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。     

黔中地区的侵蚀性次降雨特征

为黔中地区的水土保持和生态环境建设提供参考,基于野外径流小区实测降雨资料,选取降雨量、降雨历时、平均雨强3个指标,采用快速聚类、判别聚类和分位数取值相结合的方法,将侵蚀性次降雨划分为A、B、C 3类雨型,研究黔中地区侵蚀性次降雨特征。结果表明:1)黔中地区年均降雨量913.52mm、年均侵蚀性降雨量493.17mm,平均次侵蚀性降雨量26.42mm。2)侵蚀性降雨量在每年5月和9月最稳定,在7月达最大值。3)降雨次数和降雨量均呈夏季春季秋季冬季的趋势。降雨量在夏季年际间波动小,在春季和秋季年际间波动大。4)3类雨型的侵蚀能力呈A雨型(大雨量,长历时,大雨强,低频次)C雨型(小雨量,短历时,中雨强,高频次)B雨型(中雨量,中历时,小雨强,中频次)。5)各雨型降雨侵蚀力与平均雨强、最大30分钟雨强、最大60分钟雨强呈幂函数关系。     

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为黔中地区的水土保持和生态环境建设提供参考,基于野外径流小区实测降雨资料,选取降雨量、降雨历时、平均雨强3个指标,采用快速聚类、判别聚类和分位数取值相结合的方法,将侵蚀性次降雨划分为A、B、C3类雨型,研究黔中地区侵蚀性次降雨特征.结果表明:1)黔中地区年均降雨量913.52 mm、年均侵蚀性降雨量493.17 mm,平均次侵蚀性降雨量26.42 mm.2)侵蚀性降雨量在每年5月和9月最稳定,在7月达最大值.3)降雨次数和降雨量均呈夏季＞春季＞秋季＞冬季的趋势.降雨量在夏季年际间波动小,在春季和秋季年际间波动大.4)3类雨型的侵蚀能力呈A雨型(大雨量,长历时,大雨强,低频次)＞C雨型(小雨量,短历时,中雨强,高频次)＞B雨型(中雨量,中历时,小雨强,中频次).5)各雨型降雨侵蚀力与平均雨强、最大30分钟雨强、最大60分钟雨强呈幂函数关系.     

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。     

黄土高原降雨因素对土壤侵蚀的影响

根据调查和模拟降雨试验试验资料分析,黄土高原地区降雨是影响土壤侵蚀的最重要因素之一。水土流失主要是由少数几次大雨或暴雨所引起,大多数的降雨一般不产生地表径流;能够引起水土流失的土壤侵蚀暴雨标准随雨强和历时而异;ＥＩ３０是较适用的降雨侵蚀力指标,各种降雨特征值具有明显的空间分布规律。     

黄土高原降雨因素对土壤侵蚀的影响

根据调查和模拟降雨试验资料分析,黄土高原地区降雨是影响土壤侵蚀的最重要因素之一。水土流失主要是由少数几次大雨或暴雨所引起,大多数的降雨一般不产生地表径流;能够引起水土流失的土壤侵蚀暴雨标准随雨强和历时而异;ＥＩ３０是较适用的降雨侵蚀力指标,各种降雨特征值具有明显的空间分布规律。     

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。     

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。     

降雨特征因子与坡面土壤侵蚀关系分析

以沪（上海）陕（陕西）高速公路信阳至南阳段填沙路基边坡为研究对象,运用径流场法建立了21个径流小区,对边坡的降雨特征因子与坡面土壤侵蚀关系进行了定量分析。结果表明：侵蚀性降雨量、侵蚀性平均雨强均与土壤侵蚀量存在较强的相关关系;降雨侵蚀力值与土壤侵蚀量存在很强的相关性;降雨量级与土壤侵蚀量有较强的相关性,降雨历时与土壤侵蚀量无明显的相关关系;侵蚀性降雨的前3、5、7d降雨量与土壤侵蚀量的相关性均较差。该分析结果可为提高土壤侵蚀预测预报的准确性、有效预防和降低路基边坡土壤侵蚀提供科学依据。     

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。     

土壤侵蚀与降雨关系研究

通过2年玉米试验地降雨观测，分析了雨量、雨强、降雨历时与土壤侵蚀的关系，研究结果表明．大雨、暴雨、大暴雨容易引起水土流失，采用等高种植和秸秆或薄膜覆盖技术可减缓侵蚀程度。     

贵州喀斯特地区侵蚀性次降雨产流产沙特征研究

为研究喀斯特地区侵蚀性次降雨与产流产沙特征,选取贵州省关岭县蚂蝗田小流域坡面径流小区监测资料,采用经验频率统计法、快速聚类和判别聚类法、降雨侵蚀力简易计算法进行研究。结果表明:5—9月为侵蚀降雨主要集中月份,占侵蚀降雨总量98.08%,占降雨总量48.83%,6月是侵蚀降雨最多的月份;喀斯特地区侵蚀性次降雨雨量和雨强标准为14.49 mm和1.51 mm/h;侵蚀性次降雨划分为A(大雨量、长历时、小雨强、低频率)、B(小雨量、短历时、大雨强、高频率)、C(中雨量、中历时、中雨强、高频率)3种降雨类型;B类型的产流产沙能力远大于A、C,是喀斯特地区最易产流产沙的降雨类型;次降雨侵蚀力R的计算公式中将PI30替换为PI后,更能反映喀斯特地区侵蚀性次降雨产沙的变化特征。     

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。     

降雨和坡度对植烟坡耕地产流产沙的影响

【目的】本文探明了紫色土坡耕地产流产沙特征,为植烟土壤管理提供科学依据。【方法】对不同坡度(5°、10°、15°、20°、25°和30°)野外径流小区开展长期定位观测,研究坡面产流、产沙随降雨强度及坡度的变化特征。【结果】(1)通过近10年降雨资料分析,研究区域降雨年内分配极不均匀,6-9月降雨量占全年降雨量的80.2%～92.5%;小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨的雨量分别占6-9月总雨量的14.6%、26.7%、31.5%、22.5%、4.7%,中到暴雨占雨季降雨总量的80.7%,是土壤侵蚀强度大的重要原因;(2)坡面径流系数随最大30 min雨强的增大而增加,5°、10°、15°、20°、25°和30°坡面径流系数最小分别为0.033、0.034、0.063、0.092、0.093、0.112,最大分别为0.646、0.666、0.673、0.738、0.742、0.786,同等雨强条件下,降雨量能显著影响坡面径流系数;(3)产沙量随最大30 min雨强的增大而增加,5°、10°、15°、20°、25°和30°坡面产沙量最小分别为1.7、1.6、3.1、4.8、2.3、1.7 t·km~(-2),最大分别为75.4、234.7、440.5、486.7、489.5、477.1 t·km~(-2),产沙量随最大30 min雨强的变化过程受到植被覆盖度的影响;(4)在小雨(0.14～0.46 mm·min~(-1))、中雨(0.54～0.88 mm·min~(-1))、大雨(1.1～1.9 mm·min~(-1))下,坡面径流系数随坡度的增大而增大,最大径流系数分别为0.326、0.565、0.712。不同雨强下,坡面产沙量随坡度的变化存在差异,小雨和中雨下,产沙量变化的临界坡度为20°,最大产沙量分别为113.8、193.5 t·km~(-2),大雨下临界坡度为25°,最大产沙量为389.1 t·km~(-2),临界坡度随雨强的变化而改变。【结论】雨季是区域土壤侵蚀发生的关键时期,坡度显著影响土壤侵蚀强度,加强雨季水土保持对区域土壤可持续利用至关重要。     

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。     

黔北浒洋水侵蚀性次降雨对地表径流产沙的影响

为研究黔北小流域侵蚀性降雨与产沙的关系,以遵义浒洋水水土保持监测站2009—2012年降雨实测资料为基础,在4个径流小区各28场降雨的降雨量、降雨强度、最大30 min雨强、降雨侵蚀模数等数据统计的基础上,采用次降雨侵蚀力、覆盖度的回归模型及多元非线性回归方法,分析浒洋水小流域的次降雨径流侵蚀产沙规律。结果表明:流域内5—7月份总径流量、总产沙量分别占全年总量的64.05%和62.62%。当次降雨侵蚀力20,降雨侵蚀模数与降雨侵蚀力呈幂函数正相关关系,降雨侵蚀模数与覆盖度呈二次函数负相关关系;当降雨侵蚀力20,降雨侵蚀模数与降雨侵蚀力呈一次函数正相关关系,降雨侵蚀模数与覆盖度呈幂函数负相关关系。通过二元非线性回归,建立并验证次降雨侵蚀力、覆盖度与降雨侵蚀模数之间的适用公式。     

模拟降雨条件下烤烟植株对降雨再分配及产流的影响

【目的】明确烤烟植株对降雨再分配及产流的影响,为坡耕地土壤侵蚀的防治及可持续利用提供理论依据。【方法】采用室内人工模拟降雨法,测定了40,80和120 mm/h降雨强度下烤烟旺长期的茎秆流、穿透雨、径流和渗漏,并进一步探讨了茎秆流和穿透雨与产流的关系。【结果】茎秆流量、穿透雨量和穿透雨率与降雨强度呈极显著正相关关系,而茎秆流率则与降雨强度呈极显著负相关关系;不同降雨强度下茎秆流率和穿透雨率分别为24.66%～28.79%和71.21%～75.34%。当降雨强度为40 mm/h时,茎秆流几乎不参与径流形成,当降雨强度为80和120 mm/h时,茎秆流再分配后形成径流和渗漏的比例分别为16.90%～20.54%和79.46%～83.10%;穿透雨再分配后形成径流和渗漏的比例分别为40.14%～66.19%和33.81%～59.86%。径流中来源于茎秆流和穿透雨部分的比例分别为0.82%～10.07%和89.93%～99.18%,而在渗漏中来源于茎秆流和穿透雨部分的比例分别为42.19%～44.21%和55.79%～57.81%。【结论】降雨经烤烟植株再分配后,茎秆流主要形成了渗漏,对地表径流的贡献相对较小;而穿透雨主要形成了径流和渗漏,是两者的主要来源。     

退耕还林（草）和降雨变化对延河流域土壤侵蚀的影响

 【目的】通过定量评估退耕还林（草）和降雨变化对延河流域土壤侵蚀的影响,为延河流域水土保持效益评价、流失治理和环境建设提供决策参考。【方法】利用延河流域日降雨、数字高程模型、土壤类型图、土地利用图和植被覆盖图,运用RUSLE模型,在ArcGIS平台的支持下计算流域1997年和2000年土壤侵蚀量,并分别模拟了退耕还林（草）和气候变化对土壤侵蚀的影响。【结果】由于降雨的变化,研究区年降雨侵蚀力均值由1997年的775.32 MJ?mm?hm-2?h-1?a-1增加到了2000年的1292.07 MJ?mm?hm-2?h-1?a-1,降雨大大加剧了流域土壤侵蚀;由于退耕还林（草）政策的实施,坡耕地面积大大减少,林草面积增加,植被覆盖和管理因子值显著减少,由退耕还林（草）前的0.1714下降到了退耕还林（草）后0.1592,减小了流域土壤侵蚀;由于退耕还林（草）的实施、气候变化以及水土保持工程措施和耕作措施变化共同影响,单位面积平均土壤侵蚀量由退耕还林（草）前的3 012 t?km-2?a-1增加到了退耕还林（草）后4 671 t?km-2?a-1,年土壤侵蚀总量2314×104 t增加到了3589×104 t。【结论】降雨变化使得研究区土壤侵蚀量增加了71.28%,退耕还林（草）约减少研究区土壤侵蚀量7.84%,二者共同作用使得研究区土壤侵蚀量增加了59.26%,退耕还林（草）政策的实施对减少区域土壤侵蚀的作用是显著的。     

侵蚀性降雨与土壤侵蚀关系的研究

为研究侵蚀性降雨与土壤侵蚀的关系,选取霍山县上土寺水土保持站作为降雨观测资料的中心站,采用量级法和回归分析法来分析霍山县上土寺水保站记录的当地降水资料,研究降雨量、降雨历时、降雨强度与土壤侵蚀的关系,得出降雨因子中降雨量对土壤侵蚀的影响最大,其次是降雨历时,最后是降雨强度。     

九龙山侧柏林林内降雨时滞效应

在北京九龙山试验场地布设HOBO RG3-M自计式翻斗雨量筒,利用2012年7月21日至2013年10月1日期间侧柏林林内外实时降雨过程的定点观测数据,研究典型场降雨和特大暴雨极端天气下的侧柏林内降雨的时滞效应特征.结果表明,在具有完整降雨数据的56场降雨中,降雨初始阶段,林内降雨均晚于林外降雨,降雨量级为小雨时,林外降雨发生延迟约51.42 min后才产生林内降雨,而降雨量级为大雨以上时,林内降雨产生延迟仅约19.40 min,两者相差近3倍.随着降雨量级的增大,降雨开始阶段,林内降雨延迟时间逐渐缩短;降雨结束阶段,林内降雨延迟时间逐渐增加.通过对林内降雨延滞开始时间和延滞期雨强进行拟合,得出两者之间存在较好的对数函数递减关系;但对降雨延滞结束时间和场降雨量二者进行相关分析,并未发现二者存在明显的相关性.在典型场降雨中,不同降雨强度(暴雨、大雨、中雨、小雨)下,林冠层对侧柏林内降雨的雨强峰值出现时间起到了一定的延滞作用.特大暴雨极端天气下,降雨强度最强时林内雨强较林外雨强小,可见林冠层对强降雨雨滴的动能起到了一定的缓冲作用.由于林冠层对大气降雨存在延滞作用,能有效地延迟地表径流和土壤水文入渗的产生,对减少土壤侵蚀、防止水土流失、减少山洪、泥石流和滑坡等地质灾害具有一定的实际意义.