1961—2019年江西省降雨侵蚀力时空变化分析

降雨侵蚀力（R）与降雨量、降雨历时、降雨强度、降雨动能有关，反映了降雨特性对土壤侵蚀的影响，是影响土壤侵蚀的重要因素之一.本文利用1961—2019年江西省25个气象站点的逐日降雨量数据，基于降雨侵蚀力模型，通过Mann-Kendall相关检验、小波分析和Kriging空间插值方法，分析江西省降雨侵蚀力空间分布及变化趋势.结果表明：江西省年均降雨量和降雨侵蚀力从赣南到赣北逐渐增加，同时降雨空间分布和降雨侵蚀力空间分布具有相似性；春季和夏季降雨侵蚀力在3 000~6 000 MJ·mm·hm^-2·h^-1·a^-1，且春季降雨侵蚀力最大值高于夏季，而秋冬季降雨侵蚀力明显小于春夏季；江西省年降雨侵蚀力平均最大值分布在赣北区域，其次为赣中，赣南最小，侵蚀力由北向南逐渐递减.研究表明江西省因降雨导致侵蚀力不断增加，尤其以春夏季更为剧烈，其空间分布存在明显差异.     

闽西北地区降雨侵蚀力的时空分布特征

利用闽西北地区1980—2009年17个雨量站的逐日降雨数据,计算降雨侵蚀力R值,研究该区域内降雨侵蚀力的时空分布特征.结果表明闽西北地区降雨侵蚀力年内分布集中于5-8月份,呈现双峰式分布;降雨侵蚀力年际间变化幅度较大,2003年年降雨侵蚀力低至215.43(MJ·mm)/(hm2·h),2006年高达930.76(MJ·mm)/(hm2·h),极值比为4.32;30 a内的闽西北地区的降雨侵蚀力并未出现明显的突变现象;研究区内降雨侵蚀力R值空间分布不均匀,高大山脉地区的R值明显高于其他地区.     

银川市近49a来降雨变化特征分析

根据银川市4个气象站(银川站、永宁站、贺兰站、灵武站)近49 a(1960—2008年)的实测降雨资料,运用统计学理论、回归分析、Mann-Kendall非参数检验、克里金插值等方法进行研究,依据有关统计量的计算结果,分析了银川市近49 a来降雨量的时空变化特征.研究结果表明:银川市年内降雨量分配不均,夏季降雨量最大,占全年降雨量的56.83%~58.32%,冬季最小,仅占全年降雨量的1.93%~2.07%;年际以及年代际降雨量变化大,多年平均降雨量为186.7 mm,且以20世纪60年代降雨量最大,90年代降雨量最小.经Mann-Kendall非参数检验和一元线性回归分析,发现银川市降雨量呈现逐年减小的趋势,Mann-Kendall非参数检验趋势系数β为-0.18 mm/a,线性回归倾向率为-5.386 mm/(10 a).银川市降雨量还存在空间分布不均的特点,灵武市降雨量最大,减小的趋势最小;贺兰县降雨量最小,减小的趋势最大.     

江西省桃江流域近60年降水量时空特征分析

为研究江西省桃江流域降水量特征,以桃江流域内的17个雨量站1957—2016年逐日降水资料为研究对象,运用线性趋势、Mann-Kendall趋势检验、克里金插值等方法进行时空特征分析。结果表明,时间变化特征上:桃江流域多年平均值为1 603.49mm,且以2.4mm/10a的趋势增加,其第1主周期为34a,并且经历了"偏多—偏少—偏多"的周期变化;季节分配不均匀,春夏多,秋冬少,且秋、冬季变化剧烈,除了夏季以-4.8mm/10a的速率下降,其余季度均呈现上升趋势,分别为春季(7.3mm/10a)、秋季(7.1mm/10a),冬季降水(5.3mm/10a)。在周期规律上,除冬季的第1主周期为34a外,其余季度为33a;月降水量呈现出"两峰一谷"的形状,降水主要集中在3-8月,10月到翌年1月的降水变化剧烈。空间分布特征:桃江流域年降水量从西南到东北呈现出"偏多-偏少-偏多"的空间分布特征,春、夏两季降水量呈现出南多北少的分布特征,秋、冬季降水量空间分布从南到北呈现出"偏多—偏少—偏多"的分布特征;年降水量北部区域偏多,主要受秋冬季节降水影响;除了冬季的高值中心出现在下游区域外,其他季节均出现在上游流域;上游流域在1-9月均为各区域降水的最大值,而10-12月,下游流域为各区域的最大值;各区域降水在月份分布上均呈现出"双峰一谷"的分布特征,3-9月,各区域降水间存在着较大的差异。研究结果可为桃江流域防洪抗旱及水生态修护提供依据。     

TRMM面降雨量数据在鄱阳湖流域的精度评价

利用2011年和2012年鄱阳湖流域及附近的47个台站观测数据对TRMM V7降雨量数据进行了日、月、年尺度的精度检验,并分析了该流域降雨与地面植被覆盖和地形的关系.结果表明,TRMM数据的精度随尺度而变化,TRMM日降雨量与地面实测值相关性一般,相关系数(R)为0.67左右,而均方根误差(RMSE)在10²0 mm之间;月和年尺度降雨量精度较好,R2分别为0.897和0.845,平均相对误差小于85%;日、月和年尺度的降雨量与地面植被覆盖度无明显相关性,但地形对降雨量有一定的影响,地形较高的山区降雨比平原区要多.月和年尺度的TRMM降雨量数据可应用于大、中尺度的水文和生态模型.     

乌裕尔河流域水文气象要素演变特征分析

利用乌裕尔河流域的雨量站和水文站近60 a的降雨、气温、蒸发及径流资料,运用线性趋势估计、累积距平、Kendall秩次相关检验、小波分析等方法研究了乌裕尔河流域的气象水文特征及其演变趋势.结果表明:该流域的气温呈显著上升趋势,蒸发无显著性变化;降雨和径流均有明显的丰水期、枯水期变化,总体上均呈不显著减小趋势;降雨存在30 a的主周期波动,径流存在21 a的主周期波动.研究成果可为乌裕尔河流域水资源利用管理及下游扎龙湿地的水循环及生态保护提供依据.     

基于P-M模型和MOD16数据的长江中下游潜在蒸散量比较分析

蒸散发的时空变化研究对于理解气候变化与水资源之间的相互影响具有重要的意义.基于1961-2013年共53 a的气象站点资料,利用Penman-Monteith(P-M)模型计算了长江中下游流域的潜在蒸散量(PET),并采用反距离权重(IDW)插值生成流域的PET年值及季节值的空间分布.另外以蒸散发产品MOD16A2为基础,计算流域2004-2013年遥感蒸散发的时空分布,同时和P-M公式计算的结果进行对比分析,探索两者之间的相关性.结果表明:1)流域的年PET值1961-2002年呈减少趋势,2002-2013年大体呈增加趋势;2)采用反距离权重(IDW)插值生成流域的年PET均值为885 mm,4个季节的PET值对年值的贡献大小顺序为:夏季春季秋季冬季;3)在长江中下游流域中,MOD16/PET与P-M公式计算的PET值的相关系数、平均相对误差与均方根误差平均值分别是0.67、10.4%、0.31 mm/d,表明MOD16A2产品对研究区的模拟精度较高,可以用来进行遥感蒸散量的时空分布研究.     

抚河临水流域径流量变化及其对降雨的响应

利用抚河临水流域1979—2008年降水和径流数据,采用累积距平法、M-K非参数检验、小波分析以及累积量斜率变化率法,分析了临水流域径流量变化特征及趋势,并定量分析降水和人类活动对临水流域径流变化的影响程度。结果表明临水流域径流量年内变化为单峰型曲线,径流量的季节差异较大;年径流量呈下降趋势,但变化趋势都不明显;径流量变化的突变年份为1984年和2002年;年径流量存在7 a和14 a周期变化,其中14 a周期振荡最显著;相对于基准期AR(1979—1984),BR(1984—2002)和CR(2003—2008)时期降雨对径流的降水变化对径流变化的贡献率分别为75.5%和59.92%,贡献率均在59%以上,说明降雨是导致临水流域年径流量减少的主导因素。随着社会经济的发展,人类活动对径流变化的影响也逐渐显现出来。     

豫西山区淤地坝泥沙淤积过程及流域产沙模型

对所选淤地坝剖面分层采集土样,测定其中的137Cs含量并计算各层泥沙淤积量,根据当地降雨资料,按照大雨对大沙的原则,将各淤积层与次侵蚀性降雨相对应.而后运用数理统计理论将各层的泥沙淤积量与次降雨特性中的4个指标(次降雨侵蚀力R、最大30min雨强I30、降雨量P、平均雨强I)进行回归分析,得出结论:次降雨侵蚀力R、最大30min雨强I30、次降雨量P是流域产沙的主要因素,其中次降雨侵蚀力R是关键因素.最后根据建立的多元回归模型进行模拟,预测值与计算值拟合较好,说明所建的模型符合当地实际情况.     

1961-2013年中国粮食主产区参考作物蒸散量时空演变特征研究

摘 要：准确评估粮食主产区参考作物蒸散量（reference crop evapotranspiration,ET0）时空变化特征,对灌区水资源优化调度、灌溉制度优化、农田水分高效利用及粮食水分生产力提高等均具有重要意义。本文基于中国粮食主产区258个气象站点逐日气象资料,采用Penman-Monteith 公式计算1961-2013年参考作物蒸散量,通过Sen''s+Mann-Kendall法、累积距平法及气象倾向率等方法对其近53a来时空变化趋势与特征进行分析。结果表明：近53a来中国粮食主产区（全区）、温带湿润半湿润地区(I区)、温带干旱半干旱地区（II区）、亚热带湿润地区（III区）及暖温带半湿润地区（IV区）ET0年均值分别为901.90mm、741.89mm、1077.93mm、940.17mm、847.61mm,呈现II>III>全区>IV>I区的趋势;全区及I-IV区主要作物生长季（3-10月）ET0约占全年ET0的87.58%、91.91%、90.05%、85.11%和83.39%;除IV（其年倾向率Y为0.002mm/a）区外,全区及I-III区ET0近53a整体呈现下降趋势,其中全区呈下降趋势的站点数达171个,占总数的61.0%,年倾斜率达到显著下降水平,其Y值为-0.288*mm/a（P<0.05）;全区及各分区ET0在90年代均呈增大趋势,其年尺度上Sen’s趋势度β全区=4.993,M-K检验值Z全区=1.978* (P<0.05),增大趋势显著,其它各年代际上趋势减小;近53a来ET0空间分布基本呈西北向东南东北方向递减趋势,具有明显的地区差异,ET0高值区主要集中在内蒙古与四川地区西北部,低值区主要集中在四川盆地与东北平原以东、以北大部分地区,且年ET0高值、中高值、中值、低值区域站点数分别占总站数的3.5%、12.4%、58.5%、25.6%;ET0的年内M-K趋势变化差异较大,春季,粮食主产区ET0趋势自北向南增大,夏季与之相反;秋季,ET0趋势呈现中部低南北高的趋势,而冬季较秋季有明显的下降趋势,整体呈现由“北-南,西-东”递减的趋势;主要作物生长季上ET0在华北平原（显著下降）和东北平原中部趋势下降,东北平原四周及长江中下游地区趋势增大。     

人工模拟降雨径流影响因素及其规律研究

利用模拟降雨装置,采用屋顶防水材料(SBS)、人行道水泥花砖及绿地三种不同地表覆盖材料,进行了多场降雨试验,对影响降雨径流的因素(地表覆盖材料、土壤含水率、降雨量、降雨强度、降雨历时等)进行了分析,试验表明,降雨历时、降雨量、降雨强度分别与径流系数之间存在一定的相关性,并呈一定的函数关系.试验同时表明,在小雨强下,水泥花砖径流系数略大于SBS,而在大雨强下,SBS的径流系数大于水泥花砖,绿地在覆盖率在80％左右,径流系数变化明显.     

Physical simulation of urban rainfall infiltration

To meet the demand of urban rainwater integrated management, we designed and complemented a physical simulation experimental system of urban rainfall infiltration regulation parameters. We discuss the feasibility of quantitative regulations of urban underlying surface rainfall infiltration conditions and a practical application of a simulated experimental system. In a comprehensive analysis of the composition of an effective rainwater harvesting system and selection of water storage material, we simulated the major parameters of an experimental area rainfall, soil moisture and water storage capacity by providing an effective regulation of the experimental area runoff coefficient, obtained from basic data.     

岩质边坡在降雨条件下的稳定性分析

雨水入渗改变了岩质边坡非饱和区渗流场的分布,是引发边坡滑坡的主要因素之一.在极限平衡理论和非饱和土抗剪强度理论基础上,引入了渗透力的概念,利用有限单元法进行了降雨条件下岩质边坡稳定性的分析.最后,利用编制的边坡稳定程序进行了算例分析,结果表明,岩体边坡的稳定安全系数随着雨水的不断渗入在逐渐地降低,即降雨入渗对边坡的稳定具有不利影响.     

降雨观测误差修正方法研究

从水文实际情况出发,分析了遥测降雨系统雨量观测资料误差的类型和特点,结合抗差最小二乘法,提出了雨量观测误差的三步修正方法.每一步利用雨量资料误差不同特点,提出不同的权函数进行修正.选用危水水库乌溪沟以上流域1974年—1999年间共28场洪水的暴雨资料,进行统计分析计算,确定三步权函数修正法每一步的权函数.然后用生成的误差系列,进行模拟估计,效果较为理想.该方法简单实用,便于在其他流域上进一步推广应用.     

岩土体内降雨非饱和入渗问题研究

讨论了降雨非饱和入渗机理、计算分析及其工程应用方面所取得的成就和存在的问题。其中包括了降雨入渗机理模型、土-水特征曲线、降雨非饱和数值计算等方面的研究。另外就降雨入渗诱发滑坡问题的应用进行了简单的探讨,并指出了目前应用中存在的问题和新的研究方向。研究结果表明,进一步发展降雨非饱和入渗理论研究及其计算方法对完善非饱和入渗理论和解决由降雨入渗引起的地质灾害工程问题有着重要的意义。     

降雨入渗路基湿度场演变规律

为研究受地下水位高度差异的影响降雨入渗路基湿度场的分布与变化状态,基于饱和-非饱和土渗流理论,构建了5种具备不同初始地下水位的路基数值试验模型.通过分析两种降雨强度情况下的试验结果,总结了湿度场变化的主要规律,并阐述其根本机理.结果表明:降雨雨强越大,地下水受到扰动抬升越显著,路基层位越低,其湿度和扰动区扩距受地下水影响越显著;随着初始水位降低,路堤湿度极差的增幅呈二次曲线增大并至稳定值,扰动区水平扩距呈二次曲线减小并至稳定值;工况一定,则对应存在一个平衡水位线,当初始水位在其之下时,对路基湿度演变影响甚微,反之,随着初始水位的增高,路基湿度增幅呈对数递增.处于平衡水位之上时,初始地下水位高度对降雨入渗路基引发湿度场的分布与变化状态影响显著.     

Numerical study on rainfall infiltration in rock-soil slop

A mathematical model for the rain infiltration in the rock-soil slop has been established and solved by using the finite element method. The unsteady water infiltrating process has been simulated to get water content both in the homogeneous and heterogeneous media. The simulated results show that the rock blocks in the rock-soil slop can cause the wetting front moving fast. If the rain intensity is increased, the saturated region will be formed quickly while other conditions are the same. If the rain intensity keeps a constant, it is possible to accelerate the generation of the saturated region by properly increasing the vertical filtration rate of the rock-soil slop. However, if the vertical filtration rate is so far greater than the rain intensity, it will be difficult to form the saturated region in the rock-soil slop. The numerical method was verified by comparing the calculation results with the field test data.     

空间插值法在降水分布中的应用

空间降水信息需求日益增加,应用于空间降水的插值方法也日益完善,不同的插值方法因为所应用的地区不同会产生不同的结果.对于不同的地区,应采用不同的方法进行比较,才能得出最佳的插值方法.采用江苏省的南京市、无锡市等12个市自1999-2008年间的1月的降雨量为数据源,分别用普通克里格插值法(0K)和反距离加权法(IDW)对同时期江苏省扬州市的降雨量进行插值,通过分析发现:普通克里格插值法的结果整体上优于反距离加权平均法.     

Numerical study on rainfall infiltration in rock-soil slop

1 Introduction The effect of water on landslide stability has been paid much attention to for a long time. Water in landslide primarily comes from rainfall infiltration, ground water and other sources. Among them, the rainfall, which is a kind of uncontrollable external con- dition, is of significance for landslide failures. The landslide accidents induced by rain- fall are possessed of a large proportion. Especially, the group landslides caused by rain- fall commonly result in very serious h…     

强降雨作用下浅层滑坡尖点突变模型研究

采用非线性科学突变理论和数理统计方法分析了浅层滑坡坡体位移与降雨量、边坡稳定系数和坡体饱水面积比的关系，并结合工程实例建立了在强降雨作用下浅层滑坡的尖点突变模型，利用该模型分析了浅层滑坡突发失稳的破坏机理。研究结果表明，浅层滑坡坡体位移与降雨量的关系服从幂函数分布；边坡稳定系数与坡体饱水面积比的关系服从线性分布，边坡稳定系数随坡体饱水面积比的增大而减小；浅层滑坡一般是由强降雨触发的，强降雨是影响浅层滑坡稳定系数大小的最主要外部因素。建立的尖点突变模型揭示了浅层滑坡有时发生在强降雨过后的滞后原因。