太行山区典型小流域降雨产流特征分析

以太行山区崇陵小流域为研究区域,采用1959—1967年、1985—2008年历史实测降雨产流资料,分析了研究区降雨特征及产流过程响应特征,并对比了不同时期降雨径流变化。结果表明:1研究区6—9月降雨以小雨为主,产流主要由暴雨和大雨控制;2产流机制以超渗产流为主,在前期湿润条件下,长历时低强度降雨也会造成蓄满产流;3与1959—1967年相比,1985—2008年的暴雨、大雨、中雨雨日分别减少26.1%、25.0%和12.4%,年径流系数减小80%,且降雨径流相关性减弱,说明人类活动成为影响径流量的重要因素。     

三峡库区滑坡土体降雨产流及入渗试验研究

三峡库区滑坡地质灾害数量众多,主要诱因为降雨。以该地区具有代表性的土质滑坡土体为对象,综合考虑了三峡库区1971年至2003年的230次滑坡地质灾害与降雨因素之间的关系,进行了室内降雨模型试验的设计,以探究其降雨产流及入渗规律。通过对试验结果的综合分析及比较,揭示了相应试验工况下的降雨产流及饱和-非饱和-非稳定入渗规律、地表冲刷及裂缝发育情况,同时也分析了降雨强度、前期累计降雨量及坡角三个因子对降雨过程中的坡面产流及入渗的影响。更多还原     

黄河流域中游典型支流汛期降雨特性变化分析

选取黄河流域中游5条典型支流,基于74个雨量站点1980—2009年的日降雨数据和汛期降雨摘要数据(1～5h精度),利用Mann-Kendall趋势检验与突变检验方法分析研究区域内的汛期降雨特性变化。将次降雨按照场次雨量分级为小雨、中雨、大雨和暴雨,按照场次平均雨强分级为低雨强、中雨强和高雨强降雨,统计各级别的雨量、雨强、频次及历时等,综合探讨不同级别的降雨特性变化。结果表明,区域内汛期降雨总量有略微的增加,而雨强大幅减少;小雨、低雨强降雨的雨型转变明显,暴雨、高雨强降雨受到的影响相对较弱。本文对于理解以超渗产流为主的黄土高原区的产流模式有重要意义。     

不同坡度和前期土壤含水率条件下裸地降雨产流试验研究

坡度和前期土壤含水率是降雨产流过程的重要影响因素。为研究华北半干旱地区的降雨产流机制,采用人工模拟降雨的方法,进行了不同坡度(5°、10°和15°)和前期土壤含水率(0.20、0.25和0.30)条件下的降雨产流试验。结果表明:在整个降雨产流过程中,地表径流量随坡度和前期土壤含水率的增加而增大,累积径流量与产流历时呈线性函数关系;土壤入渗率和产流滞时均随前期土壤含水率和坡度的增加而减小,且前期土壤含水率对土壤入渗率和产流滞时的影响较坡度更加明显;Horton模型对降雨入渗关系的拟合结果优于Kostiakov和Philip模型。     

土石山区山坡降雨入渗产流模型

在分析土石山区下垫面特性的基础上,引入碎石体积比例系数量化土壤中碎石对入渗的影响,并考虑山坡基岩凹凸面及封闭裂隙储留,构建了一种包括植被截留、洼地储留、土壤入渗、壤中流、基岩凹凸面及封闭裂隙储留等计算模块的土石山区山坡降雨入渗产流模型;采用径流小区天然降雨产汇流试验对模型进行验证,并与现有山坡降雨入渗产流模型的模拟结果进行了对比分析。结果表明:与现有模型相比,构建的入渗产流模型可以较好地模拟地表径流强度和土壤入渗率,实测值与模型模拟值较为吻合;暴雨期土壤入渗率的模拟值远小于实测值,可能原因在于该模型忽略了碎石与土壤的直接接触面间可能形成的水流快速通道,未考虑土石山区山坡土壤层和基岩层中可能存在的优先流,模型尚需进一步完善和改进。     

降雨条件下坡地水分转化特征实验研究

坡地水分转化规律研究对于探讨坡地水土流失以及坡地养分迁移规律具有重要意义。本文以黄绵土为试验材料，通过模拟降雨试验，研究了不同雨强条件下坡面入渗过程与产流特征。结果表明：(1)在地表坡度15°、土壤容重1.28～1.30g/cm3的条件下，坡面平均入渗率(ia)与降雨强度(iR)具有极显著的抛物线函数关系，当iR=1.35mm/min 时，ia具有最大值(1.01mm/min)；初始产流时间(tp)随iR的增大而减小，二者呈幂函数关系。(2)坡面产流以后，入渗率(i)随降雨历时(t)呈幂函数形式降低，坡面产流强度(VR)随t的延长呈对数函数形式增加。(3)随着雨强的增大降雨的入渗量略有增加，但降雨向土壤水分的转化率则显著降低。     

降雨历时对黄土坡地水分运动与转化的影响

为提高黄土地区雨水利用率、减少水土流失,通过室内模拟降雨试验研究了不同降雨历时坡地产流、入渗、产沙的特征.结果表明:坡面径流系数在降雨过程中存在剧增、缓增和稳定波动3个阶段;坡地径流系数、入渗率和坡地累计产沙量均与降雨历时呈对数关系;径流量和入渗量均与降雨历时呈线性正相关关系;地袁产流后,形成不断扩大的湿润区,湿润锋深度与降雨历时呈幂函数关系.     

三峡库区小流域降雨入渗和产流产沙特征试验研究

三峡库区暴雨集中,历时短,强度大,是造成土壤侵蚀的重要因素。为开展对三峡库区小流域降雨入渗和产流产沙特征研究,通过建立三峡库区小流域微缩模型,分别实施降雨强度为60,90,120 mm/h的3场人工模拟降雨,对小流域模型降雨入渗规律和径流侵蚀过程进行了分析。研究结果表明:径流量均随降雨强度的增加而增加,而降雨强度增加入渗的作用仅在一定范围内是有效的;随着降雨的进行,产流强度和入渗率都趋于稳定状态,入渗率服从对数函数规律,产流强度呈幂函数变化;3场降雨中累计产沙量和累计径流量的关系均满足幂函数形式,含沙量和侵蚀量之间呈较好的线性关系。该研究成果可为这一区域的水土流失防治提供重要的科学依据。     

基于辽西小流域模拟降雨入渗产流特征研究

本文采取人工模拟和自然降雨两种形式进行了小流域的入渗产流试验,分别对坡耕地、林地、草地和裸地的降雨入渗产流的特征进行了系统研究,并利用Philip入渗理论和逐步线性回归基本方法对试验结果进行处理,建立了入渗产流及相关因子数学方程。结果表明:相对于裸地,林地和草地具有更明显的拦蓄径流和减少土壤侵蚀的作用,地表径流和拦蓄泥沙效率分别增加了36.20%、86.70%和44.50%、81.40%;降雨强度、土壤孔隙率、植被覆盖率、地下坡度及土壤初始含水量是影响小流域产流系数的关键性因素。本文揭示的辽西小流域的入渗产流变化特征,可为其他小流域的降雨径流蓄积利用和水环境生态治理提供决策依据和理论支撑。     

基于Green-Ampt和稳渗不同入渗模型下的城市内涝影响数值模拟

为分析Green-Ampt和稳渗两种入渗模型对城市内涝的影响,以陕西省西咸新区沣西新城核心区为研究区域,应用基于水文及水动力方法的城市雨洪过程数值模型模拟城市暴雨致涝过程。以Green-Ampt入渗模型计算产流,模拟研究区内涝积水过程,发现计算数据与实测数据吻合度高,内涝积水点均实现精确的模拟。计算了1a、2a、5a、10a、20a、50a6种不同重现期设计降雨在两种不同入渗模型下的内涝积水总量与总面积的变化,结果表明:城市内涝积水达到峰值时,不同降雨重现期下Green-Ampt入渗下相较于稳渗内涝积水总量分别减少28.41%、26.49%、26.39%、21.04%、17.28%、15.02%,Ⅲ级及以上内涝积水总面积分别减少31.5%、28.6%、28.3%、20.7%、16.3%、12.7%。本研究应用不同入渗模型揭示了内涝积水程度在不同降雨重现期下的变化规律,对更合理地开展数值模型模拟以及城市雨洪管理工作具有重要借鉴意义。     

天津城市下垫面降雨损失特性试验研究

城市下垫面降雨损失特性是城市水文学研究最为基础也是最重要的内容,以天津市西青区某高校为研究区域,在测量5种典型下垫面入渗及蒸发这2个重要的降雨损失环节基础上,采用情景分析的方法,选取5场代表性降雨事件分析了城市下垫面的降雨损失特性.结果表明:①绿地、沥青混凝土路面、铺砖路面初始入渗率分别为5.28、1.03、0.61 ...     

下凹式绿地对地表径流的调节作用研究

下凹式绿地是城市低影响开发建设的手段之一,为评价下凹式绿地对城市地表径流的调节作用,通过对不同暴雨重现期下的下凹式绿地雨水渗蓄率、临界下凹深度、临界面积比例进行计算,设计研究区下凹式绿地建设方案,并对各方案的径流拦蓄效果和减峰效果进行对比分析。结果表明:当暴雨重现期为3、5和10 a时,在研究区实施两种不同下凹深度(0. 15、0. 2 m)和不同下凹式绿地率(20%～45%)的下凹式绿地建设方案,其拦蓄效果和减峰效果均能达到99. 92%以上。下凹式绿地对城市地表径流调控具有显著的调节效果。     

强降雨下果园除草对径流中颗粒物及营养盐的影响

为探究夏季果园除草对果园面源污染的影响,采用人工模拟降雨的方法,研究了3种雨强(60 mm/h、120 mm/h、180 mm/h)及2种下垫面(有草样地和无草样地)条件下,果园地表径流中颗粒物(SS)及营养盐(TN、TP)的流失情况。试验结果表明,径流中TN、TP质量浓度与SS质量浓度均呈线性相关关系,TP与SS质量浓度之间的线性相关性更强(R~2=0.921 5);人工割草造成了径流中SS、TN、TP质量浓度升高,使其单位面积流失量分别增加了30%～46%、11%～29%、11%～22%,尤其是增大了降雨后期的流失量。因此,在夏季多雨、尤其是暴雨发生时段,应减少对果园中杂草的收割频次。     

花岗岩发育红壤坡地侵蚀产沙规律试验研究

本文在对野外试验观测小区进行数年天然降雨观测的基础上，借助于模拟降雨试验方法对花岗岩发育红壤坡地的三种不同试验小区的水土流失过程与规律以及降雨强度对水土流失的实际影响作一些探讨．试验实测资料表明农耕小区与光板小区的产流产沙结果较为接近，产流比牧草小区大数倍至数十倍，侵蚀产沙大到数百倍，而且随雨强增加其相差更加悬殊．雨强与降雨能量是影响农耕地与光板地水土流失的重要因素，但对牧草小区影响不大，牧草对增加土壤入渗、增强土壤抗蚀性、防止雨滴溅蚀有极其显著作用与效益．最后本文简述了对坡地改良与利用的一些想法．     

暴雨情形下含裂隙土质边坡的瞬态稳定性

以山西省安太堡露天煤矿某地质剖面为例,采用Slide软件对暴雨情形下含裂隙土质边坡的稳定性进行分析,确定边坡潜在滑动面的位置,合理布置促使边坡发生推移式滑坡和牵引式滑坡的裂隙,应用MIDAS/GTS软件模拟分析降雨条件下的坡体应变规律和边坡稳定情况。结果表明:随着降雨入渗,边坡塑性区自坡脚向上部不断发展,直至形成贯通的塑性区;在持续降雨1.5 d时,边坡的稳定性最差,存在表层滑动可能;所提出的边坡裂隙布置方式更能反映含裂隙土质边坡在暴雨情形下的实际情况。     

基于暴雨洪水管理模型的低影响开发设施应用研究

海绵城市是针对解决我国水危机提出的新理念,而低影响开发(LID)设施是构建海绵城市的关键。为了分析不同降雨重现期、不同降雨历时、占地面积对单项LID设施径流控制能力的影响,以亦庄调节池一期工程为研究区域,利用暴雨洪水管理模型(SWMM)进行模拟计算,研究了不同占地面积下各LID设施对不同降雨过程的径流削减效果,分析了降雨重现期及降雨历时与占地面积影响作用的相关性。结果表明:随着降雨重现期由1年增加至10年,透水铺装径流削减率下降了13%～35%;随占地面积占比由25%增至100%时,其径流削减率增大了4. 8%～23%,且占地面积变化对低重现期降雨径流削减效果影响明显,生物滞留槽和植草沟呈相同规律。相反,下凹绿地占地面积变化对高重现期径流削减效果影响较大。绿色屋顶的径流削减率与土壤层厚度成正比,与降雨重现期成反比,且绿色屋顶厚度对低降雨重现期削减效率影响稍大; LID设施的径流削减率随降雨历时增加而增大(削减率增长区间为1. 7%～7. 7%),且占地面积越大,降雨历时变化对径流削减率的影响就越明显。各LID设施的性价比和适用情况对比计算表明,下凹绿地和透水铺装性价比较高,适于作为主控设施大面积应用,而植草沟、生物滞留池及绿色屋顶适于作为辅助设施部分应用。研究成果为选择效益最优的海绵城市建设模式提供科学参考。     

不同土地利用类型降雨径流氮磷特征分析——以赣江下游地区为例

为研究赣江下游不同土地利用类型条件下农业面源污染的特征,分析了自然降雨条件下,不同土地利用类型（林地、蔬菜地、水田）的产流规律和降雨径流中氮、磷分布特点。结果表明,不同土地利用类型间地表径流产生量存在明显的差异,其大小依次为林地、蔬菜地、水田;降雨径流中氮、磷的浓度在降雨初期较高,短暂升高后,开始出现显著下降趋势,具有明显的初期冲刷效应;蔬菜地降雨径流中氮、磷浓度最高,其次为水田,而林地最低。研究结果可为防治赣江下游不同土地利用类型降雨径流中氮、磷流失提供参考依据。     

基于入渗产流分析的透水砖地面铺装结构试验

为了找出有利于降雨入渗、削减径流的透水地面铺装结构,通过人工降雨试验,研究不同铺装垫层结构透水地面的降雨入渗与产流特性。根据8种铺装结构在径流削减、入渗量增加、开始产流时间滞后等方面的效果比较,推荐透水砖地面自上而下的铺装结构为"透水砖面层+无砂混凝土+单级配碎石"形式。