喀斯特原生马尾松林下地表径流与土壤侵蚀效应

探索喀斯特马尾松原生林地表径流和土壤侵蚀的的变化规律,对该区的植被类型的水土资源保护利用及生态恢复有着重要的启示意义。利用野外人工模拟降雨实验,在尾松原生林里设置不同坡度(15°、20°和25°)径流小区,监测不同雨强(60、90、120 mm/h)下径流和泥沙量的变化。结果表明,喀斯特马尾松土壤的持水率在短时间内较难达到完全饱和;在不同雨强、坡度的条件下,马尾松地表侵蚀产流产沙特征差异明显;相同条件下,产沙量随着雨强及坡度的增大而增大;但产流量在坡度一定时,90 mm/h雨强的累积及总径流量明显高于60、120 mm/h的雨强;不同降雨强度对小于25°坡面的累积径流量影响较小,但当雨强≥90 mm/h,坡面≥25°时累积径流量变化明显。     

雨型对东北黑土区坡耕地土壤侵蚀影响的试验研究

降雨雨型对土壤侵蚀过程有重要的影响,也是当前土壤侵蚀研究的热点之一。通过野外原位人工模拟降雨试验,设计了次降雨中平均降雨强度、总降雨量相同的4种不同降雨雨型(均匀型:降雨强度为60mm/h;峰值型:降雨强度分布为30-90-60mm/h;延迟型:降雨强度分布为60-30-90mm/h;减弱型:降雨强度分布为90-60-30mm/h),研究降雨雨型变化对东北黑土区坡耕地土壤侵蚀的影响。结果表明:各雨型条件下休闲坡耕地径流总量的大小顺序为延迟型>减弱性>均匀型>峰值型,而土壤侵蚀总量的大小顺序为减弱型>均匀型>延迟型>峰值型。延迟型雨型的坡面径流总量是其它雨型的1.02~1.45倍,减弱型降雨的侵蚀总量分别是均匀型、延迟型和峰值型的1.03、1.36和2.68倍。同一雨强在不同降雨雨型中出现的位置不同,其产生的坡面径流量和侵蚀量对坡面总径流量、总侵蚀量的贡献率也不同,分布在降雨雨型起始位置的雨强对坡面径流量的贡献率最小;除30mm/h降雨强度外,分布在降雨雨型起始位置的雨强对坡面侵蚀的贡献率最大。研究还发现,试验设计中减弱型降雨雨型与东北黑土区夏季主要侵蚀雨型特点类似,是造成东北黑土区坡耕地土壤侵蚀相对严重的主要雨型。     

工程开挖面水土流失特征试验研究

针对生产建设过程中工程开挖引发严重的水土流失问题,通过野外模拟降雨试验,研究了不同开挖坡度(30°,40°,50°)坡面产流、产沙特征。结果表明:坡度、雨强均能对开挖面产流、产沙过程造成重大影响,随着坡度增大,不同雨强(0.65,1.15,1.65 mm/min)下开挖面产流、产沙参数值增大,产流率介于0.47～0.72 mm/min之间,径流系数介于0.39～0.63之间;产沙率介于8.64～49.80 g/(m²·min)之间,径流含沙量介于17.27～77.64 kg/m³之间;但在相同坡度下,随着降雨强度的增大,产流、产沙参数值的变化存在差异。产流率随雨强增大而增大,径流系数的中(1.15 mm/min)、高(1.65 mm/min)雨强无明显差异。坡度30°的开挖面产沙率随雨强的增大而增大,坡度增大时,中、高雨强坡面产沙率接近;50°开挖面产沙率和径流含沙量在3个雨强下呈高-低-高势。试验成果为开挖面水土流失的预测、评价提供数据支撑,同时也为生产建设项目水土流失防治及水土保持监督执法提供科学依据。     

晋西黄绵土坡面径流流态与输沙特征试验研究

为了探讨晋西黄绵土坡面径流流态与输沙特征,本研究采用室内人工模拟降雨试验方法,对降雨条件下坡长对该区坡面径流雷诺数、弗劳德数、径流量、产沙量与输沙率进行量测与分析。结果表明:在雨强30~125mm/h、坡长1~5m的情况下,坡面薄层径流为层流,且为急流;径流流态对坡面水流侵蚀力有显著影响,产沙量与雷诺数呈良好幂函数关系;雨强与坡长的增大可增强径流紊动性,输沙率随二者的增大呈增加趋势,当雨强大于60 mm/h、坡长由3 m延长到4 m时,输沙率增量较2~3 m与4~5 m时小;输沙率与径流量的关系可用幂函数描述。该研究结论能够为黄土陡坡面水土流失治理和水土保持措施的布设提供一定的依据。     

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。     

平原区天然降雨极值强度与径流系数的关系研究

太谷均衡实验站对天然降雨-径流资料的分析结果表明:天然降雨-产流多发生在7、8月份,场(次)降雨量一般大于20 mm,场(次)降雨量出现的频率小于2%;场(次)降雨径流量的大小主要取决于降雨极值强度,降雨极值强度与径流系数呈线性关系,相关系数为0.71;概化时间与径流系数呈幂函数关系,相关系数为0.80.     

多场次降雨条件下覆沙坡面的径流产沙特性试验研究

基于可控坡面进行多场次降雨试验,对覆沙坡面的产流产沙特性进行研究,以期为揭示黄土高原风蚀水蚀交错区风水复合侵蚀机理研究提供科学依据。结果表明:覆沙坡面的初始产流时间远大于裸坡,相对延迟了5.3~11.2倍,多场次降雨条件下,产流时间显著提前。首场降雨下,覆沙厚度为1cm,当雨强由1mm/min增加到1.5mm/min,覆沙坡面径流量、产沙量分别增加了0.87倍、0.85倍;雨强为1.5mm/min时,当覆沙厚度由0.5cm增加到1cm,首场降雨的径流量、产沙量分别减小了9.6%、12%。相对于裸坡,覆沙坡面产沙量较大,产沙过程较剧烈,首场降雨产沙量占总产沙量的70%以上,是裸坡的8.9~10.8倍,但在多场次降雨条件下,产沙量显著减小,并趋于稳定。研究结果表明坡面覆沙在一定程度上加剧了土壤侵蚀,可为揭示风蚀沉积物对水蚀过程的作用机理研究提供参考。     

苜蓿草地侵蚀产沙过程及其水动力学机理试验研究

利用人工模拟降雨试验，定量研究了不同降雨强度（45mm/h、87mm/h、127mm/h）下20°陡坡苜蓿草地的产流产沙变化规律，分析了苜蓿草地侵蚀产沙的水动力学机理。试验结果表明，苜蓿草地累积径流量和累积产沙量与降雨时间呈很好的幂函数关系，随着降雨时间的增大而增大。在45mm/h和87mm/h降雨强度时，草地径流量和侵蚀产沙量呈高-低-稳定的变化趋势，在127mm/h降雨强度时，草地径流量和侵蚀产沙量呈高-低-高的变化趋势。苜蓿草地的水土保持作用通过改变土壤的入渗特性实现，草地坡面入渗率与径流量和产沙量呈明显负线性相关。从水动力学角度对苜蓿草地径流剪切力和单位水流功率与输沙率的关系进行了分析，得出试验条件下苜蓿草地的临界径流剪切力值为2.857N/m2，临界单位水流功率值为0.0114 m/s，输沙率随径流剪切力和单位水流功率的增大而增大。     

北京典型村镇降雨径流污染及排放特征

以2009～2010年在北京郊区大牛坊村和榆林村的10场降雨地表径流中污染物监测数据为基础,分析了村镇降雨径流污染物排放特征及初期冲刷效应.结果表明,地表径流中CODCr和SS为主要污染物;雨污合流制村镇地表径流中,TP、TN、CODCr与SS的事件平均浓度(EMC)均值分别为0.11mg/L、3.09mg/L、1 684.27mg/L、285.83mg/L.雨污分流制村镇地表径流中,TP、TN、CODCr与SS的EMC均值分别为0.37mg/L、4.73mg/L、281.97mg/L、72.57mg/L.降雨径流污染物具有较明显的初期冲刷效应,40％～50％的TP、TN、CODCr与SS污染负荷由占总径流量30％的初期径流所运移.     

透水道路径流系数试验研究

透水道路是缓解城市道路积水问题的有效途径,但现有道路的排水设计方法对于透水道路并不完全适用,为解决上述问题,利用人工降雨装置和特别设计的透水道路试验平台和流量监测系统,通过人工模拟降雨试验,研究在不同降雨条件下透水道路径流系数的变化规律。试验研究结果表明:在地形条件不发生改变的情况下,透水道路径流系数在降雨过程中呈现单峰状动态变化,并且降雨历时与降雨重现期都会影响透水道路径流系数的最大值,并与之成正相关关系;在试验条件下,径流系数随降雨强度的变化存在一个敏感区间,在此区间内,径流系数随雨强变化的速率较快;当试验工况不变且降雨强度小于50 mm/h时,透水道路的径流系数平均值为0.023,说明该条件下的透水道路可控制降雨强度50 mm/h以下的降雨不产流,即在后续排水通畅条件下,所研究透水道路可以解决多数降雨事件的道路积水问题。试验为后续透水道路径流系数的研究打下了基础,也为透水道路的排水设计提供了一定的理论依据。     

降雨及其侵蚀力研究方法探讨

降雨是导致土壤流失的动力因素,降雨侵蚀力反映由降雨引起土壤侵蚀的潜在能力,准确计算降雨侵蚀力是定量预报土壤流失的重要环节.为此简析国内外降雨及其侵蚀力研究现状、进展、降雨雨滴测定、降雨能量及侵蚀力计算方法,并根据降雨地域性差异较大的特点,提出适用于我国的降雨能量计算公式.     

成都市降雨量及降雨侵蚀力年内分布特征研究

根据成都市1991～2010年逐日降雨数据,分析降雨量和降雨侵蚀力的分布特征。结果表明:成都市多年平均降雨量先增大再减小,8月份降雨量为245.79 mm,占全年降雨量的27.76%。7,8月份侵蚀性降雨量为169.4 mm和211.4 mm,分别占多年平均降雨量的19.14%和23.89%,发生侵蚀性降雨天数为7.8 d和5.1 d。成都市多年平均降雨侵蚀力年内分布呈单峰式分布型,多年平均降雨侵蚀力为2 921.57 MJ·mm/(hm~2·h),7,8月份为1 000.65 MJ·mm/(hm~2·h)和1 008.97 MJ·mm/(hm~2·h)。降雨侵蚀力具有明显的季节性分布特征,春季、夏季、秋季、冬季的降雨侵蚀力分别为262.85,2297.46,350.06,11.2 MJ·mm/(hm~2·h),夏季占全年的78.64%。降雨侵蚀力与侵蚀性降雨量的相关性优于降雨侵蚀力与降雨量的相关性。研究结果可为成都市土壤侵蚀预报与评价提供科学依据。     

天津市设计暴雨雨型的演变

利用天津市1951—2004年54年逐分钟的暴雨资料,采用Huff雨型法研究了天津市设计暴雨雨型及其年代变化。结果表明,天津市的暴雨雨峰大部分出现在降雨历时的第一和第二的四分之一时段内;对比前后27年数据得到的设计暴雨雨型,发现近年来暴雨出现了雨峰提前、雨峰峰值升高等现象,受此影响,暴雨径流出现了洪峰提前、径流总量升高的现象;即使设计暴雨在总量上没有变化,其降雨过程和雨型对防洪排涝和年径流总量控制的效果也会有相当大的影响。因此设计雨型的研究和设计暴雨一样都应当时常更新,并在工程设计中考虑降雨过程和设计雨型的变化可能带来的影响和水文效应。     

设计降雨特征对城市内涝模拟结果的影响分析

降雨是城市内涝的主要诱因之一,不同降雨特征对于城市内涝风险的影响也有所区别。为了进一步挖掘降雨特征对城市内涝风险的影响,采用综合流域排水模型（InfoWorks ICM）构建了我国南方某城市的内涝模型,系统分析了设计降雨的雨型和历时特征对城市内涝模拟结果的影响。在4个重现期的3种降雨雨型和3个降雨历时条件下,共计36个不同降雨情景对研究区的内涝情况进行模拟。通过对比不同模拟情景下的积水深度、积水面积以及积水量等结果发现：在相同降雨雨型和重现期条件下,降雨历时对积水深度的影响有一定的差别;在不同降雨雨型和降雨历时模拟情景中,积水点的位置基本保持一致,而积水面积受降雨雨型和降雨历时的双重影响;峰值积水量受降雨雨型影响较大,受降雨历时影响较小,而积水总量受降雨历时影响较大,受降雨雨型影响较小。研究中量化分析了不同设计降雨特征对城市内涝模拟结果的影响,旨在为合理地开展城市内涝预警以及应急管理等工作提供依据。     

降雨点面折减系数计算方法综述EI北大核心CSCD

概括了降雨点面折减系数(ARF)的影响因素,包括流域面积、降雨持续时间、重现期、地形、天气类型和季节等,综述了估算ARF的定点定面法和动点动面法的算法过程、基础数据类型和应用范围,分析了各种方法的特点和适用性。指出方法的选择对ARF的计算有显著的影响,ARF的经验法虽然计算烦琐,对数据要求高,但其时间和空间适用性强,仍具有优势。解析法及动点动面法往往依赖于简化的假设,应用范围有限。未来应系统研究各种计算方法的差异,并借助于卫星、雷达等高分辨率降雨数据,开展ARF的空间分析,为工程设计及水文模拟提供更可靠的信息。     

雨量一体化遥测装置的设计与实现

水文自动测报系统中,针对原先的雨量遥测站安装费时废力的情况,设计了易维护、安装的雨量一体化遥测装置,雨量一体化遥测装置的关键是设计一种新型超小型能够放在雨量计里面的遥测终端。详细分析遥测终端总体、硬件电路及软件设计,介绍遥测设备的组装,雨量一体化遥测系统的设计目标、技术参数,指出主要创新点和关键技术。实际应用说明雨量一体化遥测装置比较适合水利、地质等部门在野外恶劣环境条件下使用,具有较大推广价值。     

推求设计降水的随机模拟方法

应用甘南县实测降水数据,采用伽玛分布函数模拟了该县长系列降水数据,利用模拟出的数据推求了该县多个月份指定频率的设计降水量。研究成果表明,应用随机模拟的方法确定设计降水是可行的,与配线法相比,本文方法更加直观,且推求出的设计降水与配线法所得的结果基本一致,为推求设计降水提供了一种新方法。     

某地下水库在不同降雨条件下非稳定渗流分析

降雨入渗是地下水库主要来水之一,为了研究降雨对地下水库水位的影响以及分析地下水库的蓄水能力,分别以设置单道防渗地下坝的单库和多道防渗地下坝库群形式为研究对象,基于GeoStudio有限元软件中的Seep/W模块建立二维有限元模型,研究在不同降雨强度和雨型下的地下水库非稳定渗流场变化。降雨强度考虑年平均降雨量和年最大降雨量,持续时间为1年。降雨雨型考虑总降雨量为100mm的平均型、前锋型、中锋型和后锋型。计算结果表明,在不同降雨强度下单库的地下坝前上游水位增加了71.1%,下游水位增加了11.7%。库群水位变化剧烈主要集中在1号和6号储水空间,水位增加量最高分别为8.8m和12.5m,而处于中间的储水空间水位变化较平缓;单库的整体水位变化较小,而库群主要对各个储水空间的水位影响较大,对取水有利;不同降雨雨型下对单库和库群上、下游表层孔压达到最大值的时间,以及表层体积含水量所能达到的峰值有一定的影响,且在前锋型最大含水量持续时间最长。研究成果可为地下水库在降雨条件下的蓄水提供一定的参考。     

高虎脑水库水雨情监测系统设计与应用

高虎脑水库水雨情监测系统由现场监测设备、通信设备以及监控中心3部分组成.本文介绍了各部分的工作原理、设计方案以及应用情况.系统设计合理、可靠,能够较好的实现水雨情信息远程监控.     

巴江流域R值时空分布特征

以巴江流域5个气象站的降雨资料为基础,运用DPS软件结合日、月降雨侵蚀模型分析了巴江流域降雨侵蚀力及其时空分布变化规律。结果表明：巴江流域降雨侵蚀力年际变化明显。最大年降雨侵蚀力是最小年降雨侵蚀力的3．6倍;降雨侵蚀力的年内变化与降雨量的年内变化情况基本一致,主要集中在5—10月,占全年降雨侵蚀力的91．53％;空间上呈北低南高分布,变化幅度西大东小。