水蚀预报中降雨侵蚀力研究进展

[目的]分析国内外水蚀预报中降雨侵蚀力的研究现状,探讨降雨侵蚀力的未来研究方向,为准确计算和预报区域降雨侵蚀力奠定基础。[方法]通过查阅国内外文献,从降雨侵蚀力不同研究方面进行综述和分析。[结果]总结了降雨侵蚀力研究中常用的降雨侵蚀力指标、侵蚀性降雨标准,评述了降雨侵蚀力R值的简易计算模型及降雨侵蚀力R值时空分布的研究进展。同时分析了当前降雨侵蚀力研究中存在的不足并指出其发展前景。[结论]国内外在降雨侵蚀力指标和降雨侵蚀力时空分布等方面已取得了一定的成果,今后需加强侵蚀降雨标准、降雨侵蚀力简易计算模型、降雨侵蚀力的影响因素等研究。     

BP神经网络在降雨侵蚀力预测预报中的应用研究

降雨侵蚀力反映由降雨引起土壤侵蚀的潜在能力,是建立通用土壤流失方程USLE的最基本因子之一。由于降雨侵蚀力计算过程中所需资料较难收集,给其计算增加了难度。运用BP神经网络方法对降雨侵蚀力与地理之间的关系进行研究,建立降雨侵蚀力BP神经网络模型。对福建省46个地域的降雨侵蚀力进行研究,结果表明:所建立的降雨侵蚀力BP神经网络模型对模拟预测福建不同地域的降雨侵蚀力,平均模拟精度为96.81%,平均预测精度为95.68%,达到了较为理想的效果。这不仅为降雨侵蚀力的预测预报提供了科学依据,而且也为BP神经网络在水土保持研究中的应用开辟了新的思路。     

北京山区次降雨侵蚀力

降雨侵蚀力反映了降雨对土壤侵蚀影响的潜在能力 ,它是建立土壤水蚀预报模型的基础。为了进行无降雨过程资料地区的降雨侵蚀力计算 ,选取了密云 1993～ 1998年共 15 4次降雨过程资料和蒲洼 1992～ 1995年共 4 7次降雨过程资料 ,对 CREAMS模型中的次降雨侵蚀力公式进行了检验。检验结果发现 ,CREAMS模型次降雨侵蚀力公式计算结果在北京山区不同地区有较好的稳定性 ,密云和蒲洼模型计算结果的模型有效系数分别为 0 .80 4和 0 .6 90。因此在北京山区 ,当缺乏降雨过程资料时 ,可采用 CREAMS模型次降雨侵蚀力公式进行次降雨侵蚀力计算。研究结果可为北京地区无降雨过程资料地点降雨侵蚀力计算提供切实可行的基础     

北京市降雨侵蚀力计算方法与特征研究

利用北京市20个测站1981~2004年的降雨资料,对比分析了几种降雨侵蚀力简易计算方法的适用性,计算了北京市不同地区的降雨侵蚀力R值,并在G IS软件支持下对所得结果进行了系统的分析、研究。结果表明:①逐月雨量的指数函数形式可作为估算北京市多年平均降雨侵蚀力的简易计算方法;②北京市降雨侵蚀力R值的年内动态变化显著,年R值在近几年降低趋势明显;③在空间分布上,北部山区八道河—椴树岭一带、西部房山山前地带R值最高,并沿两处连线向西、东南方向呈递减的趋势。     

基于侵蚀降雨特征的湘江流域R因子修正算法

降雨侵蚀因子R表示由降雨引起的土壤侵蚀的潜在能力,能够反映气候因素对土壤侵蚀能力的作用.根据湘江流域18个水文气象站近50 a的降雨量数据,采用针对不同类型降雨资料的不同R值的计算方法,对湘江流域近50 a的降雨侵蚀力R值进行估算.结果表明:Wischmemier年降雨侵蚀力经验公式与福建省降雨侵蚀力计算公式分别计算出的R1、R2值与章文波日降雨量估算方法计算出的R3值有较大误差,分别达到35.99％和45.58％,不适用于直接计算该区域的降雨侵蚀力R值;经过侵蚀降雨特征因子修正后的Wischmemier年降雨侵蚀力经验公式与福建省降雨侵蚀力计算公式计算出的年降雨侵蚀力R值精度比修正前大大提高,其平均误差减小到9.59％和5.53％,表明在缺少日降雨量数据资料的情况下,采用根据侵蚀降雨特征因子侵蚀降雨量与侵蚀降雨时间修正后的降雨侵蚀力计算公式能够更加精确地估算出研究区内降雨侵蚀力R值.     

中国降雨侵蚀力R值的计算与分布（I）

对中国降雨侵蚀力Ｒ值的计算与分布进行了系统研究。主要内容包括Ｒ指标的确定；次降雨Ｒ失真、Ｒ值以及多年平均Ｒ值的简易计算方法；我国不同地区年Ｒ值的月分布、次分布、频率分布和年际变化特征，以及Ｒ值的雨量、雨强分布特征；对我国１４０多个重点站的Ｒ值进行了计算；在分析我国降雨侵蚀力Ｒ值区域分布特征的基础上，编制了中国降雨侵蚀力等值线图，进行了降雨侵蚀力分区。     

基于栅格数据的降雨侵蚀力计算工具及其应用

降雨侵蚀力是土壤侵蚀模型中的一个重要因子,但计算时收集和处理降雨数据需要消耗大量的人力物力,为此基于第一次全国水利普查降雨侵蚀力计算模型和通用土壤流失方程中的降雨侵蚀力计算模型,运用ENVI遥感软件,开发了降雨侵蚀力计算工具。降雨侵蚀力计算工具以时间序列的栅格降雨量数据集或栅格降雨强度数据集为输入数据,能人机交互选择要采用的计算模型,并根据输入的栅格数据集的类型来判断是否满足所选计算模型的要求:对不满足要求的,提示用户先进行数据处理;对满足要求的,可实现对月、年时间尺度的降雨侵蚀力数据的计算与整理。     

哈尔滨市阿城区1953—2018年汛期降雨量及降雨侵蚀力变化分析

以侵蚀性降雨集中的汛期为研究时段,利用哈尔滨市阿城区1953—2018年逐日降雨数据,采用章文波等利用日雨量估算降雨侵蚀力的简易算法,计算逐年汛期各半月时段的降雨侵蚀力,进而累加得到逐年汛期各月降雨侵蚀力和汛期降雨侵蚀力,并进一步计算不同水文年型的汛期降雨侵蚀力,以期能为阿城区水土流失防治提供数据支持。     

基于GIS的降雨侵蚀力计算器实现研究

降雨侵蚀力是土壤流失模型的一个基本因子,在收集和处理降雨数据时耗时耗力,且以文本格式保存的降雨数据存在诸多缺失问题。为此,将逐日、半月、累月及累年降雨侵蚀力计算模型与组件式GIS平台ArcGIS Engine及.NET平台结合,开发一种降雨侵蚀力因子计算器,并利用多种空间插值方法对数据进行不同的空间插值。结果表明:该计算器可快速、有效地的管理数据;对计算的降雨侵蚀力数据,使用插值方法可获得栅格数据,且能进一步进行单一或批量掩膜、重采样;同时也可对降雨侵蚀力因子进行统计分析、专题图制作等。为结果的可视化及保存提供应用基础。     

降雨侵蚀力简易算法地区适用性的初步探讨c

 为寻求一种计算简便、地域适用性强的降雨侵蚀力计算方法,利用河南省鲁山县和北京市延庆县2地392次降雨过程,采用经典算法计算其次降雨侵蚀力,分年统计得到研究地各年的年降雨侵蚀力值。以此为基准值,对卜兆宏建立的年降雨侵蚀力计算模型在2地的适用性进行分析评价,同时对目前几类侵蚀力模型的优缺点进行讨论。结果显示:新算法结果与经典值存在高度的一致性,一致率高达90.1%,模型有效系数为0.98,相对误差为0.03。表明该年降雨侵蚀力模型具有较强的地域推广性,且计算简便,在我国的类似地区具有推广应用价值。     

基于Hurst指数与相关系数的降雨侵蚀力变异识别与分级方法

变化环境下区域降雨侵蚀力的时空变化问题对区域水土流失防治工作提出了新的挑战。降雨侵蚀力序列不再是纯随机序列,往往存在趋势、跳跃或者周期的变化,在对降雨侵蚀力序列分析与计算时,现有研究往往采用单一的检验方法,缺乏对降雨侵蚀力序列各类成分的综合比较,所得到的结果可信度及其程度如何无法判断。该研究提出了基于Hurst系数和相关系数的降雨侵蚀力序列联合分析方法。该方法首先计算降雨侵蚀力序列的Hurst系数,引用水文序列变异的概念,从统计学角度将降雨侵蚀力序列确定性成分分为三级(无变异、弱变异和强变异)。然后通过多种检验方法综合检验,将得到的结果与原序列进行相关性分析提取相关系数最大的确定性成分(趋势、跳跃和周期),对其进行剔除,重复上述步骤,将降雨侵蚀力序列中的确定性成分进行一一分解,最终得出的降雨侵蚀力序列将是一个随机序列与确定性序列的组合。实际应用中,根据长江流域174个气象站点1961—2014年逐日降雨资料,对流域内各气象站点年降雨侵蚀力序列进行确定性成分分析与分级结果表明:长江流域174个气象站点中有130个站点降雨侵蚀力序列无明显变异,有31个站点降雨侵蚀力序列出现弱变异,有13个站点降雨侵蚀力序列出现强变异。以重庆奉节站为例进行综合检验,分析结果为整体强变异,该站年降雨侵蚀力序列存在复合周期和跳跃成分,其中复合周期为5 a和16 a,向下的跳跃点为2011年。该研究为变化环境下区域降雨侵蚀力预测提供理论依据。     

基于修正简易模型的陕北黄土丘陵沟壑区降雨侵蚀力分布特征

降雨侵蚀力经典模型计算结果准确,但计算过程繁琐、数据量大且难获取;简易模型计算便捷,但结果不够准确.本文分析了8种黄土丘陵沟壑区降雨侵蚀力模型的差异,并对简易模型进行修正.以经典模型为基准值,对与经典模型结果最为接近的简易模型进行修正,基于修正后的简易模型分析黄土丘陵沟壑区降雨侵蚀力的时空分布特征.在此过程中用到的方法主要是数理统计法和模型差异分析方法.经典模型更能准确估算陕北黄土丘陵沟壑区降雨侵蚀力;拟合模型y=0.849x-29.651可以提高章文波降雨侵蚀力简易模型的模拟精度(拟合优度0.734);陕北黄土丘陵沟壑区2006-2012年间降雨侵蚀力总体呈现上升趋势;汾川河流域、清涧河流域上游降雨侵蚀力较高,下游次之;延河流域、大理河流域下游降雨侵蚀力较高,上游次之.降雨侵蚀力简易算法经修正后可以较好的估算黄土丘陵沟壑区的降雨侵蚀力的时空分布特征,陕北黄土丘陵沟壑区2006-2012年间降雨侵蚀力时空分布不均,降雨侵蚀力整体较高.     

基于日降雨数据的辽宁省降雨侵蚀力初步分析

为了对降雨引起的土壤侵蚀力的潜在能力进行评估,在收集整理了辽宁省及周边22个气象台1965—2016年的逐日降雨量数据的基础之上,通过构建日降雨侵蚀力模型对研究区域的多年降雨侵蚀力进行计算和分析,并初步探讨了降雨侵蚀力在时空上的分布变化规律。研究表明:辽宁省降雨侵蚀力在空间上整体表现出由东南向西北方向逐级递减的趋势;降雨量与降雨侵蚀力的分布特征表现出明显一致性,且在年际变化上均呈现出不明显的上升趋势;年内降雨侵蚀力主要集中于每年的6~9月,并占全年的78.51%。研究成果可为辽宁省水土流失的准确预测并采取有效的关键性水土保持治理措施提供一定的参考依据和数据支撑。     

赣北第四纪红壤坡地降雨侵蚀力的计算与分析

 降雨侵蚀力是建立土壤侵蚀预报模型的基础。为探讨赣北第四纪红壤坡地降雨侵蚀力的最佳组合形式、时间变异特征及其简易估算方法,通过赣北典型的第四纪红壤坡地区2001—2005年的实测资料,对各种降雨参数的单因子、复合因子与土壤流失量进行统计分析,对降雨侵蚀力的时间变异特征进行初步探讨,并对降雨侵蚀力和降雨量进行相关分析。结果表明:∑EI30可作为试验区降雨侵蚀力的最佳组合形式;降雨侵蚀力年际分布不均匀,年内分配主要集中在4—9月(占91.66%),总体上降雨侵蚀力与降雨量的年际和月际变化基本一致;次降雨的降雨侵蚀力与降雨量之间的相关系数为0.838,达到极显著水平。据此可建立基于降雨量的降雨侵蚀力简易模型,对无降雨过程资料地区的降雨侵蚀力计算具有参考价值。     

利用日降雨量资料估算西南地区的降雨侵蚀力

降雨是影响土壤侵蚀的主要因素之一,降雨侵蚀力是各种土壤侵蚀预测预报模型的主要参数。降雨侵蚀力通常用降雨动能和某一时段最大降雨强度的乘积表示,如EI₃₀、EI₁₀或者EI₆₀等,但是这种计算方法需要长期且连续的自记雨量资料。我国大多数地区缺乏完整的自记雨量资料,使这些方法的应用受到了限制。一些不需要自记雨量过程的降雨侵蚀力计算方法已经提出,对考虑降雨季节变化的日降雨量估算降雨侵蚀力模型进行了修正,并用     

大同市降雨侵蚀力时间变化特征分析

 为适时地采取侵蚀的预防措施,采用基于日降雨量的半月降雨侵蚀力计算方法、气候趋势系数法、降雨集聚指数法等,对大同市年降雨侵蚀力的变化特征、年内降雨侵蚀力变化特征进行分析。结果显示:大同市年降雨侵蚀力具有周期波动特征,趋势系数显示大同市区每10年降雨侵蚀力上升21.8MJ.mm.hm-2.h-1,其他县区每10年降雨侵蚀力具有不同程度的减少趋势。年内分析结果显示,大同市降雨侵蚀力主要分布在6—9月,集聚指数介于20.85～23.67之间,均大于均匀分布时8.3的水平。     

用日雨量和雨强计算降雨侵蚀力

利用全国 8个气象站次降雨和日降雨资料 ,分析了次、日降雨关系。结果表明 ,用次降雨资料计算的降雨侵蚀力与用日降雨资料计算的降雨侵蚀力 ,二者之间不仅高度线性相关 ,而且是通过原点、斜率接近 1的直线 ,方程的平均决定系数达到 0 .95 0 ,表明可以用日降雨资料计算降雨侵蚀力。由于各地区方程的系数差异不显著 ,可以在不同气候区采用同一个公式。该方法不仅简化了降雨侵蚀力计算 ,有助于其推广应用 ,而且大大促进了气象水文资料在土壤侵蚀定量研究中的应用。     

用日雨量和雨强计算降雨侵蚀力

利用全国8个气象站次降雨和日降雨资料,分析了次、日降雨关系。结果表明,用次降雨资料计算的降雨侵蚀力与用日降雨资料计算的降雨侵蚀力,二者之间不仅高度线性相关,而且是通过原点、斜率接近1的直线,方程的平均决定系数达到0.950,表明可以用日降雨资料计算降雨侵蚀力。由于各地区方程的系数差异不显著,可以在不同气候区采用同一个公式。该方法不仅简化了降雨侵蚀力计算,有助于其推广应用,而且大大促进了气象水文资料在土壤侵蚀定量研究中的应用。     

珠江流域1960―2012年降雨侵蚀力时空变化特征

降雨侵蚀力反映了降雨对土壤侵蚀的潜在能力,研究其时空变化特征对流域土壤侵蚀监测、评估、预报和治理等工作具有重要意义。根据珠江流域43个气象站1960-2012年逐日降雨资料计算各站点降雨侵蚀力,采用线性回归,Mann-Kendall方法,小波分析和Kriging插值等方法对流域降雨侵蚀力进行了时空变化分析。结果表明:珠江流域多年平均降雨侵蚀力值的分布范围为1 858.0~14 656.6 MJ·mm/(hm2·h),平均值为7 177.1 MJ·mm/(hm2·h),与多年平均降雨量极显著相关(相关系数0.952,P0.01),空间分布规律与多年平均降雨基本一致,即总体上均呈从东到西逐渐递减的规律,被统计站点的降雨侵蚀力随着经度增加而增加,但随纬度增加而减少;流域年、季节、汛期和非汛期降雨侵蚀力变化趋势均不显著,均没有发生显著的突变,其中春、秋两季降雨侵蚀力呈下降趋势,其余时间段呈上升趋势;珠江流域大部分地区年降雨侵蚀力呈上升的趋势,其中韶关站点上升显著,沾益站、风山站、河池站、百色站、柳州站、融安站和桂林站的冬季降雨侵蚀力同样上升显著,这些地区面临的水土保持压力较大;流域年均降雨侵蚀力变化主周期为3.8 a,且存在2.0~7.0 a的振荡周期。研究结果可为珠江流域的水土保持、农业和生态保护,灾害控制等工作提供科学决策依据。     

Krige方法在我国降雨侵蚀力地理分布规律研究中的应用

降雨侵蚀力是降雨引起土壤侵蚀的潜在能力，应用Krige方法的模拟中国降雨侵蚀力Ｒ值的地理空间分布规律，并对我国１２８个重点站的Ｒ值进行了空间内插计算，模拟和计算结果表明Ｋrige方法模拟回归优惠度达９９．９９％。