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。     

陕南地区降雨侵蚀力分析

降雨是我国陕南山区土壤侵蚀的主要动力因素,降雨侵蚀力反映了降雨对土壤侵蚀的潜在能力,分析研究降雨侵蚀力的分布变化趋势对我国陕南地区土壤侵蚀的监测、评估、预防和治理等都具有重要的意义。利用汉中、略阳、佛坪、商州、镇安、安康、石泉等7个具有代表性地区的气象站点近60年的日降雨量数据,计算各站台的降雨侵蚀力,分析降雨侵蚀力的统计特征。研究结果表明,陕南地区多年平均降雨侵蚀力属于中等变异,陕南地区降雨侵蚀力从西向东逐渐减少。     

黑龙江省降雨侵蚀力空间分布研究

利用黑龙江省32个国家基本气象观测站2000~2010年间的逐日雨量资料,采用月雨量模型估算降雨侵蚀力,运用Arc GIS软件,分析黑龙江省侵蚀性降雨和降雨侵蚀力的空间分布特征。结果表明,黒龙江省32个气象站日降雨量达到侵蚀性标准(≥12 mm/d)的降雨时间为8~15 d/a,各站点达到侵蚀性标准的年平均降雨总量为206~391 mm;年均降雨侵蚀力为103.22~295.51(MJ·mm)/(hm2·h·a),并表现出中部较高、东部和西北部低于中部的特征,且呈现出以明水为中心向西北、东南缓慢递减的环状空间分布格局。年降雨侵蚀力空间分布基本与年降雨量空间分布相似,但不完全一致;年内降雨侵蚀力分布主要集中在6~9月份,大致在7月份达最高值,各站点6~9月份的降雨侵蚀力占全年的81%~98%,全年降雨侵蚀力集中度很高。     

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。     

鄱阳湖流域次降雨等级及其对降雨侵蚀力的贡献

【目的】降雨等级的划分有助于正确认识不同量级降雨对土壤侵蚀的影响,为水土流失防治决策提供科学依据。【方法】基于鄱阳湖流域16个气象站点1991—2020年的降雨数据,在日降雨等级划分标准的基础上,从土壤侵蚀动力角度出发,采用最小偏差法,分析次降雨与日降雨之间的对应关系,以确定次降雨等级。同时,利用时间序列分析方法(变差系数、倾向率、Mann-Kendall趋势检验)对各等级降雨进行年内、年际变化特征研究,分析该流域各等级次降雨对降雨侵蚀力的贡献。【结果】(1)次降雨中雨、大雨、暴雨的理论上限值分别为31.3 mm、64.6 mm、150.9 mm。(2)30年来鄱阳湖流域总降雨、非侵蚀性降雨和侵蚀性降雨的降雨场次均呈增加趋势,降雨总量和侵蚀性降雨量亦呈增长趋势,但非侵蚀性降雨量呈下降趋势。(3)各等级降雨在年内均呈现年初开始上升、至3—6月出现高值,随后呈总体下降趋势。(4)总降雨、中雨、大雨、暴雨和大暴雨等级次降雨侵蚀力密度随时间变化的倾向率分别为0.34、0.04、0.31、0.32和1.25 MJ/(hm²·h·10a),均为正值。(5)中雨、大雨、暴雨、大...     

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...     

降雨侵蚀力计算方法研究进展

降雨侵蚀力(R)是指由降雨引起土壤侵蚀的潜在能力,是土壤侵蚀定量预报的重要环节。从模型最小估算单位尺度、指标类型和精度2个方面分别将目前降雨侵蚀力模型分为次降雨侵蚀力(R_t)模型、月降雨侵蚀力(R_m)模型、年降雨侵蚀力(R_a)模型以及多年平均降雨侵蚀力■模型,次雨量模型、日雨量模型、月雨量模型、年雨量模型和综合指标模型,并逐类分析各指标和模型的特点、优劣,为降雨侵蚀力计算时选用合适的指标和模型提供参考。针对现有模型的不足,提出建立基于日雨量的综合指标模型,提高估算精度。综合R因子的研究现状,提出直接观测的设想。     

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。     

中国北方农牧交错带降雨侵蚀力时空分布研究

利用2000～2008年逐日降水量数据,对我国北方农牧交错带降雨侵蚀力进行研究。发现研究区年均降雨侵蚀力介于3 485.46～5 654.76 MJ.mm/(hm2.h)之间;夏季降雨侵蚀力所占比重最大;春秋两季相当,仅次于夏季;冬季全区降雨侵蚀力为零;降雨侵蚀力各季节的空间分布不同;降雨侵蚀力与降水量和降水强度的组合状况密切相关。该研究可为其他地区的降雨侵蚀力时空分布研究提供方法和技术参考,研究结论可以为研究区水土保持措施的制定提供科学依据和指导。     

1970—2017年福建省降雨侵蚀力的时空变化特征

基于福建省22个气象站点1970—2017年的逐日降雨数据,通过日雨量模型估算福建省的降雨侵蚀力(R值),再运用Kriging空间插值、变化趋势分析、Mann-Kendall突变检验以及小波分析方法,对福建省降雨侵蚀力的空间分布特征和年内、年际以及周期的变化趋势进行分析.结果表明:福建省1970—2017年的平均降雨侵蚀力的空间分布由西北向东南逐渐递减,与降雨的空间分布特征相似;春季和夏季的空间变化特征与全年的变化特征基本一致,但秋季和冬季的空间分布差异较大;年内分布集中在春季和夏季,变化特征为"升—降—升—降",6月份和8月份分别为两个峰期;福建省的降雨侵蚀力年际变化总体呈小幅度波动上升的趋势,年际时间序列存在28 a的主周期和13 a的次周期;同时丘陵地带类型区和沿海城市类型区的时间变化趋势存在差异.     

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]     

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。     

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%。      

澧水流域降水量的时空分布特征

采用水文统计分析法和相关分析法研究澧水流域观测站多年平均降水量的空间分布、年内分配、年际变化等水文特征.结果表明:澧水流域年降水量与高程显著相关,高程每降低100m,年降水量减少137.76 mm,具有典型的区域差异性,总的趋势是自流域上游向下游递减,自西北高山丘陵向东南部滨湖平原递减;澧水流域降水量具有显著的季节变化...     

陇中半干旱区集雨补灌条件下春小麦的灌浆特性

对陇中半干旱区春小麦在不同补灌条件下的籽粒灌浆特性、产量及其产量性状进行了分析比较研究。结果表明,补灌条件下春小麦具有较大的库容、较高的平均灌浆速率和较长的叶功能或（灌浆持续期）,而且随补灌量的增大,这种效果更加明显;等量水分分次补灌在试验中表现出了明显的优势,籽粒的平均灌浆速率、籽粒体积、灌浆持续则以及产量和产量性状均高于同量水一次性补灌。研究表明,春小麦最佳补灌时期为孕穗期,90mm水在拔节期和孕穗期分次施用具有较好的生产效果。     

ATHYS模型及其在巢湖流域丰乐河水文过程模拟中的应用

以巢湖典型支流丰乐河流域为例,利用分布式水文模型ATHYS对流域降雨—径流过程进行模拟,以期为丰乐河流域水土保持、防洪、水资源利用和非点源污染防治等提供科学依据。ATHYS模型将流域分为大小相同的空间小单元,以库模型进行产流计算,以滞后演算法（lag and route）方法进行汇流计算,并以Nash and Sutcliffe指数作为检验模拟结果的标准,模拟流域出口断面日径流量,初步分析流域径流实测值与模拟值的年际变化。模型模拟结果表明,在率定期和验证期模拟与实测径流量的总Nash and Sutcliffe值（Nash值）都可以达到0.80以上,相关系数均可达0.89以上。除了部分峰值和基流,模型能较好地模拟丰乐河的径流过程。模型模拟径流总量的相对误差在率定期为23.1%,验证期为34.6%。流域降雨量、径流量的年内、年际变化均比较明显,径流实测值和模拟值的年际变化也都比较大。综合来看,模型比较适用于所研究流域的日径流模拟。     

江苏省降雨时空分布特征研究

根据江苏省13个气象观测站点的分布位置建立泰森多边形,并利用普通克里金插值法和建立的基尼系数降雨分布不均匀性模型,对南京市和江苏省1961—2010年的降雨量、基尼系数和洛伦茨不对称系数的系列进行研究。结果表明:近50年来,江苏省年降雨量在空间上呈现明显的梯度变化,从东南沿海向西北内陆逐渐减少;江苏省年降雨量趋于增加,降雨年内时间分布趋于均匀,较多月份的降雨量占年降雨量的比例增大。雨季月份降雨量较集中,东南部大暴雨发生的频次增加,增大水土流失发生的可能性;非雨季月份降雨量较少,西北部容易造成土壤干旱,对植被生长和生态恢复极为不利。     

集水区尺度下东北东部森林土壤呼吸的模拟

IBIS模型是陆地碳循环模拟的有利工具,土壤呼吸是陆地碳循环的关键生态学过程,利用IBIS模型模拟估算土壤呼吸对陆地碳循环和全球变化研究具有重要意义。在地形数据、植被参数、土壤质地参数和气象数据支持下,利用改造后的IBIS模型模拟2004年张家沟集水区5种森林类型的土壤呼吸,以实测数据对模拟结果进行验证,并分析土壤呼吸时空格局及其与土壤温湿度的关系。结果表明:(1)改造后的IBIS模型模拟的土壤呼吸值与实测值相关性显著,可较好地用于集水区尺度的森林土壤呼吸模拟估算。(2)土壤呼吸年均值为571 gC m^-2 a^-1,年土壤呼吸空间格局与生长季土壤呼吸空间格局相似,均表现为高值区主要分布在北部、西南和东南区域,低值区主要分布在沟谷附近,该格局与集水区的地形、植被及其组合等因素有关。(3)生长季内,5种森林类型土壤呼吸的季节性变化均呈单峰曲线形式,土壤呼吸峰值均出现在7月,其中落叶松林峰值最低,为85.5 gC/m²,杂木林峰值最高,为146.3 gC/m²。(4)5种森林类型的土壤呼吸值与5 cm深土壤温度存在极显著的指数关系,与土壤湿度的相关性较低,土壤温度的变化可以解释土壤呼吸约70%的季节变化。     

巢湖典型流域河道沉积物磷赋存形态研究

河道沉积物磷的含量和形态可为流域磷的来源解析及评估其对下游受纳水体的影响提供重要信息。选取巢湖典型支流丰乐河和柘皋河,在平水期对两个流域共计27个采样点进行了沉积物和河水采样,沉积物采用SMT(standards measurements testing)法进行分级测定磷的不同形态,包括总磷(TP)、无机磷(IP)、有机磷(OP)、铁铝磷(Fe/Al-P)以及钙磷(Ca-P),水样测定总磷(TP)和可溶性磷(DP)。结果表明,丰乐河沉积物中TP、IP和OP的平均含量分别为522.12、323.78和140.42 mg·kg^-1,而柘皋河分别为1 060.70、755.74和125.31 mg·kg^-1,均表现为TP＞IP＞OP。丰乐河IP中的Fe/Al-P平均含量高于Ca-P,而柘皋河则相反。柘皋河沉积物TP、IP、Fe/Al-P和Ca-P总体均高于丰乐河,但丰乐河OP含量略高于柘皋河。两河不同采样点沉积物不同形态磷含量均存在较大的空间差异。丰乐河和柘皋河河水TP平均值分别为0.10和0.18 mg·L^-1,均以溶解态为主,易导致富营养化。两个流域都是农业流域,河流中磷主要来源是农业非点源和城镇生活污水的输入。柘皋河农田和村镇都相对比较集中分布在河边,不同来源的磷更容易输送到达河道。柘皋河流域距入湖口近,沉积物和河水磷含量均高于丰乐河,因此柘皋河对加剧巢湖水体富营养化的风险更大,但丰乐河沉积物Fe/Al-P和河水磷含量也比较高,依然存在一定的风险。