贡嘎山暗针叶林林冠对降雨能量再分配的影响研究

雨滴速度、雨滴动能等参量都与土壤侵蚀关系密切。充分考虑林冠结构特征与降雨特性,观测了贡嘎山不同演替阶段暗针叶林群落的林内降雨,采用经验公式和雨谱法计算出降雨雨滴的动能和势能。结果表明:雨滴终点速度与雨滴直径和雨滴动能的大小均成正比;在小雨强时,林冠可以增加降雨落地时的动能,有时甚至可以达到林外的2倍以上;林冠对降雨势能的消减量与降雨量和林冠截留量有显著相关关系,不同月份的降雨特征不同、林冠截留特征不同,致使林冠对降雨势能的削减能力也不同。     

黄土高原降雨雨滴最终速度的分布律

用幂函数分析了雨滴最终速度与雨滴直径之间的关系,并从贝斯特的雨滴直径分布函数出发导出了雨滴最终速度分布函数。分析表明,当雨强较小时,雨滴最终速度服从韦伯分布;当雨强很大时,则服从截断的韦伯分布。最后,讨论了雨滴最终速度分布的尺度参数和形状参数,两者均取决于降雨强度和降雨类型。     

雨滴击溅下薄层水流的输沙机理研究

【目的】探讨雨滴打击下薄层漫流的输沙机理,为建立细沟间薄层水流泥沙输移预报模型提供理论依据。【方法】采用人工模拟降雨试验,以无雨滴打击为对照,对黏性土壤在直径2.68 mm和3.02 mm雨滴击溅作用下,不同坡度坡面(2°和4°)细沟间薄层水流深度(h)与土壤侵蚀量、泥沙含沙量、扰动系数(Cr)关系进行了研究。建立了黄土缓坡坡面扰动系数的预测方程。【结果】雨滴击溅下坡面薄层水流土壤侵蚀量较无雨滴击溅时显著增大,击溅雨滴直径越大,侵蚀量越大,与水深呈对数规律变化。在雨滴击溅作用下,泥沙含沙量随水深的增加呈减小趋势,且雨滴直径越大,减小幅度越大,这与无雨滴击溅时薄层水流的泥沙含沙量变化相反,表明雨滴击溅作用是薄层水流泥沙输移的主要动力。雨滴击溅作用对薄层水流的扰动系数随水流深度的增大呈线性减小趋势;对侵蚀性黄土而言,2.68 mm雨滴击溅下,无扰动水深为6.94 mm;3.02 mm雨滴击溅下,无扰动水深为7.20 mm。【结论】雨滴击溅作用是薄层水流泥沙剥蚀的主要动力。     

雨滴击溅与薄层水流混合侵蚀的输沙机理

【目的】针对雨滴击溅与薄层水流混合侵蚀过程输沙机理研究中存在的问题,研究雨滴击溅对坡面径流输沙的影响。【方法】采用室内人工模拟降雨试验,以土娄土、黄绵土和黑垆土为供试土壤,在不同雨滴直径(直径2.22,2.68和3.04mm)、不同坡度(0°,2°和4°)和薄层水流厚度(0,2,4和6mm)条件下,分析单雨滴击溅时,泥沙溅蚀量与水层厚度的关系;多雨滴击溅时,泥沙溅蚀量与薄层水流厚度的关系,分别对二者关系进行拟合;同时,对于多雨滴击溅时,不同薄层水流厚度下黄绵土泥沙溅蚀量和雨滴动能的关系进行了分析。【结果】单雨滴击溅时,泥沙溅蚀量随水层厚度的增加而减少,且雨滴直径越大其扰动水层厚度越大,当雨滴直径由2.22mm增加到3.04mm时,平均扰动水层厚度由10mm增加到14.67mm。多雨滴击溅时,在相同的坡度(0°~4°),不同土壤和雨滴直径下,随薄层水流厚度的增加,泥沙溅蚀量呈先升后降趋势;当薄层水流厚度相同时,随雨滴直径的增加,泥沙溅蚀量呈增大趋势。当雨滴动能不变时,泥沙溅蚀量随着薄层水流厚度的增加而增大;当薄层水流厚度一定时,泥沙溅蚀量随雨滴动能的增加而增大。【结论】建立了单雨滴击溅和多雨滴击溅条件下扰动水层厚度关与泥沙溅蚀量的关系式。     

降雨对黄土丘陵阶地水土流失的影响研究

在水土流失的发生过程中,降雨是一个关键的诱因。研究不同的降雨对水土流失的影响具有重要意义。一般认为,降雨量越大,水土流失就越明显,但研究表明其规律并不明显,而与水土流失密切相关的,是雨强、雨滴大小、雨型、前期降雨状况和降雪。     

黄土高原降雨雨滴最终速度的分布律

用幂函数分析了雨滴最终速度与雨滴直径之间的关系，并从贝斯特的雨滴直径分布函数出发导出了雨滴最终速度分布函数。分析表明，当雨强较小时，雨滴最终速度服从韦伯分布；当雨强很大时，则服从截断的韦伯分布。最后，讨论了雨滴最终速度分布的尺度参数和形状参数，两者均取决于降雨强度和降雨类型。     

黄土高原典型树种幼树冠层对降雨雨滴特性的影响

为探索林冠层对降雨雨滴特性的影响,利用人工模拟降雨和色斑法,测得了栽植于土槽中的黄土高原典型树种侧柏、油松、元宝枫的4年生幼树树冠下降雨雨谱,并与林外降雨特性进行对比分析。结果表明:①与直径几乎都集中于1～3 mm的林外雨滴相比,树冠下的雨滴直径分布几乎不受林外降雨强度的影响,细小雨滴个数占绝大多数,直径1 mm以下的雨滴 约占全体的40%左右;直径3 mm以上的雨滴约占全体的3%左右,所测到的最大雨滴直径为6.4 m m。②与裸地降雨相比,林冠下降雨的雨滴体积累计曲线明显分为两段,即林冠使得冠下降雨的大雨滴和小雨滴数量增多,而中等大小的雨滴数量变少。③3个树种林冠下降雨的体积累计分布曲线与雨强没有明显的函数关系,把其雨滴样不分雨强加以统计,得出不同树种各自的雨滴体积累计分布曲线。用Best模型拟合,得油松a=3.444,n=1.966,R2=0.982;侧柏a=4.038,n=2.164,R2=0.979;元宝枫a=3.881,n=1.885,R2=0.961。      

南方红壤区马尾松林冠对降雨雨滴特性的影响

降雨是土壤侵蚀的主要影响因素,降雨动能是土壤侵蚀最重要的动力来源。降雨经过林冠层后,由于受到林冠的再分配作用,雨滴特性(雨滴大小、雨滴终点速度和雨滴动能)发生改变,进而改变林下土壤侵蚀特征。为探讨南方红壤区典型树种马尾松林冠对林下土壤侵蚀的影响机制,于2014年5—6月期间在福建长汀县观测了5场有代表性的天然降雨,采用滤纸色斑法对马尾松林内外的降雨雨滴同时进行观测,并汇总分析不同降雨条件下林内外的降雨雨谱,研究结果表明:1)与林外雨滴相比,林内雨滴数量增多,分布范围变大。林外雨滴数量为1 346个,林内雨滴数量为1 608个,比林外多19.5%;林外雨滴直径的大小分布范围是0.6~5.7 mm,林内雨滴直径的大小分布范围是0.4~6.1 mm。2)马尾松林下不同大小雨滴的分布呈双峰曲线,2个峰值对应的直径分别是1.5、3.6 mm,林外不同大小雨滴的分布呈单峰曲线,峰值对应的直径为1.8 mm,林内雨滴中数直径(3.2 mm)比林外(2.0 mm)高60.0%。3)雨滴直径(d)＜2.0 mm时,林内外雨滴终点速度相似,d≥2.0 mm后,林内雨滴的终点速度开始低于林外,且二者间的差异随雨滴直径的增加由0.6%逐渐增加到2.0%。4)人工马尾松林是南方红壤区植被恢复与重建的一种可行途径,降雨经林冠层后,受林冠截留和林冠高度的影响,降雨动能减少了21.8%。该研究可为南方红壤区马尾松林下土壤侵蚀机理的研究提供科学依据。      

雨滴撞击植物叶片的运动过程监测装置的研制北大核心CSCD

植物对降雨动能的耗散削减是其重要的水土保持机制,然而缺乏相应的观测测量装置,使得对叶片动能的耗散过程认识并不清楚。为了研究植物叶片在雨滴撞击后的运动过程以及叶片运动能量的变化,以聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜传感器为基础,研制有效检测雨滴撞击之后叶片的运动以及能量耗散测定的装置,对女贞叶片在雨滴击打下的振动进行测量并验证该装置可行性。在对雨滴撞击叶片过程仔细分析研究的基础上,进行监测装置的模块化自主设计,整个监测装置由雨滴发生、叶片运动的监测捕捉和信号的收集处理三个模块组成,其中雨滴发生模块可根据实际情况进行取舍(也可直接测定天然降雨)。薄膜传感系统输出的电压信号包含了雨滴撞击,小水滴飞溅以及薄水层扩散等方面信息。系统输出的电压是背景的几倍到几十倍,电压上峰值和雨滴动能存在明显的线性关系(R^(2)=0.959),信号频域分析发现该系统也能有效捕获连续雨滴撞击树叶的振动信号特征。对于不同动能的雨滴,重复之间的变异系数为<10%的弱变异和10%~100%的中等变异,说明整个装置具有良好的系统稳定性。女贞叶片耗散的能量与雨滴输入能量之间具有明显函数关系,叶片所耗散的动能仅占初始雨滴动能的3%~5%,这可能与没有监测以叶柄扭动、振动的过程有关。该装置可监测雨滴撞击叶片所引起的运动情况和叶片对雨滴动能的耗散特征,有利于深入认识植物对降雨动能耗散的机制。     

降雨强度对列车气动特性的影响

在高速铁路迅速发展的今天,高速列车运行的安全性问题也越来越受到重视。我国幅员辽阔,横跨多种气候特征区域,高速列车在运行过程中所要面临的气候条件更加复杂多变。降雨是较为普遍的天气条件,它是一个随即过程,往往会伴随着风力的作用而进行。垂直降落的雨滴在横向风力的作用下变得倾斜,产生一个水平方向的速度分量,形成不同的降雨模型。而降雨又具有许多不确定因素,不同地区不同时节的降雨形式以及雨滴尺寸分布也是不同的,这时就引入了雨滴谱模型来模拟降雨规律以及雨滴的尺寸分布。本文以雨滴谱模型为基础,通过对降雨过程的数值模拟,研究高速列车在风雨天气条件下的运行状况,分析列车运行的气动特性,为列车的安全运行提供参考。     

模拟降雨对百菌清在小白菜上的淋失效应

为探究降雨对露地蔬菜上农药沉积的淋失影响,以百菌清为供试农药,以小白菜为代表作物,采用人工模拟降雨研究了不同降雨强度、雨滴大小、降雨间隔、降雨次数、降雨连续性、小白菜生育期及室内外生长环境对百菌清在小白菜上沉积量的淋失影响.结果表明:百菌清在小白菜上的残留量随着降雨强度增大而降低;随着雨滴直径增大而降低;随着降雨间隔时间增加而升高;随着降雨次数的增多而降低,达到一定次数趋于稳定;且间断降雨对百菌清的淋失作用大于连续降雨.小白菜生长前期百菌清淋失率远低于生长中后期.施药24 h后,室内生长小白菜上百菌清的淋失率高于室外.百菌清施药后48h内,残留量受降雨影响较大;48h后在小白菜上具有较高的抗雨刷性.     

植被对降雨再分配的过程及结果模型

定量分析了植被对降雨的再分配过程和植被影响雨滴溅蚀的方式,并比较了它们在被分配前后的击溅侵蚀能量.结果表明,在降雨量达到透流(经枝叶聚集部分)临界雨量以后,雨滴终速度越大,植被减少溅蚀能量越多.此外,植被高度是所有植被特性中影响溅蚀能量贡献率最大的因子,植被越高,它所能减弱的击溅侵蚀能量越小.     

不同降雨强度和历时对砾石覆盖土壤水分蒸发的影响

通过室外模拟试验,对不同降雨强度和降雨历时对砾石覆盖土壤水分蒸发的影响进行了研究。结果表明,在相同降雨历时下,不同降雨强度对土壤水分蒸发有着一定的影响,降雨强度越大,土壤水分蒸发速率越大,蒸发量越大;不同降雨强度下土壤水分的累积蒸发量与时间符合线性关系。在相同降雨强度和降雨量下,降雨历时越长,土壤水分蒸发量越大;不同降雨历时下土壤水分的累积蒸发量与时间符合对数关系。     

兴安落叶松林冠截留与降雨量及降雨强度的关系

基于大兴安岭北部2004年和2005年的定位观测数据,对兴安落叶松林冠截留与降雨量及降水强度的关系进行了研究。结果表明:2004年兴安落叶松林冠的平均林冠截留率在生长季为18.61%,兴安落叶松林冠截留量随降雨量的增大而增加,但在开始降雨时递增的幅度不大。林冠截留与降水强度的关系也非常密切:降雨雨强越小,林冠截留量越大,林冠截留率越高。     

山杨林的水土保持作用

分析了山杨林的水土保持作用。结果表明:林冠截留量与降水量为幂函数关系,截留率为15.58％;林内雨滴径级不连续,降雨动能大于空旷地;枯枝落叶阻延径流流出时间随其厚度增加而延长,随波度和径流深度增加而减小;枯枝落叶能够提高土壤的抗冲性;与荒地相比,山杨林减小径流、泥沙量各为69.8％和98.9％,采伐上层林地各减小为73.9％和99.2％。     

普通群体的遗传机制Ⅰ.1对等位基因的遗传

研究建立了普通群体遗传的系列数学模型,系统讨论了1对等位基因所构成的3种基因型频率在群体中的动态规律、遗传趋势、频率变化与世代的关系,以及群体平衡时的特殊性质,并对普通群体、近亲交配群体及其参数与性质进行了对比分析和讨论。结果表明,随机交配群体和自交群体是普通群体的两种极端;随机交配率越大群体趋于平衡越快;随机交配率与杂合子频率呈正相关,与纯合子频率呈负相关;随机交配率大于零时,等位基因频率相等,杂合子频率最高;随机交配率等于1／2且等位基因频率相等时,3种基因型频率相等。     

降雨对烟地地表径流和土壤渗透性能的影响

以烤烟种植地所设径流场为研究对象,采用相关分析、线性回归等分析方法,对不同降雨强度下产流时间及地表径流特性进行了分析,重点研究降雨因子对地表径流和土壤的影响.通过研究烤烟种植地降雨、地表径流和土壤入渗三者之间的关系.试验结果表明,地表径流与降雨呈线性关系,降雨量越大,线性关系越明显;而降雨对土壤的渗透性能也有明显影响.     

风矢量对坡面降雨动能分布的影响

风矢量的存在既改变了雨滴的下降速度，也改变了雨滴溅击地面的角度，对坡面雨滴溅蚀的影响很大。只有垂直于坡面的雨滴速度分量所决定的降雨动能才是坡面溅蚀的初始动力。故将静风条件下的雨滴最终速度和风矢量分解，得到垂直于坡面的雨滴合速度。根据雨滴速度的分布律，导出了雨滴动能的分布函数和分布密度，并通过积分求得不同风速条件下雨滴动能均值随坡向坡度的分布规律。     

江西大岗山不同密度杉木林林冠截留特征研究

[目的]研究不同密度杉木林林冠截留特征.[方法]选取江西大岗山生态系统定位研究站不同密度杉木林作为研究对象,分析了不同密度杉木林林冠截留量与降雨量、降雨强度、降雨历时之间的关系,比较不同密度人工杉木林的截留特征.[结果]观测期间,试验区总降雨量为501.4mm,6个密度人工杉木林林冠截留量在55.8 ～153.6mm,截留率在11.1％～30.6％,其中N1750林分截留率最大,N2700林分截留率最小,二者截留量相差97.8 mm.1993年营造的3个密度（N970、N1220、N1750）杉木林林冠截留量在117.9 ～153.6 mm范围内,1981年营造的3个密度N2700、N3500、N4700杉木林林冠截留量在55.8 ～78.9 mm范围内.在同一个降雨量和降雨强度下,N970、N1220、N17503个林分平均截留量均大于另外3个林分.[结论]不同林龄截留量是有差异的.林冠截留量与降雨量存在着极紧密的正相关,截留率与降雨量呈负相关.在中雨降雨量相近的情况下,降雨强度对截留的影响非常明显,降雨强度越大,截留量越小;在小雨情况下,反而降雨强度越大,截留量越多.     

利用激光雨滴谱仪对一次雨转雪过程分析

不同相态降水粒子的地面雨滴谱具有不同特征。本文利用HSC-PS32激光雨滴谱仪和人工加密观测资料对2014年11月30日发生在沈阳的一次雨转雪天气过程进行了初步的分析,研究了降水相态转换时,其雨滴谱特征的演变。结果表明:受蒙古气旋影响,该过程经历了不同的降水相态,包括雨、雨夹雪和雪。这3种降水相态对应着不同的滴谱特征。具体表现为降雨阶段,粒径小、谱宽较小;雨夹雪阶段,谱宽增大;而降雪阶段,粒子直径大、维持较宽谱宽。不同降水相态的平均雨滴谱相对较近,经历了单峰到波动的演化过程。从波峰对应的粒子直径的角度来看,雨小于雨夹雪,雨夹雪小于雪。降雨阶段粒子数浓度最大,降雪阶段粒子谱宽最大。