型提供了理论依据。     

基于ANUSPLIN 的降水空间插值方法研究

【目的】对黄淮海平原点状降水数据进行空间插值,筛选最优模型,分析插值精度,为该区域水分供给状况分析、农业干旱研究等提供科学依据与技术支撑。【方法】采用基于样条函数插值理论的专业气象插值软件ANUSPLIN,根据黄淮海平原内457个气象站点1981—2010年连续30年的降水数据,分别以分辨率为90 m、1 km的高程数据作为第三变量,对降水数据进行空间插值,根据误差统计选出最优插值模型,分析不同分辨率的数字高程模型与插值精度的关系;为比较ANUSPLIN插值结果,随机选取29个点的降水数据作为验证集,同时将其与克里金插值方法进行比较。【结果】(1)对所选气象站点数据进行交叉验证发现,相比较克里金插值,ANUSPLIN得到的结果精度更高。冬季降水量较少时的插值精度比降水集中的6—8月份的插值精度高,利用ANUSPLIN对冬季的降水数据插值的均方根误差为0.38 mm,夏季为4.19 mm,克里金方法对冬季降水数据插值后对应的RMSE为0.45 mm、夏季为4.31 mm;(2)DEM分辨率越高,对应的插值精度会有所提升,对夏季降水插值较明显,利用90 m分辨率的DEM对夏季降水插值,RMSE为4.19 mm,1 km分辨率的DEM插值后对应的RMSE为4.24 mm。【结论】通过ANUSPLIN对黄淮海平原的降水插值方法研究,探讨插值精度与DEM分辨率的关系,发现提高协变量数据DEM的分辨率可以获得更高精度的降水栅格数据,相比较克里金方法,AUNSPLIN获得的结果更加细致地描绘出地形因素对降雨空间分布的影响,为黄淮海平原干旱分析、指导当地农作物灌溉生产提供重要的决策支持信息。     

县域耕地土壤速效磷空间格局研究——以武功县为例

【目的】研究陕西关中地区县域耕地土壤速效磷的空间变异特征和分布格局,探讨其主要影响因子。【方法】以陕西省武功县为研究区,在0~20 cm土层,以"S"形法采集耕地土样2 219个,运用地统计学结合GIS技术,拟合最优半方差模型,进行普通Kriging插值分析。【结果】研究区土壤速效磷含量为3.10~65.80 mg/kg,平均值为21.75 mg/kg,最佳半方差模型为球状模型,且具各向异性特征,块金系数为0.360 3,具有中等强度的空间相关性。【结论】研究区土壤速效磷含量高低区域分布比较明显,总体分布状况与地貌特征基本一致。地形地貌、土壤质地、灌溉条件和施肥是影响武功县耕地土壤速效磷含量空间格局的主要因素。     

县域耕地土壤速效磷空间格局研究

【目的】研究陕西关中地区县域耕地土壤速效磷的空间变异特征和分布格局,探讨其主要影响因子。【方法】以陕西省武功县为研究区,在0～20 cm土层,以“S”形法采集耕地土样2 219个,运用地统计学结合GIS技术,拟合最优半方差模型,进行普通Kriging插值分析。【结果】研究区土壤速效磷含量为3.10～65.80 mg/kg,平均值为21.75 mg/kg,最佳半方差模型为球状模型,且具各向异性特征,块金系数为0.360 3,具有中等强度的空间相关性。【结论】研究区土壤速效磷含量高低区域分布比较明显,总体分布状况与地貌特征基本一致。地形地貌、土壤质地、灌溉条件和施肥是影响武功县耕地土壤速效磷含量空间格局的主要因素。     

Study on the spatial pattern of rainfall erosivity based on geostatistics in Hebei Province, China

The objective of this article was to study the spatial distribution pattern of rainfall erosivity. The precipitation data at each climatological station in Hebei Province, China were collected and analyzed and modeled with SPSS and ArcGIS. A simple model of estimating rainfall erosivity was developed based on the weather station data. Also, the annual average rainfall erosivity was calculated with this model. The predicted errors, statistical feature values and prediction maps obtained by using different interpolation methods were compared. The result indicated that second-order ordinary Kriging method performed better than both zero and first-order ordinary Kriging methods. Within the method of secondorder trend, Gaussian semi-variogram model performed better than other interpolation methods with the spherical or exponential models. Applying geostatistics to study rainfall erosivity spatial pattern will help to accurately and quantitatively evaluate soil erosion risk. Our research also provides digital maps that can assist in policy making in the regional soil and water conservation planning and management strategies. __________ Translated from Scientia Agricultura Sinica, 2006, 39(11): 2270–2277 [译自: 中国农业科学]     

降雨侵蚀力空间插值不确定性及其对侵蚀模拟结果的影响

降雨侵蚀力空间插值的不确定性直接关系到土壤侵蚀的模拟结果和预测精度。利用浙江省金华市51个自动气象站近5年的逐日降雨资料,探讨了降雨侵蚀力空间插值过程中由插值方法、格网大小以及站网密度等因素所造成的降雨侵蚀力（R因子）不确定性,在此基础上,分析了R因子不确定性对土壤侵蚀量模拟结果的影响。研究表明:1）对于站网密度较高的自动站而言,插值方法和格网大小对R因子不确定性的影响不大,对R插值精度起决定作用的是站网密度;2）标准小区条件下,R因子不确定性可导致土壤侵蚀模拟结果的绝对误差在200 t/(hm2•a)以上,因而很难在红黄壤区根据通用土壤流失方程的模拟结果准确区分无明显侵蚀区和轻度侵蚀区;3）土壤侵蚀模拟中需要考虑各因子误差的叠加和累积效应,在其他因子相对误差为10%条件下,使用研究区36个站点进行插值,侵蚀量模拟结果的最大相对误差可超过40%。      

土壤侵蚀中降水数据的获取方法研究

土壤侵蚀研究中,降水侵蚀力因子是一个重要的影响因子,同时详细的降水数据资料又往往比较难以获得。该文在一定的降水数据基础上,研究分别利用反距离空间插值法和按月时间插值法来获取降水数据,从而计算出降水侵蚀力,最终通过土壤侵蚀各因子值计算并统计出西南地区各省(市)的年均土壤侵蚀量。研究结果表明通过按月时间插值法获取降水数据在土壤侵蚀研究中具有一定的可应用性。     

USLE模型中降雨侵蚀力因子的估算方法

土壤侵蚀的预报与定量研究一直是土壤侵蚀学科的热点和难点,通用土壤流失方程（USLE）是目前最为广泛应用的土壤侵蚀预报模型,对其中降雨侵蚀力因子（R）估算的准确性直接影响USLE的预报精度.系统地总结了国内外在估算USLE模型中降雨侵蚀力因子的常用方法,对准确、有针对性地利用USLE模型进行土壤侵蚀预测与控制有重要意义.     

基于GIS的罗玉沟流域降雨侵蚀力时空分布规律研究

降雨侵蚀力是建立通用土壤流失方程USLE及RUSLE的6个最基本因子之一,它反映了降雨引起土壤侵蚀的潜在能力.罗玉沟流域是黄土高原丘陵沟壑区第三副区的典型小流域,此区域水土流失极为严重.采用章文波修正的Richardson日降雨侵蚀力模型,处理该流域15年日降雨资料,估算降雨侵蚀力.通过分析得出:(1)该流域年均降雨侵...     

降雨侵蚀力模型研究进展

降雨侵蚀力(R)是衡量降雨对土壤侵蚀贡献的重要指标。降雨侵蚀力的定量研究是土壤侵蚀监测预报的重要前提。本文系统地总结了降雨侵蚀力概念,提出50年来土壤侵蚀模型的研究历史和成果,介绍了降雨侵蚀力的正常值和模型值,各种模型的计算方法和过程,对各种模型在不同尺度和估计精度上进行了对比分析,了解了这些模型的特点和适用性,避免了在实际应用中混淆使用。在此基础上,指出了前人研究的局限性,并提出了进一步研究的新方向。     

森林植被冠层对降雨侵蚀力的减缓效应

通过气象观测站与标准径流小区的试验观测,系统分析了赣西北大坑小流域森林植被冠层对降雨侵蚀力的影响。结果表明:(1)不同林分林冠截留率不同,其中杉木林平均截留率为25.82%,马尾松林为19.63%,檵木为21.13%;(2)不同林分减缓降雨侵蚀力的作用是不同的,其中马尾松林>杉木林;(3)灌木林在减弱降雨侵蚀力作用中具有特殊重要的作用,本研究中檵木林使降雨侵蚀力下降21.96%,远远大于乔木林。     

三峡库区季节性吸附态磷负荷的空间分布特征

降雨引起土壤流失和非点源污染的产生。依据三峡库区内部和周边23个气象站点的日降雨资料,采用日降雨量模型和Kriging插值法得到库区各季及各年降雨侵蚀力的空间分布,在此基础上,结合改进的通用土壤流失方程(RUSLE)和由地形指数形成的具有空间分布的入河系数,构建吸附态磷负荷的时空分布模型,并验证模型的合理性。应用所构建的模型,对三峡库区2001—2010年各季及年的吸附态磷负荷的空间分布进行模拟,结果表明吸附态磷负荷的季节性变化和空间变化都十分明显。季节性变化与降雨侵蚀力一致,夏季最大,冬季最小,春秋两季相差不大;在空间变化上,坡度较小、土地利用类型主要为林地、城乡工矿居民用地的夷陵、重庆和江津西南等地区负荷较低,而坡度较大、土地利用类型主要为水田、旱地和草地的巫溪、开县和秭归等地负荷较高。     

县域耕地土壤速效钾空间预测方法的比较

【目的】筛选出测土配方施肥项目中最适宜的土壤速效钾空间预测方法,为准确预测土壤养分的空间分布提供依据。【方法】以陕西汉中汉台区耕地土壤速效钾含量为研究对象,分别采用反距离加权插值法、径向基函数插值法和普通克里格插值法3种方法,在选取3种方法最优模型参数的基础上,对试验区域内2 022个土壤速效钾样点进行空间插值,并对结果进行验证及评价。【结果】通过对3种空间插值方法进行交叉验证,径向基函数插值法均方根误差为267.349,小于其他2种插值方法;其相关系数为0.687,大于其他2种插值方法。利用分区符合度法和插值结果图进一步验证,结果表明,相对于反距离加权插值法和普通克里格插值法,径向基函数插值法更能反映试验区域土壤速效钾的分布格局。【结论】径向基函数插值法较反距离加权插值法和普通克里格插值法更适宜于试验区耕地土壤速效钾的空间预测;在测土配方施肥项目实施过程中,利用分区符合度验证法对土壤养分空间预测方法进行选择是切实可行的。     

WEPP模型在紫色土区域适用性研究

利用紫色土区域某水保站1984—2017年7次典型降雨资料,应用WEPP(water erosion prediction project)模型模拟了不同降雨条件下不同地面坡度的紫色土坡面径流量和侵蚀量,提出了模型评价方法,将模拟值与实测值进行比较,验证WEPP模型及其内置参数在我国紫色土范围内模型预测的可行性及准确性。结果表明,WEPP模型对于紫色土区域水蚀模拟基本可行,产流量的预测比侵蚀量的预测更为合理,低坡度条件下的模拟结果优于高坡度条件。对于侵蚀量的模拟不够理想,高坡度条件下反而模拟较好。对于不同坡度下的侵蚀量进行相关分析,结果表明坡度是影响土壤侵蚀的动力因子,在一定的坡度范围内,随着坡度的增加,土壤侵蚀量与坡度呈幂函数递增关系。