1958—2017年江西省水稻需水量与有效降雨量耦合关系分析

基于江西省15个气象站点1958—2017年逐日气象数据,利用Penman-Monteith方法、Mann-Kendall趋势检验、气候倾向率和ArGIS空间插值分析等方法,分析了早稻和晚稻生育期内有效降雨量(P_(e))、需水量(ET_(c))及需水量与有效降雨量耦合度(λ)时空分布特征。结果表明:江西省早稻和晚稻生育期内平均有效降雨量分别为186.69和119.26 mm,早稻和晚稻有效降雨量分别以1.00和1.31 mm/10a的平均速度增加,赣北有效降雨量及其上升趋势均大于赣南;早稻和晚稻生育期多年平均需水量分别为335.77和381.20 mm,早稻和晚稻需水量最大值均出现在赣州、吉安站附近区域,最小值均出现在庐山、修水站附近区域,早稻需水量和晚稻需水量变化趋势分别为-3.09和-7.95 mm/10a;早稻和晚稻需水量与有效降雨量耦合度多年平均值分别为0.57和0.33,早稻和晚稻耦合度均以0.01/10a呈不显著增加趋势。早稻和晚稻耦合度最大值均出现在庐山站,早稻和晚稻耦合度较小值均在赣州、吉安、南昌和波阳站,总体上,早、晚稻耦合度及耦合度倾向率均为赣北大于赣南,赣南地区水稻缺水情况比赣北更严重,尤其要关注赣南地区晚稻缺水情况,并做好水资源规划及制定灌溉措施。

基于有效降雨量的滑坡位移-降雨相关性研究

为揭示滑坡裂缝位移与降雨量之间的相关关系,探究衰减系数取值与滑坡位移的相关性,以典型降雨诱发滑坡小岩头滑坡为研究对象,采用Pearson方法对滑坡裂缝位移与日降雨量、前期降雨量和有效降雨量进行相关性分析,再基于线性拟合的Logistic回归模型,针对小岩头滑坡“阶跃”时间段的数据集进行拟合,建立不同衰减系数下滑坡位移-相关系数的逻辑回归方程。结果表明:①滑坡降雨有效作用期t最长为7 d,当有效降雨量达到116.9 mm时,其“阶跃”现象出现。②滑坡各阶段位移-降雨的相关系数r都随降雨衰减系数αi取值的增大而增大。当滑坡衰减系数取0.7时,位移随衰减系数增减而产生的变化最明显。③当相关系数在“斜率最大拐点”处的产生突变时,可根据衰减系数和相关系数的变化判定滑坡是否进入加速变形破坏阶段,可使雨量监测预警模型的精确度提高。

基于有效降雨量的“阶跃型”滑坡递进式预警模型研究

湖北省郧西县枣树洼滑坡是一处典型的降雨诱发型堆积层滑坡,在降雨作用下位移变形呈现出“阶跃型”的动态演化特征,其变形破坏严重影响着当地交通和居民的生命财产安全。本文初步探讨了“降雨阶跃型”滑坡的变形曲线特征,选取有效降雨量判据建立滑坡临灾预警线,进而探讨滑坡递进式预警原理,以期实现早期预警。通过分析滑坡活动对降雨的响应关系,并结合滑坡变形发展的规律,建立了滑坡的递进式综合预警模型。结果表明:①枣树洼滑坡变形与季节性降雨具较好的一致性,目前处于间歇性蠕变状态,整体呈现台阶状变形特征;②滑坡的前期有效降雨期为8 d,前期有效降雨量和当期降雨量分别为38 mm、29 mm;③基于前期有效降雨量和当期降雨量达到阈值时为Ⅲ级黄色预警中心线,将有效降雨量阈值和过程预警判据有机结合,即可构建枣树洼滑坡的分级递进式综合预警模型。

降雨型滑坡预报中计算前期有效降雨量的一种新方法

在许多地区,前期降雨条件对滑坡的发生有重大影响,前期有效降雨量是滑坡预报的一个重要参数。基于累积滑坡频度-降雨量分形关系导出了一种新的计算前期有效降雨量的方法。在这个方法中,降雨衰减系数是由给定区域内引发滑坡的累积降雨阀值随观测时段天数变化的标度指数所决定,滑坡前每天降雨对总有效雨量的贡献并非是独立的,前i天降雨的衰减过程与前i-1天的降雨相关联。

河北省典型区主要作物有效降雨量和需水量特征

对作物全生育期内有效降雨量及需水规律的研究是进行合理灌溉及水资源优化配置的重要依据。以河北省鸡泽县为典型区域,利用FAO推荐的Penman-Monteith公式和分段单值平均作物系数法对冬小麦、夏玉米和棉花的有效降雨量及需水规律进行计算,并通过M-K检验法分析近60 a来鸡泽县有效降雨量及作物需水量序列的趋势变化及突变现象。结果表明:近60 a鸡泽县冬小麦在生育中期需水量最大,为210.2 mm,有效降雨量均集中在生育中期,缺水量以13.2 mm/10 a的速率呈显著性减少趋势;夏玉米在初始生长期需水量最大,为157.7 mm,有效降雨量集中在生育中期,缺水量以7.0 mm/10 a的速率呈不显著减少趋势;棉花在快速发育期需水量最大,为227.9 mm,有效降雨量集中在生育中期,缺水量以22.3 mm/10 a的速率呈显著性减少趋势。在一定程度上对河北省对农田灌溉用水效率和效益以及保障农作物科学高效生产具有重要的指导意义。

土坡失稳的有效降雨量研究

降雨易引起花岗岩残积土边坡失稳。在分析降雨对边坡土体含水率影响的基础上,通过饱和度和含水率的关系推求出土体从非饱和过渡到饱和的有效降雨量。结果表明:对土质边坡,并非所有的降雨都会引起边坡的失稳,降雨入渗使边坡土体从非饱和向饱和状态发展,当边坡土体饱和度达到一定程度的时候易产生边坡失稳;土坡存在饱和区和非饱和区的临界深度,降雨对边坡的影响即为使得该深度以上的土体从非饱和过渡到饱和的过程,须采取不同的抗剪强度来计算处于临界深度上下两部分土体的稳定状态。研究结果对确定土坡失稳的降雨量阀值、进一步认识滑坡失稳机制,对滑坡的预测预报具有理论及实际意义。

作物实时灌溉预报中有效降雨量的计算方法

为改进作物实时灌溉模型中有效降雨量的取值方法、提高实时灌溉预报的精度,针对已有研究模型中有效降雨量取值方法不符合作物生长规律的不足,通过冬小麦灌溉监测试验以及气象资料,基于水量平衡原理计算冬小麦有效降雨量,建立降雨量与有效降雨量的相关关系,并应用在郑州地区不同水分处理的冬小麦实时作物系数修正和灌溉模拟中。结果表明:用土壤水量平衡法计算的有效降雨量来修正的逐日作物系数更符合冬小麦生长规律,提高了实时灌溉模拟的精度。通过土壤水量平衡法计算的有效降雨量真实反映了田间作物短期水分变化,可以为实现精准灌溉提供技术支撑。

用有效降雨量监测黄土边坡稳定性的研究

由于降雨很容易引起黄土边坡破坏,而监测边坡破坏的费用较高,受外界条件的影响较大,在实际应用时非常不便.通过监测降雨强度引起黄土边坡土体含水率的变化来分析降雨对边坡稳定性的影响,预先对某边坡土体不同饱和度下的稳定情况进行计算,得出不同饱和度的安全系数,然后通过对某一地区降雨量及降雨历时的统计,计算出边坡土体的饱和度和边坡含水率,再将两者比较即可评价边坡的稳定情况,为黄土边坡稳定评价提供了一种新方法.

延河流域侵蚀产沙对有效降雨量及植被恢复的响应

随着黄土高原植被的恢复,河流输沙量减少,降雨及植被恢复对土壤侵蚀产沙产生了明显的影响。根据延河流域1982-2015年的降雨、植被覆盖度、淤地坝拦沙量和输沙数据资料,采用距平累积等方法划分输沙阶段,分析不同时期植被覆盖度和有效降雨量条件下的产沙系数。结果表明:延河流域输沙量呈减少趋势,且以1996年和2005年为输沙量突变点;各阶段生长季植被覆盖度上升趋势明显,但增长幅度不同,与1982-1995年相比,1996-2004和2005-2015年两个阶段植被覆盖度平均增长幅度分别为9.11%、49.92%;第三阶段较第一阶段流域产沙系数减小79.59%,植被恢复的减沙效益突出。

成都平原主要作物有效降雨量不同时间尺度的计算分析

鉴于作物有效降雨量是确定农业灌溉需水量的基础,亦是区域水资源规划的重要依据。基于2015~2019年郫都区日气象资料,采用联合国粮农组织(FAO)推荐的FAO-Penman-Monteith公式计算出参考作物腾发量,结合单作物系数法计算出相应时段的需水量,并采用时段内作物腾发量与降雨量比较的方法来确定作物有效降雨量,从三个不同的时间尺度(日、旬及月)分别计算出郫都区水稻、玉米、油菜及小麦四种主要作物在各生育期的有效降雨量。结果表明,以日为计算时段时,有效降雨量计算结果会过小,而以月为计算时段时,计算结果会偏大,考虑土壤调蓄,以旬为计算时段时,其精度能够满足规划和设计的要求,且计算结果与试验站数据相一致,因此有效降雨量计算以旬为时间尺度时为最优推荐。

河南省夏玉米生育期有效降雨量和需水量时空分布特征

依据河南省15个夏玉米主产区1961—2015年的气象资料,计算夏玉米生育期的需水量和有效降雨量,进而得到夏玉米生育期的灌溉需水量,并利用线性倾向估计和空间插值法对河南省夏玉米生育期降雨量、有效降雨量、需水量和灌溉需水量的年际变化趋势和空间分布特征进行分析,以期为河南省夏玉米生产中水资源合理分配和灌溉方案制定提供科学依据。结果表明,在时间分布上,1961—2015年,河南省夏玉米生育期降雨量和有效降雨量年际间整体上变化趋势平稳,而需水量和灌溉需水量整体上呈明显的下降趋势。在空间分布上,河南省夏玉米生育期年均降雨量整体上由东南向西北递减,年均有效降雨量从西南向东北递减;豫西夏玉米生育期年均需水量相对高于其他区域,而豫北灌溉年均需水量明显高于其他地区。

武都区北峪河流域泥石流成灾前期有效降雨量研究

对武都区北峪河流域泥石流的形成条件进行详细阐述。调查了区域内历次山洪、泥石流灾害发生时间以及发生泥石流灾害前的相关降雨量数据,通过对该区域的气象水文资料研究和成灾降雨量规律的统计,发现泥石流发生时过程降雨量与时间呈对数关系的规律,并利用该规律对泥石流成灾过程降雨量进行了拟合,分析了拟合的精度,利用拟合的成灾过程降雨量计算出成灾前期有效降雨量。进一步对降雨规律和成灾前期有效降雨量分析得到,该区域雨水主要以暴雨方式进行降落,当前期有效降雨量超过20mm时,发生泥石流灾害的概率比较大,应该进行泥石流灾害预警。

基于有效降雨量的排矸场边坡稳定性分析

降雨对排矸场边坡的稳定性有重要影响,研究降雨入渗过程中排矸场边坡材料物理力学性质的变化,可以更好地确定降雨对排矸场稳定性的影响程度。本文通过分析排矸场的降雨入渗过程,确定了基于湿润峰推进距离的边坡入渗降雨量计算方法。考虑到降雨入渗的时间效应和累计作用,提出了利用有效降雨量确定连续降雨下边坡雨强的估算方法。通过对Bishop方程和Vanapalli方程的对比分析,确定了降水作用下矸石材料的强度计算方法。基于上述理论对降雨作用下王家岭选煤厂排矸场的稳定性进行了分析。计算结果表明:随着降雨量的增大,矸石的湿润峰逐步加深,材料的基质吸力从上到下逐步降低;边坡的稳定性系数随降雨量的增大也在不断降低,当降雨量大于90 mm/d时下降速度会加快。结合排矸场近10年的降水数据,计算出排矸场边坡在最大有效降雨量下的稳定性系数为1.2。分析结果表明:此排矸场边坡的稳定性较好,现有降雨条件不会导致边坡失稳破坏。

有效降雨量的估算方法

前言在灌溉系统的设计和运行中,研究天然降雨量对作物的产量影响显得越来越重要。应用提供的有效降雨量方面的知识,使天然降雨量可以很好地满足作物需水量。本文采用的有效降雨量是指用于作物生长所需的那部分降雨量。这个定义与水文学的标准定义不同,水文学采用的有效降雨量是指产生径流的那部分雨量。

基于前期有效降雨量推求山洪灾害临界雨量

为推求修水县全丰镇、白岭镇山洪灾害临界雨量,分析山洪暴发当日最大1、3、6、24h降雨和前5d逐日有效降雨量相关性,构建临界雨量计算模型,并结合山洪灾害调查评价成果验证分析,求得1h和24h临界雨量与调查评价结果相比分别偏小17%~32%、偏大6.6%,表明成果基本可靠。该成果可为山洪灾害防御实践提供借鉴。

用量水池测定的旱作排水量和有效降雨量简便计算法

我们在做旱作灌溉试验过程中,往往遇到降雨需要计算排水量及有效降雨量。近年来,我区的旱作试验站大多是采用量水池来测定其排水量及有效阵雨量。过去用一般常规的计算方法来计算排水量及有效降雨量比较麻烦,工作量比较大,而且容易出差错,在此介绍一种简便方法。为了更好说明这种简便方法,现用两种方法进行比较对照来说明。

降雨量对岩溶地区洪山泉滞后性的影响

鉴于大气降雨对洪山泉岩溶水系统的补给具有一定滞后性的特点,利用相关分析理论对泉流量与前期各年降雨量做了相关性分析,指出仅分析前期某一年的降雨量对泉流量的影响程度意义不大,因此利用多元统计回归理论建立了10组在不同影响年限下的泉流量与前期降雨量的统计回归模型,发现泉流量与前7年降雨量模型较符合实际,由此确定降雨量对泉流量影响的滞后年限为7年,进而利用建立的模型计算了有效降雨量。结果表明,泉流量与有效降雨量具有良好的一致性,相关系数达0.588,且在α=0.01显著性水平下显著相关。

基于Logistic回归及前期有效雨量的降雨诱发型滑坡预测方法

滑坡预测预报一直是国内外滑坡灾害研究的重点。且多数滑坡均属降雨诱发型。为此将降雨诱发型滑坡的研究列为重中之重。但是,降雨与滑坡发生的关系不仅密切,而且非常复杂。除降雨外,还涉及到地质、气象、水文、土壤等多个学科。因此,至今尚未总结出一种对降雨诱发型滑坡进行定量预测预报的成熟方法。文章将Logistic回归模型与前期有效降雨量结合,形成一套对降雨诱发型滑坡进行定量预测预报的方法。并以长江三峡地区为例进行了检验,效果较好。

降雨引发的兰州黄土滑坡时空规律分析和临界降雨量预测

开展降雨型黄土滑坡预警对于区域性防治滑坡具有重要意义。本研究在收集1985~2015年兰州市降雨型黄土滑坡历史数据的基础上,运用反距离权重插值(IDW)和核密度估算(KDE)方法揭示了降雨引发黄土滑坡的时空分布规律。该文基于统计学的基本原理,运用相关性和偏相关性等方法建立适合兰州市的有效降雨量模型。通过拟合有效降雨量与滑坡因子的线性回归关系,确定引发黄土滑坡的临界降雨量阈值,设定兰州市黄土滑坡的降雨量危险性预警等级。研究表明:(1)兰州市黄土滑坡灾害点沿着黄河及其支流沿岸分布,城关区滑坡点最多且呈环形分布,西固区次之,其他地区分布较少;(2)降雨是兰州市及其周边地区黄土滑坡的关键诱因,10d有效降雨量与滑坡因子均呈现显著正相关特性,其相关系数达到0.698;(3)依据10mm、20mm和40mm临界降雨量阈值将预警等级划分为低、中、高3个危险性等级。

基于敏感性分析的最优降雨阈值选择

降雨变量的选择对于降雨阈值模型精度至关重要。以秦巴山区2001~2020年2760个降雨型滑坡和日值降雨数据为例,首先对降雨站构建泰森多边形,实现滑坡与致灾降雨相对应,共获得1053例致灾降雨和283,446例非致灾降雨,以此为基础,通过当日降雨量(R)和前期有效降雨量(EAR)构建降雨阈值模型;其次,为选择恰当的变量EAR,使用5种有效降雨量模型在不同参数k下生成201种待选的EAR,通过构建直方图获得EAR在致灾和非致灾降雨序列中的概率:P(EAR|L),P(EAR|NL),通过贝叶斯公式计算得到降雨致灾的条件概率和先验概率:P(L|EAR),P(L);之后分别使用4种降雨变量选择方法确定最优的EAR,其中:基于散度的和基于信息增益的敏感性分析(DGSA,GGSA)通过计算P(EAR|L)和P(EAR|NL)之间的散度和信息增益进行变量选择,基于条件概率的相关性分析通过计算P(L|EAR)和P(L)的曲线下面积差进行降雨变量选择,Pearson相关性分析通过计算EAR和P(L|EAR)之间的相关性系数进行降雨变量选择;为验证4种降雨变量选择方式的合理性,同时使用两种线性分类器和两种非线性分类器直接构建R-EAR型降雨阈值,以平均正确率对降雨变量选择方法进行验证。分析和统计结果表明:(1)研究区92.15%的滑坡由降雨诱发,46.59%的降雨型滑坡由暴雨直接诱发,68.95%的降雨型滑坡由暴雨直接或间接诱发,表明暴雨是降雨型滑坡的主要诱因;(2)通过DGSA和GGSA计算得到的降雨变量重要性系数与阈值模型的性能之间存在显著的线性递增关系,线性相关性在0.98以上,表明可以通过敏感性分析进行降雨变量选择,达到构建最优降雨阈值模型的目的;(3)相较于Pearson相关性分析,在降雨变量与灾害发生频率呈非线性的情况仍可以使用DGSA和GGSA进行降雨变量的选择。