喻家山土壤含水率对次降雨事件的响应及影响因素

研究武汉市喻家山试验区次降雨事件下土壤含水率的响应特征和影响因素,为后续包气带和饱水带地下水储量变化研究提供科学依据。基于野外降雨、地下水位和土壤含水率的连续监测数据,分析4个典型剖面土壤含水率的动态变化及其对6次降雨事件的响应特征;以S4剖面为例采用灰色关联度法分析影响土壤含水率响应幅度的主导因子。结果表明:相对于喻家山山体较高位置,南坡和北坡坡脚的地形高程低,地下水位埋深小,土壤颗粒细,分选好,土壤剖面的含水率平均值较大,变异系数较小;4个剖面的土壤含水率大小和初始响应时间随埋深增加并不是系统地增加,反映研究区土壤剖面非均质性较强;平均降雨强度和最大降雨强度与含水率响应幅度间的关联度最大,是控制试验区含水率响应的主导因子。位于喻家山南坡坡脚实验大楼内的2个土壤剖面受人类建筑活动、周围绿化和浇水影响较大,后期应结合长期监测资料综合分析土壤含水率的响应特征和主控因素。

太湖流域典型下垫面土壤水响应规律及影响因素

为揭示不同土地利用/覆被下土壤水动态变化规律,选取太湖流域城市绿地、耕地和林地3种典型土地利用/覆被类型,开展了连续(2018—2020年)原位观测(1h间隔),剖析了不同下垫面的土壤水响应规律及主要影响因素。研究表明:随着土壤深度增加,降雨后土壤含水量峰值逐渐增加(埋深10、20、40 cm分别为25.90%、28.06%和31.24%),而土壤水增幅、增加速率和消退速率逐渐降低;土壤水响应时间从上层到下层先增加后减小,耕地和林地深层土壤的响应时间快于中层;随降雨量级增加,各土壤水响应特征均呈现逐渐增加趋势;土壤水动态变化受到了降雨、物理参数、植被、前期湿度等多种因素影响,但不同土壤水响应特征的主导因素有所差异;前期湿度是土壤含水量峰值、增幅和增加速率的主导因素,前期含水量越高,土壤含水量峰值相对越大,但增幅和增加速率越小。研究结果可为不同土地利用/覆被下产汇流机理分析和水资源管理提供依据。

基于双矩形雨型的降雨不均匀性和不确定性分析

降雨时程分配的不均匀性与随机性是内涝风险评估中的一大难题,如何通过设计雨型及相关降雨特征参数的概率分析来描述随机降雨事件成为近年来国内外学者研究的热点。根据前人的研究结果,在突出峰值雨强对内涝风险敏感性的基础上,提出了双矩形雨型用于描述降雨时程分配的不均匀性,并用"平均降雨强度"和"峰值降雨强度"两个参数进行描述。在此基础上,运用Copula原理,对两个参数的概率分布进行了研究,建立了双参数的联合分布函数,对城市内涝风险的评估具有重要意义。

流域非点源磷素输出负荷估算方法研究

目前水质常规监测频率较低,难以客观反映流域非点源污染物浓度随降雨径流过程的变化情况,结果会低估了流域非点源污染物的输出负荷。本文利用流域次降雨过程的连续水质水量同步监测资料,研究分析次降雨过程与流域非点源磷素输出负荷之间的因果关系,并建立次降雨总量与磷素输出负荷的定量相关关系。研究结果表明,流域次降雨总量与非点源磷素输出负荷之间存在较好的相关关系。通过这种定量关系,以流域次降雨总量为输入,可以更为合理地估算出流域非点源磷素输出负荷。

日以下尺度降雨随机模拟研究进展

目前我国作物生长、土壤侵蚀等应用模式发展很快,利用这些模式进行气候变化影响评价的研究逐渐成为热点,但日以下尺度降雨观测资料却严重不足,迫切需要针对我国复杂的气候条件建立日以下尺度降雨模拟模型,为应用模式提供更为精细的降雨资料输入。重点从次降雨事件的划分方法、次降雨事件模型的模拟过程、Bartlett-Lewis和Neyman-Scott点过程模型的模拟过程、参数估计、参数敏感性分析以及模型改进等方面综合概述了日以下尺度降雨随机模拟的进展,同时给出这几种模型的对比研究结果,从而为人们根据不同目的和条件选择不同模型提供借鉴。最后指出,结合点过程和次降雨事件等方法优点的混合模型——基于天气分型的随机模拟模型以及将统计与动力方法相结合的模拟模型,可能是未来降雨模拟的重要发展方向。

紫色土丘陵区小流域非点源氮迁移特征研究

对紫色土丘陵区典型集镇小流域和农林复合小流域非点源氮迁移过程进行同步监测,比较2种不同类型小流域的径流过程及径流中各形态氮素浓度、负荷变化特征。结果表明:(1)集镇小流域径流过程与降雨过程迅速响应,径流过程呈现"暴涨暴落"的特点,而农林复合小流域径流过程显著滞后于降雨过程,呈现显著的"滞后效应"。(2)集镇小流域总氮(TN)、颗粒态氮(PN)及铵态氮(AN)浓度在径流初期迅速升高,达到"峰"值后迅速下降;而农林复合小流域在小雨事件中氮浓度变化较小,中雨和暴雨事件过程中,初期径流氮浓度较低,中后期逐渐升高,呈现"前低后高"的特点。(3)集镇小流域TN、PN、AN迁移过程呈现显著"初始冲刷效应",初期25%的径流量平均携带了50%的TN负荷、71%的PN负荷、64%的AN负荷,而农林复合小流域TN、可溶性氮(DN)、硝态氮(NN)迁移体现了一定的"末期冲刷效应",即初期径流中负荷较小,中后期径流负荷较高。