近55年来中国不同强度降雨的时序变化特征研究

采用1961—2015年535个气象站点数据,根据中国气象局颁布的降雨强度等级划分标准,将降雨事件分为小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨6种强度,后三者记为总暴雨,六者合计为总降雨,从年际雨量和雨日两方面出发,将中国整体看做一个对象,首先计算1961—2015年535个站点不同强度降雨逐年雨量和雨日总和;然后计算不同强度降雨雨量和雨日总和的变化趋势;最后诊断不同强度降雨雨量和雨日对总降雨雨量和雨日贡献的变化趋势。结果表明,1961—2015年中国小雨呈减少趋势,大雨和总暴雨呈增加趋势,总降雨呈现先增加、后减少的"曲棍球"现象。除北方地区外,中国多数地区降雨以增加趋势为主,并朝着极端化方向发展。在降雨贡献率方面,小雨对总降雨的贡献呈减少趋势,而其他强度降雨对总降雨的贡献均呈增加趋势。暴雨对总暴雨的贡献在减少,而大暴雨和特大暴雨对总暴雨的贡献均呈增加趋势,说明中国暴雨强度在增加。虽然中国不同地区不同强度降雨对总降雨的贡献率不同,但多数地区强降雨对总降雨的贡献率呈增加趋势。通过对比6种不同强度降雨的雨量和雨日,可以发现中国强降雨事件在增加,降雨强度在朝着极端化方向发展。     

长江三峡花岗岩区降雨特性对管流的影响

根据天然降雨和管流观测资料的分析结果，长江三峡花岗岩区降雨类型基本上可分为均匀型、递降型、突发型和峰值型4种雨型，管流过程和降雨过程相对应；不同降雨类型的管流出现时间各有差异，峰值降雨型降雨产生的管流出现时间最早，其次是突发降雨型、递减降雨型、均匀降雨型；影响长江三峡花岗岩区管流产流的降雨量在26mm(24h降雨量)以上，平均降雨强度为0.0078～0．0537mm／min。在相同条件下，管流量与降雨量呈线性正相关。降雨产生管流后，降雨过程中雨强的微小变化会导致管流水文波形的明显反映，尤其是阵雨的出现，会使缓慢下降的管流流量水文波形下降的更为缓慢或转而产生小幅度的回升。     

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...     

坡耕地降雨径流与土壤侵蚀特征研究

研究人工模拟降雨对坡耕地土壤侵蚀特征的影响,旨为北方土石山区坡改梯建设提供科学依据。以北方土石山区典型砂质壤土为研究对象,采用人工模拟降雨试验的方法,在室内模拟不同坡度(10°、15°、20°和25°)、不同降雨强度(40、90、120和180 mm/h)下的坡面产流和产沙过程,研究不同坡度和降雨强度对坡面土壤侵蚀过程的调控机制。结果表明:(1)坡面开始产流所需的时间不受坡度的影响,随着降雨强度的增大,坡面产流所需的时间明显缩短;(2)在降雨强度一定的条件下,随着坡度的增大,坡面产沙量逐渐增加,本试验坡面最高产沙量的临界坡度约为22°;(3)产流量随坡度变化并非单调的递增或递减趋势,而是随着坡面由缓变陡呈先增加后降低的变化;(4)在降雨量相等的前提下,大降雨强度能够带来较大的单位时间产流量,但并不能保证总产流量也最大;在其他条件一致时,坡面侵蚀随着降雨强度的增大而增加。在降雨强度一定的条件下,坡面产沙量存在临界坡度,不同土质、不同降雨强度下的临界坡度尚需进一步研究。     

红壤地区降水对林地养分输入与土壤侵蚀的作用

定位观测研究表明，降雨是林地形成土壤肥力的重要因素，特别是通过林冠层的穿透水和树干的径流水，其养分含量平均要比林外雨高80％左右。但在不同的气候条件和不同的森林类型里，降雨输入土壤的养分差异悬殊。在无植被覆盖的坡地上，降雨会造成土壤侵蚀，使土壤养分入不敷出。     

不同降雨强度中度石漠化地区氮、磷、钾流失特征

采用人工模拟降雨方式,研究了中度石漠化山地N、P、K流失的特征.结果表明,不同降雨强度下,径流中N、P、K流失浓度,K>N>P,且径流中N和K的浓度总体上呈下降趋势,P流失没有明显下降.随着降雨历时,径流中的N、K浓度波动性较小,而P波动性较大.不同雨强,营养元素间关系有正相关,也有负相关.     

宁南山区不同降雨强度下坡地的产流产沙特征分析

采用人工模拟降雨方法,分设3种不同的降雨强度,研究了宁南山区人工草地和坡耕地的产流产沙特征。结果表明：人工草地与坡耕地的径流量最高分别为14.55、14.21 mm;侵蚀模数坡耕地最高为15.5 t/km^2,人工草地最高为10 t/km^2。人工草地和坡耕地的径流量、侵蚀模数均随降雨强度的增加而增加,并与降雨强度呈指数函数或幂函数。     

四川盆地降雨侵蚀力分布与土壤侵蚀危险期探讨

采用降雨侵蚀力Ｒ＝「Σ（ｎ，ｊ＝１）（２１０＋８９ＬｏｇＩ３」（ＩｊＴｊ）Ｉ３０／１００的计算方法研究四川盆地降雨侵蚀力的时空分布，初步探讨了不同气候带年降雨量与降雨侵蚀力之间的直线回归关系。并通过主要种植模式各个时期Ｃ因子值的计算，研究土壤侵蚀危险期。     

杉木幼林地水土流失与降雨特性关系研究

本文通过连续三年定位研究，全面探讨降雨特性对炼山与不炼山的杉木幼林地水土流失的影响，结果表明：本区年均降雨量和降雨侵蚀力（ＥＩ３０）为１５０８．０ｍｍ和６０２．１［１００Ｊ·ｃｍ／（ｍ２·ｈ）］，侵蚀性降雨占全年降雨次数的３４％～４０％；杉木幼林地水土流失随降雨侵蚀力增大而增加；林地水土流失量主要由大雨和暴雨两种降雨类型所引起，充足的前期降雨会加剧林地水土流失，尤其是在旱季；炼山的杉木林地水土流失随降雨的年分布特点而呈明显的季节性变化；在不同降雨条件下，炼山林地水土流失均明显大于不炼山林地．因此增加地表覆盖和选择合适的营林作业方式和时间是防止炼山林地大量水土流失的有效途径。     

鲁中南山区侵蚀性降雨及典型作物对坡面产流产沙影响研究

为研究降雨量、降雨历时、降雨强度等降雨因素及典型作物对坡面产流产沙的影响，基于K-均值聚类分析法对山东省泰安市东周小流域2014-2020年77次侵蚀性降雨进行分类，并进一步分析不同降雨类型下不同作物产流产沙特征及对各降雨指标的响应.结果表明：(1)研究区侵蚀性降雨可以分为Ⅰ型(小雨量、短历时、大雨强)、Ⅱ型(大雨量、长历时、小雨强)、Ⅲ型(中雨量、中历时、小雨强)3类.各降雨频率为67.53%,3.9%,28.57%,占研究期内总降雨量的44.2%,14.02%,41.78%.(2)各径流小区产流和土壤流失量从大到小依次为大豆、裸地、地瓜、花生，花生和地瓜对径流和泥沙的削减效果相对较好.在Ⅱ型条件下，各小区产流产沙量最大，Ⅲ型次之，Ⅰ型最小；但当Ⅰ型和Ⅲ型雨频率较高时，产流产沙量也较大.(3)对坡面产流产沙影响最大的因素为降雨量，当作物种类不同时，影响次之的因素有所差别.径流对降雨因素的响应程度高于土壤流失量，控制产流发生可在一定程度上有效降低土壤流失量.     

日雨量数据估算西双版纳勐仑区域降雨侵蚀力动态

研究目标区域降雨侵蚀性的动态特征,有助于制定和实施区域有效水土保持规划,促进区域农业生态系统健康、良好发展。现以西双版纳勐仑气象站1959～1998年平均年降雨量值为参考值,每24h≥12.7mm为侵蚀性降雨标准,分析该站1992～2006年的日雨量值,用修正后的土壤流失通用方程（RUSLE）中计算降雨侵蚀力方程M=α∑kj=1（Pj）β来估算该区域降雨侵蚀力动态变化（MJ.mm.hm-2.h-1）。结果表明：西双版纳勐仑区域在研究时段内,45%的年份为平水年,丰水年份超过枯水年份,总体表现为略微增加现象;同时,侵蚀性降雨量占总降雨量的75%以上,并且集中发生在雨季期间;年降雨侵蚀力值在160.742～350.393MJ.mm.hm-2.a-1,最大侵蚀力出现在2001年;年内不同月份降雨侵蚀力差异明显,雾凉季的1月仅1.107MJ.mm.hm-2.h-1,雨季的7月达到57.189MJ.mm.hm-2.h-1,二者相差50多倍,随后又逐渐降低,表现为明显的季节变化。     

玉米植株对降雨再分配过程的影响

 【目的】明确成熟期玉米冠层截留降雨的能力。【方法】以研究区域实际降雨强度为基础,采用人工模拟降雨法对成熟期玉米冠层截留量、茎秆流量和穿透雨量进行了测定。【结果】冠层截留率平均为7.5%,茎秆流率平均为28.8%,穿透雨率平均为63.7%;冠层截留量、茎秆流量和穿透雨量与雨强呈极显著线性正相关关系,冠层截留量和茎秆流量与叶面积之间呈极显著正相关直线关系,而穿透雨量与叶面积呈极显著线性负相关关系。【结论】不同雨强条件下,玉米冠层截留效应不尽一致;玉米冠层和茎秆可以引导一部分冠上雨量,减少直接到达地表降雨的数量,从而影响径流;本研究中建立的雨强和叶面积与冠层截留量、茎秆流量和穿透雨量之间简洁、实用模型,可为农耕地土壤侵蚀防治提供一定参考依据。     

高羊茅草地地表径流系数影响因素研究

高羊茅作为我国北方典型冷季型城市草坪草,具有调蓄雨水的作用。为了进一步深入研究北方高羊茅草地的降雨径流,本文采用人工模拟降雨试验,研究了高羊茅草地在不同覆盖度(60%和90%)及不同雨强(30、60和90mm/h)条件下的径流系数变化过程及其与影响因子之间的关系,并用裸地作为对照,得出高羊茅草地在不同试验条件下的径流系数削减率。研究结果表明:1)高羊茅草地初始产流时间随雨强增加逐渐提前,随着覆盖度的增加逐渐延长,同时,雨强越大初始产流时间提前幅度越小,覆盖度越大草地延缓初始产流时间的效果越明显;2)裸地和高羊茅草地的径流系数随降雨时间变化规律相似,均随降雨时间的延长先迅速增加后逐渐变缓,经过拟合裸地及高羊茅草地的径流系数与降雨时间均呈对数关系;3)高羊茅草地地表径流系数随着覆盖度的增加而降低,随着雨强的增加而增加,且覆盖度越低雨强对径流系数的影响越显著,反之则越不显著;4)高羊茅草地对径流系数的削减能力有限,随着雨强的增加两种覆盖度草地径流系数削减率越相近,在雨强为30、60和90mm/h时两种覆盖度草地径流系数削减率分别相差25%、24%和23%;5)建立试验条件下高羊茅草地径流系数与降雨强度、覆盖度、降雨时间的回归方程,经过验证,方程可用于试验条件下高羊茅草地径流系数的预测。      

帐篷性能测试模拟降雨及雨量检测系统研究

为了检验帐篷在工作状态下防止雨水渗漏的能力,特进行了帐篷性能测试模拟降雨及雨量检测系统的研究。系统由机组管路、雨量检测、电气控制三大系统组成。首先确定降雨强度,结合试验场地有效淋雨总面积,计算所需总雨量。按所需最大流量,确定水泵、管路、喷头、阀件型号及安装、布置方式等机组管路系统设计。触摸屏与PLC通信,按照预定程序和控制逻辑,实现雨量等模拟量的检测、显示和控制变频器、电磁(动)阀的启停。变频器根据降雨量等级,设置不同的多段速参数,结合不同数量、型号的喷头投入,模拟不同的降雨等级。运行效果表明:系统性能可靠,可实现帐篷性能测试模拟降雨及雨量检测。     

3种针叶林对降雨截留作用的比较

为了揭示贡嘎山峨眉冷杉林、密云水库油松林和大兴安岭落叶松林3种针叶林冠对降雨的截留作用,采用截留容量作为衡量指标。截留容量指标不受气象因素及雨前枝叶的干湿程度的影响,只与林冠自身的特征因素有关,所以能够真实反映不同林分类型对降雨的截留作用的差别。根据实测林冠截留资料,利用相同雨量下取最大值的方法近似确定3种林分截留容量与降雨量的关系,并以莱因斯利公式为基础,计算了各自的截留容量公式。通过分析3种林分林冠的特性以及截留容量与降雨量的关系曲线可以得出:3种针叶林截留容量与降水量关系大致趋势相同,贡嘎山峨眉冷杉林与密云水库油松林的截留容量随降雨量增加的速度比大兴安岭落叶松快;贡嘎山峨眉冷杉林对降雨的截留作用最强,其次为密云水库油松林,大兴安岭落叶松林最小。     

利用下凹式绿地增加雨水蓄渗效果的分析与计算

对北京城区不同水平年、不同集水面积和不同下凹深度的绿地雨水蓄渗效果进行了分析和计算,结果表明,城市建设采用下凹式绿地是利用城市雨水资源,防范及降低洪水危害的有效措施。     

降雨梯度对林地土壤呼吸温度敏感性影响研究进展

在全球气候变化背景下,降雨格局改变导致生态系统碳循环发生变化,土壤呼吸温度敏感性（Q₁₀）是土壤呼吸机理研究和碳排放模型构建与预测的重要内容,探究降雨梯度下林地土壤呼吸温度敏感性的影响因素具有重要意义。以我国生态气候区作为降雨梯度表征,基于公开发表的文献资料,重点总结以我国干旱、半干旱和半湿润3个气候区确定的降雨梯度下,林地土壤呼吸温度敏感性影响的研究进展和作用机理。结果表明,降雨梯度下降雨格局改变会对土壤水热状况、土壤底物、土壤微生物群落及其酶活性等产生影响,土壤水分、土壤温度、土壤有机质、土壤微生物及酶活性和林地植被类型都会影响土壤呼吸强度,导致土壤呼吸温度敏感性发生变化;降雨梯度下,各因素对土壤呼吸温度敏感性影响程度不同,且各因素相互作用,导致林地土壤呼吸温度敏感性存在不确定性。针对目前林地土壤呼吸温度敏感性研究所存在的问题,建议今后应进一步统一土壤呼吸测定标准,通过长期野外实验结合室内模型推演增加试验结果的准确性,扩大研究范围,准确估算未来气候变化条件下林地的土壤呼吸温度敏感性。     

川渝盆地主汛期短时强降水事件日变化特征研究

利用四川盆地和重庆地区1980-2012年主汛期(5-9月)基本站小时降水观测资料,分析了短时强降水事件降水量、频次和强度的日变化特征,研究了短时强降水事件日峰值位相和空间分布特征,事件极值降水日变化和持续时间等分布特征,得出以下主要结论:1)川渝盆地短时强降水事件开始时间的日变化上(01:00-24:00时,北京时间,下同),表现为"V"型结构下典型夜间峰值位相特征;结束时间的日变化上,表现为多个峰值型结构分布.强降水事件持续时间的日变化上,频次和降水量均呈双峰型结构,频次极大峰值出现在3h,而强度上随着持续时间的延长,呈现逐渐增加的趋势;2)短时强降水事件极值开始时间空间分布上,极大频次和极大降水量出现在20:00-01:00时内,主要分布在盆地南部和西部大部分地区;日峰值频次结束时间主要发生在20:00-01:00时和08:00-13:00时两个时段内,主要分布于盆地南部、中部和西部大部分地区;3)短时强降水事件极值降水的日变化上,降水量和频次呈现单峰型结构,白天多为短时间(2~4h)强降水事件出现极值,而傍晚开始至第二天清晨,持续2~10h强降水事件出现极值均有发生;强降水事件极值降水持续时间日变化,1~24h内呈单峰型结构,峰值出现在2h.     

云 杉 截 留 降 雨 实 验 与 模 型

该文通过实验室模拟实验，得到了不同雨强和不同叶面积指数组合下的云杉截留降雨过程，同时考虑了树冠湿润度的影响. 依据实验资料，建立了单位叶面积最大截留量随雨强增大而减小和枝叶截留速率随树冠湿润度变化的定量关系，进而构建了云杉截留降雨随雨强和叶面积指数变化的模型. 最后，通过对模型模拟验证，得到模型对截留过程的模拟精度为91.5%.