三峡库区典型农业小流域次降雨产沙过程及其影响因素

为探究引起三峡库区农业小流域土壤侵蚀的主要次降雨因子,通过天然降雨观测资料,分析忠县石盘丘小流域2019年侵蚀性降雨年内分布特征和典型次降雨条件下A和B 2个集水区产沙过程的变化规律,采用相关性分析方法,揭示次降雨产沙的主要影响因素。结果表明:(1)全年119场降雨资料中,有19场为侵蚀性降雨。全年侵蚀性中雨共发生10次,是侵蚀性降雨中最常见的降雨类型。暴雨及以上降雨是造成研究区产沙量最大的降雨类型。(2)在典型中雨、大雨和暴雨产沙事件中,B集水区产沙量分别是A集水区的5.13,1.66,7.56倍。对3场典型次降雨产沙过程进行分析发现,B集水区产沙过程线随降雨历时的延长,变化程度更剧烈。(3)各PIn因子与研究区产沙量的相关性系数大小排序为PI30>PI10>PI15>PI60>PI5>PI90>PI。对各类降雨因子与研究区的产沙量进行相关性分析,系数大小排序为P>PIn>In>I>T。A、B集水区产沙量与次降雨量P和PI30均存在极显著正相关性。总之,在三峡库区开展水土保持工作时,要加强对暴雨及以上降雨造成农业小流域水土流失的监测与预警响应能力;P和PI30能较好地反映三峡库区天然次降雨对农业小流域侵蚀产沙的影响;对天然降雨条件下的次降雨侵蚀力进行估算时,可将PI30作为主要参考因子;农林水复合生态系统与结构简单的传统农耕模式相比,具有更丰富多元的层次结构,不仅能全面开发利用小流域的农业资源,更有利于保持水土,且其对降雨环境变化的适应性也更强。     

黄土丘陵沟壑区小流域水土保持措施的水文效应

以黄土丘陵沟壑区内相邻的2条支沟(羊道沟和插财主沟)为研究对象,采用横向平行对比分析途径,研究了小流域水土保持措施的水文效应.结果表明在黄土丘陵沟壑区,水土保持措施能够有效地减少小流域的径流、泥沙模数,消减洪峰流量、降低径流含沙量,滞后洪峰出现时间,缩短洪水历时,改变降水产流、产沙关系,但对降雨量与流域径流、泥沙量之间的相关性没有大的影响.     

秦巴山区小流域综合治理对洪水的作用过程分析

采用小流域平行对比法,分析秦巴山区小流域的次降雨洪水过程,研究了水土保持综合治理对小流域洪水的作用过程。结果表明,水土保持综合治理能够有效地延迟峰现时间30~60 min,对于不同的降雨量、降雨强度,其削减洪峰流量的程度不同。其中削减洪峰流量14%~90%,使径流系数降低25%~71%。调节降雨径流的年内分配,使枯水期流量增大,汛期流量减小。     

紫色丘陵区降雨侵蚀力简易算法的模拟

降雨侵蚀力是评价一个地区潜在水力侵蚀危险性和严重程度的重要参数。该文基于野外人工模拟降雨的侵蚀试验,对紫色丘陵区降雨侵蚀力的简易算法进行了模拟研究。结果表明：紫色丘陵区降雨量与土壤侵蚀产流、产沙之间存在极显著正相关,各时段降雨强度I（5、10 、15、30、45 min）能很好地反映紫色丘陵区土壤流失量的变化特征。基于降雨动能E和时段降雨强度的复合因子∑EI5和∑EI10能够很好地反映紫色土丘陵区径流量变化特征,∑EI5可很好地反映该地区土壤流失量变化特征。降雨量P与各时段降雨强度I的复合因子PI5、PI10、PI15对紫色丘陵区坡地产流、产沙起关键作用,尤其是PI5的作用。紫色丘陵区降雨侵蚀力简易计算公式为PI5和∑EI5且二者之间存在定量转换关系,该公式提高了降雨侵蚀力在土壤侵蚀预报模型中的应用价值。对于紫色丘陵区一次降雨而言,5、10、15 min降雨强度及降雨量是水土保持的关键性时段,也是水土资源利用的最佳调控时段;尤其是前5 min的雨强、雨滴大小分布、降雨量对坡地水土流失起重要作用。     

青藏公路路堤边坡产流产沙与降雨特征关系

道路侵蚀是区域土壤侵蚀的重要组成部分,为了摸清公路边坡侵蚀规律,在青藏公路路堤边坡布设自然径流观测小区,进行定位观测,实验结果表明:(1)研究区内的降雨特征是:以次降雨量5～10mm和平均降雨强度小于5mm/h的降雨为主,在观测期内的降雨量分别为52.89mm,61.31mm,分别占总量的56.72%和65.76%。(2)降雨量和平均降雨强度的乘积与侵蚀模数、径流深有较好的线性相关关系,其相关系数分别为0.6576和0.7982,这与通用土壤流失方程较为吻合,降雨量(降雨动能)与平均降雨强度的组合可以作为路堤坡面侵蚀预测的重要因子。(3)对径流深与侵蚀模数分别取自然对数,两者拟合结果表明有较好的线性相关(相关系数R=0.8633),随着径流深度的增加侵蚀模数也在增加。路堤边坡的径流系数主要集中在0.1～0.4之间,平均0.29,表明边坡的入渗能力较强。     

黄土丘陵沟壑区小流域综合治理对产流规律的影响

在晋西黄土丘陵沟壑区王家沟小流域,选择流向一致、地形差别不大、面积基本相同的2条相邻一级小支沟—羊道沟(不治理)和插财主沟(综合治理),分别在沟口设置测流堰,进行径流、泥沙对比观测。据对连续15年的资料分析,可得出如下结论:在水土流失治理程度78.3%的情况下,小流域综合治理对产流的影响很大,年均产流次数减少15.4%,年均浑水径流深减少55.7%;在次均产流降雨量、平均降雨历时和平均雨强相同情况下,小流域治理比不治理,产流时间可推迟43 min,最大洪峰流量平均值可降低48.44%。     

岚河流域产沙模型研究

利用岚河流域的降雨径流资料，分析了该流域的降雨特性及产沙规律，确定了影响流域产沙的主要因子。建立了以lh平均雨强IA(mm／h)、次降雨量P(mm)、流域出口断面洪峰流量Qm(m^3／s)为因子的产沙模型。     

降雨因子对缙云山地区典型森林植被类型地表径流的影响

根据2004-2006年在缙云山地区的定位观测数据,分析降雨因子与针阔混交林、常绿阔叶林、楠竹林和灌丛4种典型森林植被类型地表径流量的关系。结果表明:①地表径流与降雨量和10 min最大雨强关系极其显著,与平均雨强关系显著,与前3天降雨量和降雨历时关系不显著;②地表径流与降雨量间存在二次函数关系,与10 min最大雨强和降雨强度间分别存在一次函数关系;③不同的森林植被类型对降雨的响应不同,在较小降雨条件下,各植被类型都能很好的调节降雨,但在较大降雨条件下,各植被类型对于雨水的调节作用差别较大,常绿阔叶林拦截降雨、调蓄洪水能力最强,楠竹林的最差。④通过主成分分析,对地表径流起着制约性的影响因素有降雨强度综合因子、降雨历时与降雨量综合因子和前期降雨的综合因子,用主成分作为变量建立模型,通过检验发现拟合度较高,能准确推求和预测分析地表径流。     

玉溪市尖山河小流域侵蚀性降雨的特征

[目的]分析侵蚀性降雨特征及其与产沙之间的关系,为水土保持生态建设提供参考依据。[方法]基于尖山河小流域降雨资料和径流小区监测资料,选取2014—2016年的降雨历时、降雨量、平均雨强、最大30min雨强和最大60min雨强5个指标,分析不同降雨量级别和不同降雨强度等级下的降雨场次、侵蚀性降雨量、侵蚀性降雨频率、各侵蚀性降雨特征指标与产沙的相关性。[结果](1)从3a的降雨情况来看,大体变化类似正态分布。研究区的降雨主要集中于5—10月,汛期在9月;从10月开始,降雨量逐渐减少,而从季节分布来看,降雨集中在夏秋两季,干湿季节明显。这一规律与大陆性季风气候特点有关。(2)玉米地和烤烟地径流小区的平均产沙模数均显著高于次生林、人工林地和灌草地径流小区。(3)在一定降雨强度范围内(0~5mm/h),次生林径流小区的产沙量与降雨量和最大60min雨强呈显著正相关关系,烤烟地径流小区的产沙量与降雨量呈显著相关关系。[结论](1)降雨特征与大陆性季风气候相吻合,集中在夏秋两季,呈正态分布;(2)覆盖度不同的土地利用方式在拦截泥沙和径流等方面存在很大差异,耕作方式和农作物对土壤流失也有不同程度的影响。     

降雨因子对沂蒙山区不同土地利用方式径流小区产流产沙的影响

[目的]研究降雨量、降雨强度、降雨历时等降雨因子对沂蒙山区小流域不同土地利用方式径流小区产流产沙的影响,为该区水土流失防治、水土保持规划、生态建设等提供参考。[方法]对沂蒙山区不同土地利用方式径流小区(自然荒坡和荞麦、野生牧草和花生)两两对照并且进行连续3a的定位观测,对观测数据进行统计分析和显著性检验。[结果](1)降雨量与各径流小区产流量的相关性显著(p0.01),与荞麦小区和花生小区产沙量的相关性显著(p0.01),与自然荒坡小区和野生牧草小区的产沙量相关性较差。(2)平均降雨强度(I)与各径流小区的产流量和产沙量的相关性均不显著。10 min最大降雨强度(I10)和30min最大降雨强度(I30)与各径流小区产流量以及荞麦小区、花生小区的产沙量均具有较好的相关性,其中30min最大降雨强度(I30)的相关性最好。(3)降雨历时与荞麦径流小区的产流量和产沙量相关性显著(p0.01),与其他径流小区的产流量和产沙量虽皆呈正相关但相关性均不显著。[结论]降雨量(P),10min最大降雨强度(I10),尤其是30min最大降雨强度(I30),降雨历时等降雨因子在沂蒙山区坡面产流产沙过程中都起到了不同程度的作用,不同的土地利用方式也是影响坡面产流产沙的重要因子。     

坡面产流产沙影响因素的灰色关联法分析

影响坡面径流的因素有降雨量、雨强、植被等诸多因子。在陕西省长武县王东沟小流域布设径流小区,采用灰色关联度的方法,对不同影响因子进行了对比分析,研究了降雨和植被对地表径流量和侵蚀量的影响。结果表明,降雨量与径流量、侵蚀量的关联度最大,各因子对径流量的影响系数排序为:降雨量>最大雨强>雨强>植被覆盖度,对侵蚀量的影响系数排序为:降雨量>雨强>最大雨强>植被覆盖度。植被覆盖度与径流量和侵蚀量的关系为:当覆盖度<25%时,径流量没有明显变化;当其>25%时,径流量随着覆盖度的增加减少;当覆盖度<50%时,随着覆盖度的增加,侵蚀量下降趋势明显;当其>50%时,随着覆盖度的增加,侵蚀量下降趋势趋于平缓。     

砖红壤区降雨因子对产流产沙的影响

应用三种无量纲化的灰色关联法分析了12个降雨因子对于砖红壤区裸地和桉林地产流的影响,以及15个降雨径流因子对于产沙的影响。结果表明:无量纲处理方法不同将导致因子关联度排序出现变化;复合因子的关联度大多数都高于单因子;与PI₃₀相比,在砖红壤区裸地中PI₅更能代表降雨侵蚀力指标,而桉林地则是PI₁₀;Q_m’H在桉林地比通用的降雨侵蚀力更适于作为坡面降雨侵蚀模型的侵蚀动力因子。研究结果将有助于建立灰色关联法在土壤侵蚀研究中的标准化程序,为建立砖红壤区土壤侵蚀预报模型提供理论支持。     

不同下垫面径流小区次降雨对产流产沙的影响

[目的]揭示南方红壤区人工径流小区次降雨对径流泥沙作用规律,为区域水土保持工程实践与基础理论研究提供参考。[方法]基于云南摩布小流域3种下垫面(林地、农地、裸地)人工径流小区2013—2015年自然降雨观测资料,采用M-K趋势检验、灰色相关分析及双累积曲线等方法研究了次降雨量、径流量、泥沙量和入渗率的变化趋势及相关关系,以及降雨因子对径流泥沙的影响。[结果](1)2013—2015年摩布径流小区月降雨均呈先增加后减少的波动性变化趋势,3a降雨量无显著性变化趋势。(2)相同降雨量各下垫面径流小区产流差异显著(p0.05),其中林地最小,农地次之,裸地最大;3种下垫面次降雨径流深增长速率大小规律与此相同。(3)次降雨产沙量与降雨量、径流量均存在密切相关关系,相关系数分别为0.67~0.82,0.69~0.85。径流小区产沙能力随雨强增大而增强。相同雨量下,林地产沙能力最小,而裸地累积产沙量增速最大。(4)3个径流小区的入渗率均随降雨量和雨强增大而增大,其中林地入渗率最大,平均入渗率为94.03%;裸地入渗率最小,平均入渗率为86.28%。[结论]与农地和裸地相比,林地不同程度提高了土壤入渗性能,降低了产流量和产沙量。     

土壤侵蚀量与其水动力因子间的灰关联分析

采用灰关联分析法定量地研究了华南花岗岩地区不同草本植物覆盖率条件下水动力因子(雨量、雨强、径流量)与土壤侵蚀量之间的关联程度。结果表明:(1)随着地表草本植物覆盖率的降低,径流量与土壤侵蚀量的关联度愈来愈小,而雨强、雨量与其关联性却愈来愈大;(2)当地表全裸露时,影响土壤侵蚀的主要因子是雨强,而不是一般认为的径流量:(3)与雨量相比,雨强和土壤侵蚀量之间有更密切的关联性,选择雨强来反映降雨对土壤侵蚀的影响更合适。     

降雨和前期含水量对大别山区不同作物坡面产流产沙的影响

基于霍山县水土保持试验站3个径流小区（茶叶、桑树、红芋）2016—2017年逐日连续观测数据，定量研究土壤含水量与天然降雨条件下产流产沙规律与动态变化特征。结果表明：（1）4—7月为产流高峰期，该时期各小区产流量占年产流量的76%（桑树），57%（茶叶），70%（红芋）。3种作物对产流产沙的抑制效果为茶树地 > 桑树地 > 红芋地。（2）各作物年内土壤含水量变化趋势相似，全年变化呈"W"形。其中表层土壤平均含水量排序为茶树地 > 桑树地 > 红芋地，与作物抑制产流产沙效果排序一致。秋季土壤水分稳定性最强，夏季最弱。全年以桑树为例的乔木对土壤水分稳定效果最好。（3）降雨参数与土壤含水量之间灰色关联度大小为历时 > 平均雨强 > I₃₀ > I₆₀ > 雨量。作物小区内产流量贡献度最大变量为降雨侵蚀力，而就产沙量而言，茶叶地与红芋地的产沙量贡献度最大变量为I₃₀，对桑树地产沙贡献度最大变量为降雨量。     

洮河流域径流输沙演变与降雨及降雨侵蚀力的关系

[目的]揭示气候变化、人类活动耦合作用下复杂的水沙变化、水沙关系,探明降雨侵蚀力的影响及径流输沙变化的响应机理,为流域水土流失防治和生态建设提供科学参考依据。[方法]基于洮河流域及周边6个气象站点逐日降水和下游控制站逐月径流输沙数据,采用多元统计分析法、水沙曲线、相关系数、灰色关联度、弹性分析法等方法分析研究了径流、输沙、降雨(P)、降雨侵蚀力(R)演变规律,及其相互作用关系。[结果]洮河流域1956—2019年径流整体呈显著下降趋势,线性变化率-2.8×10⁷m³/a, 1987年发生突变,输沙整体呈显著下降趋势,线性变化率-4.61×10⁵t/a, 2003年发生突变,降雨、降雨侵蚀力均呈不显著上升趋势,且未出现明显突变。洮河流域R上中游小于下游,夏季(626.33)>秋季(125.31)>春季(122.22)>冬季(0),夏季降雨侵蚀力占比71.67%,夏季对泥沙侵蚀影响最大。P与R分布相反,P相对较小的下游流域R较大,P相对较大的上中游R较小,流域水沙异源,上中游产水,下游产沙。对输沙量影响最大...     

黄土区坡地降雨入渗产流中的滞后机制及其模型研究

滞后作用的存在,不但影响降雨过程中的入渗特性,而且影响产流量。该文通过对入渗产流中的滞后机制分析,建立了考虑滞后作用的坡地降雨入渗产流模型。利用黄土高原沟壑区典型小流域坡地天然降雨入渗－产流的实测资料对模型进行了检验,结果表明：在降雨入渗－产流过程中,滞后作用加快入渗速率,减少径流量;滞后模型使土壤含水量、产流过程接近实测值。因此,在降雨入渗产流过程中考虑滞后作用的影响是必要的。     

黄土丘陵沟壑区第二副区裸地降雨因子影响产流和产沙的研究

坡面产流和产沙受多种因素的影响。对于裸地而言,降雨量与雨强是两个最重要的因素。对黄土丘陵区第二副区,5年的裸地降雨量和降雨强度与产沙产流数据资料进行相关分析,总结出三个相应的模型。     

北京山区灌草坡面水土流失特征及其影响因素

为了揭示区域坡面水土流失规律,以北京山区灌草坡面径流小区定位观测资料为基础,对坡面径流量和侵蚀量与降雨、植被盖度、坡度等主要影响因子进行偏相关分析.结果表明：1）在一定降雨和下垫面条件下,径流量的主要影响因子是降雨量和最大30 min降雨强度,侵蚀量的主要影响因子是径流量、植被覆盖度和最大30 min降雨强度;2）就降雨因子而言,影响径流量的关键性降雨因子是降雨量、降雨历时和最大30 min降雨强度,而影响侵蚀量的关键性降雨因子是最大30 min降雨强度;3）径流量和侵蚀量与植被盖度之间表现出显著的负相关关系,即植被盖度越大,径流量和侵蚀量越小;4）不同坡度等级的径流量和侵蚀量差异显著,随着坡度的增加,径流量和侵蚀量呈现出先增加后减小的趋势;5）灌草坡面的水土保持作用显著,重视和发展植被恢复与重建工作,对北京山区生态环境改善和水土流失治理具有重要的意义.     

大别山南麓裸地小区径流泥沙过程对降雨特征的响应

作为水土流失重点预防保护区,大别山南麓裸地坡面水土流失严重,为探究该区典型裸地坡面径流泥沙对降雨的响应,利用自动化径流泥沙监测设备对裸地径流小区的降雨—径流-泥沙过程进行监测。以2020年全年侵蚀性降雨数据为基础,依据降雨峰值时序划分雨型,分析了4种雨型的累计产流产沙特征和次降雨的径流泥沙特征,并建立了累计产流产沙的最优函数模型。结果表明:(1)大别山南麓降雨事件的I₃₀是影响降雨事件的泥沙量和径流系数的重要因素;前期集中型和中期集中型降雨事件的泥沙量与前48 h内的降雨量呈显著正相关。(2)不同雨型下产流产沙过程有显著差异,但径流泥沙指标的差异不显著。不同雨型下累计产流产沙的最优模型为Logistic模型。(3)不同雨型下,雨强、产流率和产沙率的变化趋势和峰值出现规律存在一致性,也存在产沙产流过程滞后于雨强变化过程的现象,产沙滞后多出现在前期集中型降雨,产流滞后多出现在中期集中型和后期集中型降雨。研究结果揭示了降雨-产流-产沙相互关系,对该区域坡面水土流失防治具有一定的科学指导意义。