鄱阳湖流域次降雨等级及其对降雨侵蚀力的贡献

【目的】降雨等级的划分有助于正确认识不同量级降雨对土壤侵蚀的影响,为水土流失防治决策提供科学依据。【方法】基于鄱阳湖流域16个气象站点1991—2020年的降雨数据,在日降雨等级划分标准的基础上,从土壤侵蚀动力角度出发,采用最小偏差法,分析次降雨与日降雨之间的对应关系,以确定次降雨等级。同时,利用时间序列分析方法(变差系数、倾向率、Mann-Kendall趋势检验)对各等级降雨进行年内、年际变化特征研究,分析该流域各等级次降雨对降雨侵蚀力的贡献。【结果】(1)次降雨中雨、大雨、暴雨的理论上限值分别为31.3 mm、64.6 mm、150.9 mm。(2)30年来鄱阳湖流域总降雨、非侵蚀性降雨和侵蚀性降雨的降雨场次均呈增加趋势,降雨总量和侵蚀性降雨量亦呈增长趋势,但非侵蚀性降雨量呈下降趋势。(3)各等级降雨在年内均呈现年初开始上升、至3—6月出现高值,随后呈总体下降趋势。(4)总降雨、中雨、大雨、暴雨和大暴雨等级次降雨侵蚀力密度随时间变化的倾向率分别为0.34、0.04、0.31、0.32和1.25 MJ/(hm^(2)·h·10a),均为正值。(5)中雨、大雨、暴雨、大暴雨对降雨侵蚀力的贡献率分别为17.17%、34.01%、34.89%、13.93%。【结论】(1)鄱阳湖流域次降雨的小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨划分的雨量值分别为0~14 mm、14~31 mm、31~65 mm、65~151 mm、≥151 mm。(2)流域总降雨场次和总降雨量均为增长趋势。其中,降雨场次的增加主要以非侵蚀性降雨(即小雨)的显著性增加为主,但非侵蚀性降雨量不增反减,总降雨量的增加均体现为侵蚀性降雨。(3)流域内各等级降雨具有明显的季节性分布特征,其中大暴雨具有异常的集中性。侵蚀性降雨主要发生在雨季(3—9月)。(4)流域的降雨侵蚀力主要取决于暴雨和大雨,各等级降雨对降雨侵蚀力的贡献率由大到小依次为暴雨、大雨、中雨、大暴雨。(5)各等级降雨侵蚀力密度均呈上升趋势,尤以大暴雨上升明显;7—9月为各等级降雨侵蚀力密度最高月份。

不同降雨等级对大型合流制污水处理厂进水特征的影响研究

以某市中心城区大型合流制污水处理厂为研究对象,通过对比探究多场小雨、中雨、大雨、暴雨的不同等级降雨事件,深入解析不同等级降雨特征对合流制污水处理厂进水水量与水质的影响效应。结果表明,降雨强度大或持续时间长的中雨、大雨或暴雨都易对合流制污水处理厂的进水流量产生影响性冲击,大雨与多峰长历时的中雨特征会造成低浓度进水COD的运行冲击,较高降雨强度的大雨还会造成进水C/N<3的运行冲击进而影响生物脱氮效果,需在运行管理上给予关注。

不同降雨等级下耕作措施对坡地产流产沙的影响

探明川西丘陵区沙壤土在横坡和顺坡垄作下水土流失特征,可为该区不同降雨等级下的土壤侵蚀有效防控提供依据。本文基于蒲江县朝阳水库的4个坡耕地径流小区连续4年的观测数据,对10°和20°坡度下横坡垄作和顺坡垄作在不同降雨等级下的产流产沙进行统计分析,结果表明:大雨和暴雨是该区发生频次较高的侵蚀性降雨类型,且集中发生于7—8月;小雨和中雨基本不引起土壤侵蚀。各小区径流系数均随降雨等级增加呈增加趋势,顺垄小区的径流系数在暴雨时达到最大,是对应横垄小区的1.33~3.81倍。在同一耕作措施下,10°和20°坡度小区的径流系数相当。含沙量随降雨等级呈先增加后减少的变化趋势,在大暴雨时含沙量达最大,坡度的作用较明显。随着降雨等级的增加,各小区的径流深的离散程度逐渐变小,说明大暴雨和特大暴雨下土壤前期含水量作用不明显,但产沙量呈不规则变化,特大暴雨的产沙量反而小于大暴雨。通过建立产流产沙量和降雨量、降雨历时之间的回归方程可知,径流深的模拟效果较好,但产沙量的模拟效果欠佳。总体来看,坡耕地产流产沙量并没有随降雨等级的增加而增加,特大暴雨下横垄小区的含沙量高于顺垄小区,但产沙量却小于大暴雨时期,说明不同降雨等级下坡耕地产沙作用机制较为复杂。

关于气象数据信息对降雨等级准确预测仿真

降雨是众多气象要素相互作用的结果,气象数据具有类型复杂、不定性、产生速度快、数据量大等特点,增大了降雨预测模型处理气象数据的难度。针对降雨预测方法要求气象要素之间相互独立,但很多气象要素相互关联,降低了预测的准确性和效率的问题,为了提高降雨等级的预测准确性与效率,提出一种基于Map Reduce的改进加权朴素贝叶斯算法(WMNBC)。首先根据气象数据相应条件属性、类属性及其它所有条件属性三者之间的相关程度,提出一种信息密度的概念,并结合对应条件属性取值数目设计一个新的属性赋权方法,然后建立基于MapReduc的WMNBC降雨等级预测模型,最后对实际降雨等级进行仿真测试。仿真结果表明,相比NBC和HWNN算法,WMNBC算法可以更加准确的预测降雨等级并提高预测效率,为降雨等级预测提供了新的途径。

不同耕种模式下降雨等级对紫色土坡耕地产流产沙的影响

为了探讨紫色土坡耕地在不同降雨等级下的水土流失特征,为选择水土保持效应高的耕种模式提供依据,基于遂宁水土保持试验站1989—2016年降雨与径流输沙数据,划分4类耕种模式,就不同降雨等级下径流小区产流产沙规律进行分析。结果表明:1)小、中雨基本不造成侵蚀,侵蚀性降雨主要为大、暴雨,集中于6—8月。2)等高沟垄大雨下水土保持效应最好。相比顺坡垄作,横坡垄作大暴雨下可减流50%~56%,暴雨下减沙93%~95%,且差异显著(P<0.05)。顺坡垄作种植黄花较玉米可减沙88%~98%,大、暴雨下差异显著。植物篱定植初期产流产沙反而大于对照区,且在大雨下差异显著;而定植3年后,植物篱减流减沙作用明显,且香根草优于新银合欢。3)沟垄小区产流产沙量在特大暴雨与大、暴雨间差异显著。顺垄黄花小区产流量大,暴雨是大雨下的6.4倍,且差异显著;横(顺)垄小区大暴雨与大、暴雨的产沙量差异显著。定植初期植物篱小区产流量在各降雨等级间差异不显著(P>0.05),而油桃小区产沙量在大暴雨与大雨间差异显著。定植3年后植物篱及其对照小区产流产沙量在大暴雨与大、暴雨下均差异显著,大暴雨下产流量和产沙量分别为大、暴雨的3.3~6.6倍和8.8~113.5倍。各类措施减沙均优于减流效应,减沙作用随降雨等级增大呈降低趋势,考虑农业管理和经济收益,应结合实际情况选择适宜的耕种模式。

不同降雨等级及林分间伐强度对红松人工林穿透雨特征的影响

为明确间伐对红松(Pinus koraiensis)人工林水源涵养功能的影响程度,以本溪县草河口镇70年生不同间伐强度(对照区、中度区、极强区)的红松人工林为试验对象,研究了不同降雨强度下,不同间伐强度对红松人工林穿透雨率、产生过程及产流时间的影响,结果表明:穿透雨率随间伐强度增加而显著增加(P<0.05),当林外降雨量等级大于大暴雨级别时,受空间异质性等影响,中度区及极强区林冠截留降雨的能力达到了饱和状态,林冠截留能力减弱。穿透雨产流起始时间与降雨强度无关,与瞬时降雨强度有关,不同间伐强度都能减少降雨过程中的峰值,并延迟5 min,穿透雨产流结束时间与降雨结束时的雨强及时长有关。

1976—2020年弥河流域不同等级降雨时空分布特征

为了对弥河流域的降雨特征及未来演变趋势进行研究,基于流域15个气象站1976—2020年的逐日降雨数据,应用Mann-Kendall检验、反距离插值和重标极差(R/S)分析法,研究不同等级降雨量与降雨时间的时空分布特征,并探讨不同等级降雨对年降雨的影响以及流域未来降雨结构的发展趋势。结果表明:研究期内弥河流域年降雨量呈逐年增加趋势,除大雨外,其他等级降雨量呈增长态势,降雨时间总体呈减少趋势,仅中雨、暴雨时间呈增加态势;流域年降雨量从上游向下游呈递减趋势,与大雨、暴雨空间变化一致,年降雨时间与小雨时间空间分布格局一致;中雨对年降雨量的贡献率最高,为27.99%,小雨的发生率最高,为72.07%;相关性分析显示,流域年降雨量与降雨时间分别受暴雨降雨量、小雨时间的影响最大;流域暴雨降雨量、暴雨时间与年降雨量都表现出较强的持续性,未来变化趋势与过去相一致,降雨等级存在向暴雨转变的趋势。

银川平原夏半年不同等级降雨水汽输送机制

全球气候变暖加速了区域水循环,改变了水汽的传输路径,了解不同等级降雨稳定同位素特征及水汽来源为水资源的利用及旱涝灾害的防治提供依据。基于2018—2020年夏半年(5—10月)采集的银川平原降雨样品,研究不同等级降雨中氢氧稳定同位素的变化特征及其二次蒸发效应,并利用后向轨迹模型及水汽通量等方法分析降雨的水汽来源及潜在蒸发源区。结果表明:银川平原夏半年不同等级降雨稳定同位素随着降雨等级的增加而偏负,小雨氘盈余(d-excess)值偏负而中雨和大雨偏正,大气降水线斜率和截距随着雨量级的增加呈现出递减的规律。二次蒸发作用的强弱随气温升高而增大,随降雨量、相对湿度和雨滴直径增大而减弱。西风水汽为银川平原夏半年降雨的主控水汽,同时小雨、中雨、大雨还分别受到陆地蒸发水汽、大西洋水汽及太平洋水汽的影响。潜在蒸发源区对小雨影响较大,主要位于研究区周边及北部、南部和东南部地区;中雨潜在蒸发源区主要分布在研究区周边地区及其西北部和东南部;大雨主要分布在研究区周边及东南部地区。

近60年来江西省各等级侵蚀性降雨与降雨侵蚀力的关系

基于江西省具有典型代表性的5个气象站点1956—2015年共60a逐日降雨量资料,研究了各等级侵蚀性降雨和降雨侵蚀力的特征,建立了利用各等级侵蚀性年降雨量估算年降雨侵蚀力的简易算法模型。结果表明:各等级侵蚀性降雨量、降雨日数和降雨侵蚀的时间分布规律不一。年暴雨量、年暴雨量比例、年暴雨日数、年暴雨侵蚀力、年降雨侵蚀力均在时间上呈不同程度的增长趋势,在空间表现为从南到北逐渐上升趋势。各等级侵蚀性年降雨量估算降雨侵蚀力模型的模拟值与精确值具有高度相关性,可用于估算江西地区年降雨侵蚀力。

基于降雨量等级指数法的公路水毁预警预报

基于降雨量等级指数法,在对一定区域进行公路水毁环境区划的基础上,综合考虑地质环境因素和人类工程活动影响及历史经验,建立公路水毁预警预报模型,确定不同流域单元预警等级。最后,运用所建预警模型对浙江省龙泉市岩樟溪流域公路水毁发生的可能性进行判断。研究结果表明:该模型结构简单,操作方便,效果良好,具备一定的工程应用价值。

顾及黄土滑坡的兰州市不同等级降雨时空变化特征

降雨是诱发黄土滑坡的关键因子,不同等级的降雨及其时空分布特征影响和制约了降雨型黄土滑坡的发生和发展。利用兰州市1965—2015年逐日降水资料,采用Mann-Kendall突变性检验、滑动t检验、Morlet小波变换等方法分析了不同等级降雨事件的降雨量、降雨日数和贡献率,以得到其突变性、趋势性、周期性和空间分布特征,从而为突发性滑坡研究提供数据支持。结果表明:兰州市以微雨、小雨和中雨事件为主,在时间尺度上,降雨量和降雨日数均具有突变性,且突变时间各异;近50年来各等级降雨日数、降雨量存在着明显的周期性震荡,变化周期均以8a为主,该区未来几年都将处于降雨充沛期;年降雨量整体下降,其气候倾向率为-4.96mm/10a。在空间分布上,年降雨日数呈现"两多一少"的规律,降雨量则为"两少一多",不同等级降雨事件对不同地区降雨的影响程度不同;与黄土滑坡分布浅析可知降雨对诱发兰州市滑坡起到了重要的作用。

寒温带多年冻土区白桦树干液流及对降雨的响应

【目的】为研究寒温带白桦树干液流对降水的响应,对不同降雨等级下的树干液流特征进行分析探究,为大兴安岭地区白桦用水策略以及管理提供依据和参考。【方法】2021年5—9月运用热扩散式探针法对寒温带白桦树干液流进行监测并同步观测气象因子和降水量。【结果】白桦树干液流在无雨天气下呈单峰形平滑曲线,峰值较高,优势木的峰值高达17.30 g·cm^(-2)·h^(-1),为中等木和被压木的1.18和2.48倍,而降雨天气下液流呈单峰或双峰形波动曲线,变化幅度相对比较平缓。相较于无雨日,3个降雨等级下的优势木日均液流均出现显著下降(P<0.05),在小雨、中雨以及大雨等级下,优势木日均液流量减少了43.02%、71.36%和56.27%,中等木液流分别减少了38.04%、48.79%和41.97%,被压木减少值依次为39.74%、59.42%和58.54%。此外,降雨前后的液流总体表现为叶盛期>展叶期>落叶期,在展叶期,降雨后的液流明显高于降雨前(P<0.05),优势木、中等木和被压木雨后液流在叶盛期变化不显著(P>0.05),落叶期优势木和中等木的雨后液流呈下降趋势(P<0.05)。相关性分析和逐步回归分析结果表明,在无雨日和降雨日,白桦树干液流均与空气温度、太阳有效辐射以及蒸气压亏缺呈正相关关系,与相对湿度呈负相关关系。小雨等级下,白桦液流变化主要取决于空气温度和蒸气压亏缺;中雨等级下,白桦液流变化主要受空气温度、相对湿度以及蒸气压亏缺的影响;大雨等级下,液流变化主要由太阳有效辐射和空气温度所驱动。【结论】降雨明显改变了不同分化等级白桦液流变化趋势及其对气象因子的响应,影响程度因降雨等级而异。

不同土地利用方式下次降雨对土壤含水量深层变化的影响

[目的]黄土高原地区水资源短缺,探究不同土地利用方式下次降雨对土壤含水量变化的影响对区域水资源优化配置理论探索具有重要意义。[方法]基于甘肃省庆阳市南小河沟径流场自然降雨条件下的实测数据资料及4种土地利用方式(农、林、草、裸)覆盖下的降雨前后观测数据,分析了不同土地利用方式下5种不同次降雨等级的土壤含水量深层变化特征。[结果](1)土壤含水量的动态变化与土地利用方式关系较为密切。在4种土地利用方式中,林地比裸地的蓄水能力好,但裸地的土壤含水量在不同等级降雨影响下的波动最大。随着土层深度的增加,表层土壤含水量对降雨的响应比较明显,中间层和深层具有一定的滞后性。(2)特定降雨条件下,土壤不同深度的水分交换存在明显的水分活跃层分界点。大雨和暴雨条件下,在40 cm土层深度处出现明显的水分活跃层分界点;中雨条件下,除了农地雨后含水量差异较大之外,其他土地利用方式下,从60 cm处开始土壤含水量出现明显的水分活跃层分界点。(3)不同土地利用方式下降雨特征因子与表层土壤含水量的关联性都最小,与中间层和深层土壤含水量的关联性都较高;4种土地利用方式中相对于裸地,林地、草地和农地对土壤水分的调控作用较大。[结论]不同土地利用方式下土壤入渗对降雨响应的差异性与地表植被覆盖及地下植被根系分布密不可分,对土壤含水量变化的灰色关联分析为黄土高原水土保持研究提供理论依据。

马尔可夫链在城市降雨量等级预测中的应用

本文以武汉市为例，收集了武汉市地区近60年的降雨量数据．利用马尔可夫链模型的原理预测城市的降雨量等级，并对数据进行了分析．介绍了使用这种模型的方法与步骤，预测结果表明，与实际是基本相符的．利用马尔可夫链模型预测降雨量等级是可行且具有实际意义的。

汽车环境风洞降雨模拟影响因素研究

目的研究自然界降雨量与汽车环境风洞模拟降雨量之间的关系,得到中国气象条件的雨量设定经验公式,为汽车环境风洞模拟降雨量的设定提供理论依据。方法理论分析自然界气象降雨和汽车环境风洞模拟降雨的特点和差异,研究影响汽车环境风洞模拟降雨量的因素。结果在无风条件下,影响汽车环境风洞降雨量的因素有气象降雨量、前挡风玻璃倾角、雨滴直径和车速等。按照车速将降雨分为汽车停止和汽车行驶2种模式,提出结合中国气象条件的汽车环境风洞模拟降雨量的经验公式。结论在相同降雨等级下,汽车停止状态下的汽车环境风洞降雨量一般大于车辆行驶状态。在气象降雨量等级为短时中雨时,行驶汽车的雨量设定值与车速呈指数增长关系。

长江流域平原河网地区合流制排水系统溢流污染特征研究

在平原河网地区丹金溧漕河金坛段选取3个典型合流制溢流排口及管道检查井进行溢流污染监测,分析溢流水质水量变化。以合流制管道沉积物为试验材料进行冲刷模拟试验,探究沉积物冲刷规律。结果表明,累积降雨量≥2 mm就会产生溢流现象;溢流水量变化主要受降雨等级、降雨强度及居民用水量影响,且溢流量峰值较降雨强度峰值滞后;溢流污染物浓度与前期干旱天数、排口性质、降雨等级和降雨强度有直接联系,其变化基本均呈先上升后下降趋势,且无论哪种降雨等级溢流口在产生径流后约20~30 min后污染物浓度会较高。沉积物对溢流污染贡献占比较大,管道冲刷过程中沉积颗粒物呈阶段交替式运动,各污染指标在降雨形成径流一段时间后出现峰值。

中等排放情景下中国未来不同强度降雨变化及其对总降雨贡献的预估(2006—2100年)

为探究中国整体和不同区域的不同强度降雨雨量及其对总降雨雨量贡献率的变化趋势,采用RCP6.0中等排放情景下2006—2100年WRF 30 km×30 km日值降水数据,根据中国气象局颁布的降水强度等级划分标准进行研究。结果表明:(1)在降雨雨量上,中等排放情景下2006—2100年中国小雨减少,强降雨增加。在降雨雨量贡献率上,小雨和中雨对总降雨的贡献率呈减少趋势,其他五种强降雨对总降雨的贡献率在增加,说明强降雨增加,降雨朝着极端化方向发展。暴雨对总暴雨的贡献率呈增加趋势,而大暴雨和特大暴雨对总暴雨的贡献率呈减少趋势,总暴雨对总降雨贡献率的增加是由于暴雨的增加起了关键作用。(2)在不同分区上,北方、东北和西藏地区不同强度降雨均呈增加趋势;东南和西南地区除小雨外均呈增加趋势;西北东部地区仅小雨、大暴雨和特大暴雨呈增加趋势;西北西部地区仅小雨、中雨和总降雨呈增加趋势。在降雨雨量贡献率上,北方和西藏地区除小雨外均呈增加趋势;东北、东南和西南地区除小雨和中雨外均呈增加趋势;西北东部地区仅小雨呈增加趋势;西北西部地区仅小雨和中雨呈增加趋势。(3)在不同强度暴雨对总暴雨贡献率上,七大分区中的特大暴雨对总暴雨的贡献率除西北西部变化趋势不显著外,其他分区均呈不同程度的增加趋势。所得成果为类似研究提供参考。

黑土区农地集水区次降雨径流与输沙特征研究

水力侵蚀是诱发黑土区侵蚀发生发展的首要因素,研究次降雨条件下产流、产沙特征对水力侵蚀的防控具有重要意义。本文通过野外实地监测,分析农地集水区次降雨径流与输沙特征。结果表明:观测期内,有径流记录的降雨事件为12次,降雨等级主要为中雨、大雨和暴雨。初始产流时间随降雨等级表现不同,中雨时初始产流时间大多出现在降雨后期,而大雨和暴雨时,初始产流时间大多出现在降雨过程中的初始期和中期。不同降雨等级下累积径流深、径流系数和累积输沙量表现不同,累积径流深和径流系数表现为:大雨>暴雨>中雨,累积输沙量表现为:大雨>中雨>暴雨。集水区内大部分泥沙由6场降雨事件产生,对总径流量和总输沙量的贡献分别为90.6%和87.0%。基于12次有径流的降雨事件,不同降雨等级对径流的贡献表现为:大雨>暴雨>中雨,对输沙量的贡献表现为:大雨>中雨>暴雨。偏最小二乘回归分析显示,径流相关变量最大径流率Q max是对总径流量和总输沙量贡献最大的因子,变量权重系数VIP值分别达1.490和1.629。

全球变暖情景下中国东部地区不同等级降水变化特征分析

利用日本东京大学气候系统研究中心、日本环境研究所和日本地球环境研究中心联合研制的全球海气耦合气候模式MIROC_Hires输出的逐日降水资料,分析了全球变暖背景下中国东部地区不同等级降水的变化特征。为了检验模式模拟未来中国不同地区降水变化趋势的可信程度,首先评估该模式对1971—2000年夏季降水的模拟能力,结果表明,该模式无论从空间分布还是时间变化上均可以较好地模拟中国1971—2000年的降水情况。在此基础上,将中国东部地区划分为华南、江淮、华北、东北4个区域,分析在全球变暖情景下未来（2071—2100年）较近期（1971—2000年）各个地区不同等级的降水量和降水频数的变化特征,发现华南地区无降水和强降水（≥24 mm·d^-1）的频数增加幅度均较大,分别达到13.8 d·a^-1和4.2 d·a^-1,弱降水（1～12 mm·d^-1）的频数减少;江淮地区年降水量增加,强降水的频数增加了3.6 d·a^-1,弱降水的频数减少;华北地区年降水量增加幅度在4个地区中最大,达到30.5%,无降水频数减少,8 mm·d^-1以上的降水频数增加;东北地区的降水强度和频数均增加。即中国东部地区降水变化趋势呈现华南地区暴雨频数增加，江淮、华北和东北地区降水量增多，降水强度也增加的情形，因此，4个地区极端降水事件发生的频数增加。

不同降雨带上的土壤侵蚀状况分析

利用遥感和地理信息系统技术对我国不同降雨量等级下的土壤侵蚀情况进行了分析 ,结果表明 ,轻度以上水蚀的百分比和水蚀综合指数的最高值都出现在降雨量为 2 5 0～ 40 0 m m的半干旱、农牧交错区的带上 ,分别为 5 5 .7%和 182。风蚀综合指数、冻融侵蚀综合指数和土壤侵蚀综合指数的最高值分别为 6 40 ,192和 44 7,均出现在降雨量小于 2 0 0 mm的干旱地带上。在降雨量大于 16 0 0 mm的带上不存在冻融侵蚀。在湿润、潮湿和过湿的地带上主要以水蚀为主 ,均占 96 %以上。在半湿润地带上 ,水蚀也占优势 ,占 76 .1%。在半干旱地带上 ,水蚀、风蚀和冻融侵蚀接近于各占 30 %。在干旱地带上 ,以风蚀为主 ,占 5 8.6 %。