极端强降水变化与泥石流侵蚀输沙特征相关性分析——以长江上游小江流域蒋家沟泥石流为例

根据长江上游小江流域蒋家沟泥石流l 965-2007年的观测资料与会泽气象站1970-2005年的日降水资料,详细分析了泥石流侵蚀输沙特征与极端强降水变化的相关性.分析结果表明,1990年以来,夏季极端强降水和夏季降水量以显著增加为主要特点,M-K检验表现为显著增加趋势(99%的置信度),1990-2005年的夏季平均极端强降水量比1970-1989年的夏季平均极端强降水量增加57.56 mm.该流域这个特点与蒋家沟泥石流在90年代出现的侵蚀输沙量的大量增加有相当紧密关系.     

长江上游小江流域降水趋势与泥石流侵蚀输沙量分析

运用Mann—Kendall（M—K）非参数检验法分析降水趋势,研究了1950s～1990s长江上游小江流域降水变化特征。结果表明：1990S长江上游小江流域年降水变化以显著增加为主要特点,M—K检验表现为显著增加趋势（95％的置信度）。该特点与小江流域蒋家沟泥石流在90年代出现的侵蚀输沙量的大量增加有相当紧密的关系。1990S比1965-1989年期间平均每年泥石流要多侵蚀输沙91万m^3。     

基于功率谱分析的蒋家沟泥石流侵蚀输沙量准周期的探讨

泥石流侵蚀输沙量不仅反映了泥石流形成区地理环境特征和泥石流搬运能力,也反映了泥石流规模和泥石流搬运泥沙等固体物质在泥石流堆积区造成的严重程度。本文以泥石流灾害典型区长江上游蒋家沟流域1965—2007年的泥石观测资料为基础,利用功率谱方法分析了该流域泥石流侵蚀输沙量的周期变化,发现其存在5～7a的显著震荡周期,这种周期的形成主要与该流域5～6a的年降水量周期震荡以及受降水控制和影响的滑坡活动与坡面侵蚀影响相关。     

长江上游小江流域降水趋势与泥石流侵蚀输沙量分析

运用Mann-Kendall(M-K)非参数检验法分析降水趋势,研究了1950 s~1990 s长江上游小江流域降水变化特征。结果表明:1990 s长江上游小江流域年降水变化以显著增加为主要特点,M-K检验表现为显著增加趋势(95%的置信度)。该特点与小江流域蒋家沟泥石流在90年代出现的侵蚀输沙量的大量增加有相当紧密的关系。1990 s比1965~1989年期间平均每年泥石流要多侵蚀输沙91万m3。     

蒋家沟泥石流堵江成因与特征

小江流域是我国乃至世界暴雨泥石流最发育的地区,其中的蒋家沟又是小江流域活动最强烈的泥石流沟。2001年7月8日蒋家沟暴发了大规模的泥石流,泥石流进入小江后淤积成坝,导致小江堵塞,并造成一定灾害。近期的地震活动、前期大量降水和当日长历时连续降雨是该次泥石流形成的主要原因。原导流堤溃决后形成蒋家沟泥石流运动方向与小江水流方向垂直,高粗大颗粒含量、高容重和大流量的有机组合是泥石流停淤成坝堵塞小江的主要因素。     

乌兰木伦河1960-2015年水沙周期性分析

采用Mann-Kendall检验、Pettitt检验以及小波周期分析等方法对乌兰木伦河流域王道恒塔站1960—2015年的降水、径流和输沙过程进行了分析。结果表明:乌兰木伦河流域降水量变化趋势不显著（Z=1.19）,在2010年之后有增加趋势。Mann-Kendall检验结果表明年径流量（Z=-5.62）和年输沙量有显著减沙趋势（Z=-5.56）,采用Pettitt检验结果表明年径流量和年输沙量突变点均发生在1996年。相比60年代,2010年之后径流量从2.5亿m³减少到0.9亿m³,输沙量也从2 965.1万t减少到1.5万t。年降水量周期与年径流年输沙的周期不同步,仅在2～4 a和8～10 a时间尺度上具有周期性同步,而径流量和输沙量的周期有一定的同步性。研究表明,流域径流量和输沙量的短周期变化主要受降雨、太阳活动等自然因子调控,同时受到人类活动的影响,而更长周期的水沙变化特征则有赖于百年以上的水文序列。     

水土保持措施对罗玉沟流域水沙变化的影响

根据罗玉沟流域1986—2010年降水、径流、泥沙观测数据,分析1986—2010年观测期,以及1986—1999、2000—2010年的降水量、径流量、输沙量及其相关关系,结果表明:流域内年径流量、输沙量与降水量之间均表现为较好的幂函数关系,而年输沙量与径流量之间则呈现出较好的线性关系;受流域内梯田、林地和草地面积增加,以及坡耕地面积减少影响,年径流量和输沙量均表现出不同程度的减少趋势。     

蒋家沟泥石流入汇时小江悬移质输沙特征分析

以2009年8月4日蒋家沟的一场泥石流入汇小江后泥沙观测资料为基础,分析了蒋家沟泥石流入汇小江后的泥沙输移特征。泥石流为小江直接提供了大量的悬移质泥沙,导致入汇时小江输移的泥沙量剧增,输沙率达到了平时的5倍以上;部分堆积于入汇口的泥石流固体物质也在泥石流结束后受小江水流冲刷再次起动,使小江悬移质输沙率在泥石流结束后呈平稳下降,与蒋家沟呈幂曲线下降形成明显的区别。由于泥石流输入的泥沙中细颗粒更容易被小江水流输移,因此尽管入汇的泥石流泥沙中粗颗粒含量较高,但在小江泥沙中含量增加的却是较细的粉沙、黏土颗粒,小江悬移质的中值粒径与含沙量、输沙率和流量的关系曲线都呈上凸形。     

嫩江流域春季解冻期土壤侵蚀对气候变化的响应

利用嫩江流域控制站大赉水文站的春季解冻期径流量和输沙量资料和同期嫩江流域16个气象站的气象资料,分析了1963-1988年嫩江流域春季解冻期土壤侵蚀对气候变化的响应。结果表明:随着春季解冻期平均气温的升高,温差呈明显减少趋势,降水呈增加趋势;平均气温和降水量均对径流量的增加有正向作用,但降水较气温对径流的影响更为显著;通过对平均气温、降水量、径流量（包括融雪径流）和输沙量进行偏相关分析,春季解冻期的降水量和径流量对输沙量的影响显著,且为正相关,与平均气温成负相关,但影响不显著。     

基于滑动Copula函数的新疆干旱内陆河流水文气象要素变异关系诊断

选取乌伦古河流域源流区出山口二台水文站1959-2015年长系列实测月径流量和同步气象观测资料,采用累积距平法、R/S分析法、Mann-Kendall趋势检验法,在对水文、气象要素序列演变规律分析的基础上,运用Person相关系数法分析径流与降水、气温的相关性,将Copula函数与数据滑动窗口技术相结合分析了径流与气象要素（降水、气温）的内在关系及变异特征。结果表明:（1）乌伦古河源流区年径流量以0.026亿m³/10 a的微速率波动减少,减少趋势不显著（U_α/2=-1.96 < U=-0.15 < 0）,未来呈增加趋势（Hurst指数H=0.36<0.5）;同时段年降水量以7.52 mm/10 a的微弱增长速率波动增加,且在1990年后,波动较为频繁,未来呈持续增加趋势（Hurst指数H=0.63>0.5）,增加趋势显著（U=2.57>U_α/2=1.96）;（2）年降水量是影响乌伦古河源流区径流量的最主要因子;（3）将年降水作为气象因子与径流量构成联合序列,进行基于滑动Copula函数对乌伦古河流域源流区长系列径流-降水联合序列进行了变异特征分析与变异点诊断,表明:其径流-降水关系变异点位是1979年,且由第一阶段（1959-1979年）的Clayton-Copula函数分布变异到第二阶段（1980-2015年）的Gauss-Copula函数分布。研究结果与实际相符,造成该研究区径流序列变异的原因主要归结为第一阶段（1959-1979年）降水量和年均气温的显著减小趋势,以及1980年以后由于人类活动强度加大,二台水文站以上干支流先后修建了库容总量约3 000万m³的水库,对流域降水产汇流及河道上下游径流间的自然相关关系的改变。     

泥石流预报中前期降水量与始发日降水量的权重关系——以云南省蒋家沟为例

利用云南省蒋家沟1995-1997年43场泥石流数据和降水资料,详细分析了泥石流暴发的前期降水与始发日降水的权重关系.研究发现,前期降水和始发日降水是泥石流启动的主要因素.依据它们之间不同的权重关系,将蒋家沟泥石流分为前期降水型、强降水型和特殊型3种形式.不同权重降水下的泥石流输沙与降水量之间均呈现出较好的相关性.从泥石流出现的规模和数量看,前期降水型泥石流是该地区的主要类型.     

不同坡度黄土微地形条件下SCS-CN模型参数研究

基于自然降雨数据研究径流曲线数（SCS-CN）模型参数难以排除坡度的干扰,从而影响模型计算径流量的精度。为了准确探究黄土微地形条件下不同坡度（5°,15°,25°）对模型的初损率（λ）和径流曲线系数（CN）的影响及其变化规律,从而为后续SCS-CN模型参数研究提供科学依据和优化径流预测模型。通过开展人工降雨试验（90 mm/h雨强、人工掏挖耕作）,探究黄土微地形不同坡度下SCS-CN模型的λ值和CN值。结果表明5°坡度下,λ=0.2,CN=75.58时模拟效果最佳;15°坡度下,λ=0.15,CN=77.28时模拟效果最佳;25°坡度下,λ=0.1,CN=72.91时模型的模拟效果最佳。λ=0.2这一标准参数值不能满足不同坡度条件下的径流模拟,且随着坡度增加呈现显著的递减趋势。     

台风“利奇马”暴雨引发的流域产流产沙特征——以山东省临朐县为例

为了明确极端暴雨下不同尺度流域的产流产沙特征,为应对极端暴雨事件提供技术支撑。基于2019年9号台风“利奇马”导致的暴雨洪水事件,采用暴雨中心的辛庄控制站和弥河干流黄山水文站的水文数据,分析了本次暴雨中两个不同尺度流域的径流、泥沙总量及过程特征。结果表明:2019年8月10—17日,辛庄观测站次洪水径流总量为123万m³,实测洪峰为40.96 m³/s,洪水泥沙总量为4600 t,产沙模数为1285 t/km²。黄山水文站实测洪峰流量为2210 m³/s,是自1988年建站以来的最大流量,重现期为33.3年一遇。黄山水文站输沙量为36.23万t,输沙模数为966 t/km²。本次暴雨洪水的输沙量是多年平均输沙量(19.50万t)的1.65倍,与2018年夏季汛期洪水泥沙过程的水沙关系曲线相关性较好。综上,基于水沙关系的黄山水文站流域场次洪水输沙量预测方法是准确的,说明在极端暴雨事件中采用历史洪水泥沙关系预测输沙量是可行的。     

喀斯特地区坡面径流对产沙的影响

贵州省关岭县蚂蝗田小流域属典型喀斯特流域,根据小流域2009—2012年6个坡面径流小区的定位观测资料,研究了乔木林（黄花梨）、灌木林（女贞）、撂荒草地三种不同植被类型下坡面径流对产沙的影响。结果表明:三种植被类型的产流次数相同,但产沙次数存在较大差异,表现为荒草地 > 乔木林 > 灌木林;灌木林与乔木林的年均径流量相差不大,荒草地的年均径流量是它们总和的2倍;荒草地的年均产沙量最大,为55.17 t/km²,是灌木林的11倍,乔木林的6倍;乔木林的产流量与产沙量无明显相关关系;灌木林表现出线性关系,拟合方程为y=0.1707x+0.2526,R²值为0.48;荒草地表现为幂函数关系,拟合方程为y=0.3246x^1.2965,R²值为0.64。     

堆渣边坡生态棒护坡措施的水土保持效益

[目的]探究堆渣边坡生态棒防护措施的综合防护效果,为露天采石场裸露边坡的生态修复提供依据。[方法]利用人工降雨模拟试验,收集不同降雨强度下地表层和矿渣层的产流量、产沙量,并建立综合贡献度模型。[结果]随着坡度的增加地表层的径流总量和泥沙总量呈递增趋势,而矿渣层的径流总量和泥沙总量呈递减趋势,与径流总量相比泥沙总量变化趋势不明显;对照组与生态棒防护措施下,地表层的产流—产沙相关性均高于矿渣层;当降雨强度为30和120mm/h时,生态棒防护边坡在坡度为15°时具有较佳的防护效果,当降雨强度为60mm/h时,径流量和泥沙量受坡度变化的影响不显著。[结论]生态棒防护措施具有拦蓄坡面径流和泥沙的功能,与对照组相比可以更有效地防治坡面水土流失。     

典型泥石流小流域降雨和土地利用对坡面侵蚀的影响

[目的]揭示泥石流小流域降雨和土地利用对流域内坡面侵蚀的影响和作用,为泥石流的生态治理提供科学依据。[方法]以白龙江流域一级支沟——甘家沟泥石流小流域为研究区,基于该流域已建的5个径流小区(裸地、坡耕地、草地、土坎梯田、经济林地)连续5年的观测资料,利用K-均值聚类法,选择降雨量(P)、降雨历时(D)和最大30 min降雨强度(I₃₀)3个降雨指标,将该流域46次侵蚀性降雨事件划分为3类雨型(Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型),以平均径流系数和平均土壤流失量为主要指标,定量化分析了不同降雨雨型和土地利用类型对坡面产流产沙的影响和作用。[结果]径流和土壤流失对降雨的响应存在差异,平均径流系数为Ⅰ型降雨最高,其次为Ⅲ型和Ⅱ型降雨;土壤流失量为Ⅱ型降雨>Ⅰ型降雨>Ⅲ型降雨。最大30 min降雨强度与5种土地利用类型的径流系数和土壤流失量的正相关性最高,其次为降雨量、降雨历时。5种土地利用类型的平均径流系数为裸地>经济林地>坡耕地>草地>土坎梯田,土壤流失量为裸地>坡耕地>经济林地>草地>土坎梯田。降雨和土地利用相互作用下,径流...     

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...     

川北紫色土深丘区径流及土壤侵蚀研究

研究川北紫色土深丘区径流及土壤侵蚀规律可为土壤侵蚀模型提供参数和依据,对试验区长期定位观测获取的11 a的降雨、径流及泥沙数据,年内及年际的分布特征进行分析,并对径流和泥沙进行曲线回归分析。结果表明:试验区径流及土壤流失主要集中在6—8月;相关性分析显示径流与降雨达到了显著水平,土壤流失与径流达到显著或极显著水平,与降雨量未达到显著水平。径流对降雨变化的响应程度更为剧烈,并表现出一定的滞后性。土壤流失量对径流的变化响应则较为复杂,但其总体变化趋势一致。回归分析表明径流月/年回归模型分别以指数/幂函数模型为最佳,且月回归模型优于年回归模型;泥沙月/年回归模型均以幂函数模型最佳,年回归模型估算较月回归模型准确。     

云南省东川蒋家沟泥石流对小江悬移质输移的影响

以2009年8月4日云南省东川蒋家沟暴发的一场泥石流汇入小江的过程为例,观测分析了泥石流汇入后小江泥沙悬移质输移特征变化。通过与2009年雨季测量的小江相关观测数据比较,发现泥石流汇入前、后,小江的悬移质含沙量由4.00kg/m3增大到25.78kg/m3。采用粒度特征分析的图解法分析了蒋家沟泥石流浆体、小江桥处小江悬移质泥沙和新田坝处小江悬移质泥沙的粒度特征参数,及泥石流汇入小江后的变化和粒度特征参数之间的关系。发现结果表明,新田坝处的小江悬移质泥沙大部分来自于泥石流,造成了粒度平均值变小（最大值由7.460μm减小到7.097μm）,但分选性有所提高,属于中等分选性。借助这些关系可以明显区分出挟沙水流和泥石流的浆体。