水蚀预报中降雨侵蚀力研究进展

[目的]分析国内外水蚀预报中降雨侵蚀力的研究现状,探讨降雨侵蚀力的未来研究方向,为准确计算和预报区域降雨侵蚀力奠定基础。[方法]通过查阅国内外文献,从降雨侵蚀力不同研究方面进行综述和分析。[结果]总结了降雨侵蚀力研究中常用的降雨侵蚀力指标、侵蚀性降雨标准,评述了降雨侵蚀力R值的简易计算模型及降雨侵蚀力R值时空分布的研究进展。同时分析了当前降雨侵蚀力研究中存在的不足并指出其发展前景。[结论]国内外在降雨侵蚀力指标和降雨侵蚀力时空分布等方面已取得了一定的成果,今后需加强侵蚀降雨标准、降雨侵蚀力简易计算模型、降雨侵蚀力的影响因素等研究。     

黄土高原南部缓坡耕地降雨与侵蚀的关系

在前人工作的基础上,就级坡耕地各降雨参数以及降雨最优组合参数与土壤侵蚀的关系进行了系统分析。除验证了一些基本规律外,还对降雨历时、降雨强度的分段进行了研究深入探讨。证实时段最大降雨量与土壤侵蚀呈指数函数关系。     

长江三峡花岗岩区林地优先流影响因子分析

为了研究三峡地区花岗岩林地优先流影响因子，在长江三峡地区曲溪小流域内选定的实验坡面下部，垂直开挖了一个长度为2．9m、深度为2．60m的土壤剖面。在降雨过程中观察优先流过程，分析降雨对优先流的影响。同时对该地区的土壤物理性质和土壤渗透特性进行了测定，分析其对优先流的影响。分析结果表明，影响长江三峡花岗岩区优先流产流的降雨量在26mm（24h降雨量）以上。长江三峡库区的降雨可分为递减降雨型、均匀降雨型、突发降雨型及峰值降雨型4种类型，不同降雨类型对应的优先流过程都表现出相应的降雨过程特征。不同降雨类型的优先流出现时间也各有差异，峰值降雨型降雨产生的优先流出现时间最早，其次是突发降雨型、递减降雨型、均匀降雨型。当一场降雨中的最大降雨强度〉0．075mm／min时，就有可能产生优先流。非毛管孔隙比例较大的土壤中容易形成优先流。研究区林下土壤中粗颗粒含量呈现出由上层至下层逐渐增多的趋势。对于较深层次土壤来说，它们含有的较粗颗粒有利于优先流的形成。优先流的存在使距地表83～110cm土层中土壤稳渗速率较其他土层得以大幅度提高，土层内快速运动的水流又加速了优先流的形成与发展。     

降雨动能及坡面侵蚀对风的响应研究进展

降雨是导致土壤侵蚀的主要动力因素之一,降雨动能是研究土壤侵蚀机理、建立定量化土壤侵蚀模型的重要物理参数,风作为影响降雨动能的外界影响因子之一,对坡面降雨总动能分布的影响极大,直接影响了降雨侵蚀力的发挥。从降雨动能、坡面侵蚀与风的关系出发,系统阐述降雨动能及坡面侵蚀对风的响应国内外研究现状,总结了当前研究中存在的问题。     

长江三峡花岗岩地区降雨因子对优先流的影响

为研究降雨对优先流的影响,在长江三峡花岗岩地区,选择了一受人为活动影响较小的天然次生马尾松林地作为试验场地。采用自记流量计记录了优先流过程,同时对降雨过程进行测定。降雨过程中分别测定了降雨总量、降雨历时、前期降雨、>20 mm/h降雨量及最大降雨强度5个因子,优先流过程中测定了优先流流量、历时、对降雨响应的滞后时间、峰值流量4个因子。分析结果表明,降雨对优先流的制约关系十分明显。影响优先流流量的主要是降雨总量,影响优先流历时的主要是降雨历时和降雨总量,影响优先流峰值流量的主要是降雨总量。采用强迫引入法,建立了优先流因子与降雨因子回归方程。     

南苏拉威西岛泥沙灾害预警

世界各地自然地质灾害频繁发生,许多国家科研人员都在进行降雨特性与山体滑坡之间相关性研究,以便在灾害来临之前能及时向群众发出预警,最大程度减少灾害带来的损失。日本九州大学水土保持实验室HASNAWIR等对印度尼西亚南苏拉威西岛1997～2007年发生滑坡的21次降雨事件的参数进行了研究,研究表明,在某一泥沙灾害高发区,可根据该区的降雨历史资料,确定泥沙灾害预警线、临界的降雨总量和降雨强度,当持续的降雨量和降雨强度超过临界值时,政府就可以通知区域内的群众从这里及时撤离,以减少不必要的损失和伤害。该方法为其他地区泥沙灾害的预警分析提供了可借鉴的研究手段。     

降雨侵蚀过程中红壤坡耕地地表汇流网络特征

为研究降雨侵蚀过程中南方红壤区坡耕地地表汇流网络特征,应用亚毫米级高精度激光扫描和计算机数字图像处理相结合的方法在野外原位研究了南方几个典型母质发育的红壤模拟降雨条件下坡面汇流网络特征变化过程。结果表明:(1)在降雨侵蚀过程中,汇流密度和径流频度整体呈增加趋势,尤其是在第一场降雨过程中最为明显;(2)在第二、三场降雨侵蚀过程中的变化趋势因土壤性质和雨强的不同而出现差异;(3)在坡面侵蚀研究中,分形维数Ds可以较好的区别降雨前后整体汇流网络特征的变化。研究结果对南方红壤区坡耕地降雨侵蚀过程模拟与预测模型的研究、水土流失防治与水土保持规划设计具有一定的参考价值和借鉴意义。     

黄土高原南部降雨侵蚀力试验研究

基于Wischimeier关于降雨侵蚀力R=EI30的经典算法,以黄土高原南部杨凌天然降雨为研究对象,较详细地分析了一次降雨过程雨滴大小分布;拟合了雨滴中数直径、降雨动能与降雨强度的关系;分别以EI10、EI30、EI60为降雨侵蚀力R指标,计算了该地区6-9月降雨侵蚀力大小,研究分析了降雨侵蚀力与降雨量之间的关系。得出以下结论:雨滴大小分布满足Best提出的分布式;雨滴中数直径反映次降雨过程中雨滴大小的总体趋势,与降雨强度关系密切,其关系式可表示为D50=2.25I0.21;降雨动能由降落雨滴从高空下落而具有的能量,以及与雨滴直径和下落速度有直接关系,得出降雨动能与降雨强度的关系式为E=26.57I0.28;杨凌区降雨量多集中于6-10月,月降雨侵蚀力分布随着月降雨量变化而变化;3种R指标计算的降雨侵蚀力值,EI10>EI30>EI60,且3种指标计算结果与CREAMS月雨量经验模型的相对偏差中,EI10与其相对偏差最小,但波动幅度较大,EI30与其相对偏差居中,但相对较稳定,分析得出EI10更适用于短阵型降雨,EI30适用于普通型降雨。基于上述理论,本研究旨在为今后建立黄土高原南部地区降雨侵蚀力简易计算模型提供理论依据。     

武汉降雨侵蚀力特征与日降雨侵蚀力模型研究

本研究利用武汉市蔡店水保试验站25年的降雨过程资料分析了该市降雨侵蚀力的季节、年际和次分布特征,建立了一个基于日降雨量的降雨侵蚀力预测模型。研究表明:武汉市降雨侵蚀力集中分布在4~9月,高峰值出现在7月;不同年份的降雨侵蚀力差异很大,变异系数达到0.43,且降雨侵蚀力年际变化呈现负趋势,年倾向率达-253.3 M J.mm/(hm2.h)。次降雨的Ri值分布振幅很大,年降雨侵蚀力主要集中在几次降雨过程中。本研究提出的日降雨侵蚀力预测模型能反映降雨侵蚀力的季节分布,模型的决定系数f为0.86,偏差系数σ为2.2%。     

黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室土壤侵蚀模拟实验大厅降雨装置

黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室土壤侵蚀模拟实验大厅自1992年竣工以来运转正常,在降雨面积之大、降雨强度调节范围之宽、降雨特性与天然降雨之接近程度、以及自动化控制程度等方面,目前均为全国之最.在土壤侵蚀实验研究中发挥了重要作用.在论述土壤侵蚀模拟实验重要意义的基础上,简要介绍了有关模拟降雨装置(包括降雨喷头、供水管网等)的设计依据、选型和布设安装等情况,并介绍了模拟降雨的基本特征.     

黄土丘陵沟壑区坡面侵蚀产沙地形因子的临界条件

用能量的观点来解释坡度、坡长、降雨对坡面侵蚀产沙的影响。通过分析安塞水土保持研究站、晋西离石县王家沟小流域的小区资料,研究坡度、坡长、降雨对坡面侵蚀产沙的影响。结果表明：降雨特性（雨量、雨强）对坡面侵蚀产沙的作用最大,坡度次之,坡长最小;坡面侵蚀产沙的临界坡度分别受降雨、坡长大小的影响,临界坡长分别受降雨、坡度、坡长大小的影响;临界坡度、临界坡长都不是一个确定的值,但在一定范围内变化,变化范围由降雨、坡面地形等因素决定。研究成果可为黄土丘陵沟壑区坡面治理提供理论依据。     

甘肃省雨水资源化利用与旱地农业发展

甘肃省是一个干旱缺水和水土流失严重的省份,特别是其约14万km~2的旱地农业区,缺水问题尤其突出,人畜饮水十分困难.根据80年代以来甘肃省开展雨水集蓄利用试验研究和推广应用的实践,阐述了甘肃省旱作农业区雨水资源化利用的技术与经济可行性,总结了雨水利用的成功经验和模式,提出雨水资源化利用是甘肃省旱地农业区的可持续发展之路.     

陕北黄土丘陵区流域面平均雨量推算方法

 面雨量推算方法及雨量站点数的选取是分析流域面平均降雨量的关键。选取降雨数据相对集中的1981—1986年期间陕北黄土丘陵区窟野河、秃尾河、佳芦河流域各雨量站降雨资料,以泰森多边形法计算的流域面雨量值作为参照值,用算术平均值法推求各种雨量站点个数情况组合下的最大相对误差绝对值与雨量站点个数的关系。结果表明:在研究区内,随雨量站站点个数的增加,最大相对误差绝对值呈减少趋势,其中,在窟野河流域,当选取9个雨量站点时,按照上、中、下游均匀选取站点组合的方法所得面雨量值与参照值的相对误差绝对值都在10%以内;在秃尾河以及佳芦河流域,以至少选取3个雨量站点个数,仍按照上述方法选点所得面雨量值与参照值的相对误差绝对值都在5%以内。研究提供了在雨量资料有限的情况下,处理个别雨量站数据缺失而又不影响研究精度的方法以及简单可行的计算方法和理论依据。     

长武塬区降雨入渗特征

为了深入理解深厚黄土层的降雨入渗机制,在黄土高原塬区的长武试验站,应用TDR监测天然降雨下大型土柱土壤含水率的动态变化,并结合土柱底部出流量测定数据,分析天然降雨的入渗特征。结果表明:降雨对土壤含水率的影响主要集中在160 cm深度以上,且随深度增加而递减,至240 cm土层降雨峰值信息几近消失;湿润锋运移速率与降雨强度呈正相关关系,与土壤初始含水率成负相关关系,湿润锋运移深度同降雨量和降雨强度正相关;降雨对300 cm土壤水的补给行为普遍存在,入渗补给以活塞流方式为主;降雨入渗补给土壤水的滞后作用表现出对100～200 cm土壤水的补给滞后时间为15～18 d,对300 cm深度土壤水的补给滞后时间为30～45 d。研究结果对明确黄土塬区水循环机制具有一定参考意义。     

太行山区不同人工林林冠截留降水的比较研究

林冠截留降水是林地水分循环中重要的水文过程。通过穿透降雨和树干径流自动采集系统对太行山区油松和侧柏两种典型人工林在天然降雨条件下林冠截留降水的生态水文过程进行了分析。结果表明,两种林分林冠截留和树干径流的过程都与林外降雨呈正相关关系。油松林冠截留降水的能力明显强于侧柏,而截留降水转化为树干径流流量则小于侧柏。油松林冠次降雨截留降水率约为18.9%,其中大约3.5%的截留降水转化为树干径流,大约81.7%的降水到达地面;侧柏林冠次降雨截留降水率约为13.3%,其中大约8.9%的截留降水转化为树干径流,大约88.9%的降水达地面。从林冠截留功能的角度分析,在太行山区进行人工造林时,坡度较缓山丘地区适宜种植侧柏,坡度较陡的山岭地区适宜种植油松。     

引导学生参与课余科研、生产活动的探讨和体会

对引导学生利用课余时间参与科研、生产活动进行了探讨,实践证明,这是促进学风建设,提高教学质量,使教学、科研、生产能更好地相结合的有效方法,值得大力提倡。     

1951-2018年韶关不同量级降雨侵蚀力变化

降雨是引起土壤水蚀的主要动力因子之一,为探讨韶关市不同量级降雨对土壤水蚀特征造成的影响,选取1951—2018年韶关市逐日降雨量数据,采用日降雨侵蚀力模型计算降雨侵蚀力,利用变异系数、趋势系数分析不同时间尺度各量级降雨侵蚀力的变化.结果表明:(1)68年来韶关市年均降雨侵蚀力为9314(MJ·mm)/(hm2·h·a)...     

关川河流域1995-2010年降雨特征及其水土流失效应

依据定西关川河流域1995-2010年的水文站监测数据,分析了该地区降雨特征及其水土流失效应。结果表明:(1)流域降雨事件主要发生在5-9月,7-8月降雨量达到全年最高值,而侵蚀性降雨主要发生在7-8月15a间侵蚀性降雨日数占总降雨日数的9.53%侵蚀性降雨量占总降雨量的39.41%。(2)15a间共观测到1|123d降雨,降雨总量达4866.98mm多年平均降雨量304.19mm,年际变化趋势不明显,每年约10%的侵蚀性降雨事件造成土壤侵蚀。(3)河川径流量与输沙量呈极显著正相关关系(p<0.001),二者均呈波动减少的趋势当表层土壤处于缺水状态时,降雨对土壤侵蚀的影响延迟。(4)由于影响土壤水蚀的因素错综复杂,降雨量、侵蚀性降雨量和降雨侵蚀力均不能独立反映流域土壤侵蚀过程。     

黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室土壤侵蚀模拟实验大厅降雨装置

黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室土壤侵蚀模拟实验大厅自１９９２年竣工以来运转正常,在降雨面积之大、降中度调节范围之宽、降雨特性与天然降雨之接近程度、以及自动化控制程度等方面,目前均为全国之最。在土壤侵蚀实验研究中发挥了重要作用。在论述土壤侵蚀模拟实验重要意义的基础上,简要介绍了有关模拟降雨装置（包括降雨喷头、供水管网等）的设计依据、选型和布设安装等情况,并介绍了模拟降雨的基本特征。