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- 黄土塬区不同土地利用方式土壤水分对次降雨的响应特征
- 2025年
- [目的]探究土壤水分对次降雨响应过程,揭示该地区不同土地利用方式的土壤水分特征,进而为缺水地区降水利用和农业水资源合理配置提供观测依据。[方法]对2021年黄土塬区苜蓿草地、休闲地、高产农田(正常施肥)和低产农田(长期不施肥)4种土地利用方式的土壤水分进行了定位监测,并分析其对大于30 mm的3次降雨事件响应过程。[结果]随着降雨量的增加,苜蓿草地、休闲地、高产农田和低产农田的降雨入渗和水分再分布深度也呈增大趋势,最大水分入渗深度分别为300,500,500,500 cm。不同土地利用方式土壤含水量具有明显的季节特征,月均土壤含水量呈现先增大后减小的趋势,最小值分别出现在8月、1月、1月和6月,最大值均在10月。雨季后,土壤水分仍处于再分布过程,12月底苜蓿草地、休闲地、高产农田和低产农田水分再分布深度分别达到400,700,800,700 cm;土壤储水量变化滞后于降雨量,9—10月土壤储水量变化最强烈,苜蓿地、休闲地、高产农田和低产农田土壤储水量增幅分别为390.6,197.5,299.8,157.4 mm。[结论]4种土地利用方式中,亏缺严重的苜蓿草地土壤水分对降雨的响应最为敏感,最大响应深度可达400 cm,土壤储水量变化幅度也最大,水分再分布过程导致其变化滞后于降水量。
- 赵意茹高钰琪王中琦房凤如韩晓阳刘文兆朱元骏
- 关键词:土壤水分土地利用方式次降雨黄土塬区
- 窟野河流域次降雨事件下水沙变化特征及其输移过程
- 2025年
- [目的]深入分析黄土高原粗沙区流域次降雨事件尺度下水沙动态变化特征及其输移过程,为黄土高原粗沙区流域的水沙管理和调控提供重要科学依据。[方法]以黄土高原中游粗沙多沙区窟野河流域为对象,收集2006—2019年间的160场次降雨事件水沙数据。通过运用方差分析、水沙关系曲线、滞后分析等方法,比较位于窟野河及其子流域次降雨事件下产流输沙特征,构建了各流域次降雨事件尺度下水沙关系曲线,分析了水沙滞后关系及滞后指数的空间差异,以揭示次降雨尺度下窟野河流域的水沙输移过程。[结果](1)4个流域径流相关参数无显著差异,但泥沙相关参数差异显著;(2)位于窟野河上游东部的新庙流域水沙相关性强,表征外界人为干扰的参数(a)最大,位于上游西部的王道恒塔流域泥沙浓度低,水沙相关性弱,表征河流本身输沙能力的参数(b)最大;(3)新庙、王道恒塔和温家川3个流域的主要滞后模式为逆时针型,泥沙来源于上游区域,且高含沙降雨事件的滞后系数(HI)平均值多为负;而神木流域的主要滞后模式为“8”字型,指示泥沙来源相对接近流域出口,且高含沙降雨事件的HI平均值多为正。[结论]窟野河嵌套流域次降雨事件尺度下水沙变化空间差异显著,泥沙输移过程复杂,不同子流域滞后模式揭示了泥沙来源和输移机制的空间异质性。
- 杨晨佘冬立黄萱
- 关键词:水沙关系
- 城市场次降雨情景库构建及预报降雨匹配技术
- 2024年
- 【目的】城市降雨具有高度的不确定性和时空变异性,现阶段洪涝风险预测、应急响应预案的时效性和有效性有待加强。为提高“预报降雨—灾害风险识别—应急响应预案”的时效性和有效性【方法】提出了一种基于自组织特征映射网络的数据密集型城市场次降雨情景库构建方法和基于动态时间弯曲法的预报降雨与情景库场次降雨匹配技术。以北京城市副中心通县站1980—2015年(36年)的小时降雨监测数据作为情景库数据基础,并以同地区2023年降雨数据作为“预报降雨”进行匹配方法验证。【结果】结果显示:构建的城市场次降雨情景库可全面、有效的反映研究区域降雨特征。“预报降雨”匹配效果良好,平均纳什系数达到0.73,降雨总量平均相对误差为0.17,降雨量峰值平均相对误差为0.09。【结论】该方法可快速实现实时预报降雨与情景库中场次降雨的匹配,通过情景库中预置洪涝风险及应急预案知识库,实现城市洪涝风险的有效识别和及时响应。
- 杨子昕王佳刘家宏刘家宏梅超王浩
- 关键词:雨型动态时间弯曲洪水
- 粤西典型村域次降雨条件下非点源氮素排放特征被引量:2
- 2024年
- 粤西农业发达,施肥季降雨频繁,面源污染风险大。为研究粤西典型农业村镇不同土地利用类型在次降雨条件下的非点源氮素输出特征,采用降雨过程密集连续监测、雨后径流追踪监测的方法,结合降雨特征和土地利用类型分析降雨事件中氮素浓度及其形态的时空变化规律。结果表明:①监测点在降雨中总氮(TN)的事件平均浓度(EMC)为1.20~8.66 mg/L,其中溶解态氮(DN)占TN的比例最大,平均占比在43.23%~77.00%之间,DN又以溶解态氨氮(AN)为主,占比峰值达64.46%,氮素浓度表现为居民区>果园>农田。②结合氮浓度与径流量变化特征分析,发现氮素输出呈现两个峰值,其浓度随降雨时间的增加呈现先增后减的趋势,各形态氮素均存在初期冲刷效应,居民区最为显著,农田在整个降雨过程倾向于均匀输出。③降雨特征参数中,氮素浓度与前期干燥天数、降雨历时呈正相关,与最大降雨强度呈显著负相关,表明间隔多日的长时降雨会增加氮素输出风险,而雨强较大的降雨会起到稀释作用。氮素浓度受土地利用类型面积的影响,整体与农田、果园面积均呈显著负相关,与居民区面积呈显著正相关。④雨后氮素浓度在农田和果园呈先降后升的趋势,居民区则明显升高。农田沟渠对氮素存在消解作用,居民区是氮素的最大污染源。研究显示,粤西农业农村氮素面源污染要结合降雨和土地利用类型的污染特征对河道中(DN)进行精细化管控,同时要重视农村居民区的面源污染削减。
- 徐垦张芊芊张思毅郝贝贝赵晓丽贺斌
- 关键词:次降雨氮素非点源污染土地利用类型
- 人工培育生物结皮形成和发育对单次降雨量变化的响应被引量:2
- 2024年
- 人工生物土壤结皮(BSCs)是目前沙化土地治理的新方法和新模式,播撒天然BSCs碎片是培养人工BSCs的有效方法之一。降雨显著影响人工BSCs的拓殖和发育,已有的研究多集中于探讨降雨总量和频次对单一类别的人工BSCs的影响。而单次降雨量如何影响不同类别的人工BSCs生长发育,仍鲜见报道。以腾格里沙漠东南缘的天然藓类(N-M)、天然蓝藻-地衣(N-CL)、天然蓝藻(N-C)和人工蓝藻(A-C)结皮碎片作为培养人工BSCs的材料,探讨了1 mm、2 mm和5 mm的单次降雨量与不同类别BSCs碎片对人工BSCs的影响。结果表明,在3种单次降雨量处理下使用3种天然BSCs碎片和A-C结皮碎片均可成功培养人工BSCs,2 mm单次降雨量处理下人工BSCs的发育效果最好,而N-C和A-C较其他类别在培养早期具有较高的盖度(32.5%)和叶绿素a含量(11.39μg/cm2)。回归分析发现,人工BSCs的盖度与单次降雨量呈二项式相关;N-M和N-CL的厚度与单次降雨量呈二项式相关,N-C和A-C与单次降雨量呈对数相关;N-C的叶绿素a含量和单次降雨量呈线性正相关;N-M的松散结合胞外多糖含量和单次降雨量呈线性负相关;N-M和A-C的紧密结合胞外多糖含量和单次降雨量分别呈线性负相关和指数相关(P<0.05)。研究证明了单次降雨量和BSCs类别显著影响人工BSCs的拓殖和发育。同时发现A-C较N-C发育更稳定。因此,建议在使用人工BSCs进行大规模生态恢复时,应选择适宜的BSCs类别并优先选择人工BSCs碎片作为培养材料。
- 赵燕翘连煜超许文文韩高玲赵洋
- 关键词:沙漠化生态恢复
- 北京山区典型植被土壤水分对次降雨的响应
- 2024年
- 为了揭示北京山区不同植被类型土壤水分对不同强度降雨的响应过程,选取北京山区内侧柏、荆条灌丛、荒草地为研究对象,基于2022年6—10月降雨和土壤水分的连续观测数据,分析土壤水分对不同降雨事件的响应特征。结果表明:(1)观测期内研究区降雨事件主要由小雨构成,小雨事件的总降雨量占总降雨量的14.78%,小雨事件对土壤水分的响应深度可达到40—60 cm土层;中雨、大雨、暴雨事件的总降雨量占总降雨量的85.52%,中雨、大雨、暴雨事件对土壤水分的响应深度均可达到60—80 cm土层;大降雨事件对土壤水分的补给作用更明显,降雨量越大,降雨能补给的土层深度越深,土壤水分补给效果越好。(2)三种植被平均土壤水分补给速率大小依次为荒草地>侧柏>荆条灌丛,说明降雨对荒草地的补给效果最好;土层活跃程度对植被土壤水分有影响,土层越活跃,土壤水分波动越大,三种植被平均土壤水分变异系数大小依次为荒草地>荆条灌丛>侧柏,而三种植被平均土壤储水量大小则依次为侧柏>荒草地>荆条灌丛,说明侧柏的土壤水分最为稳定。(3)荒草地、荆条灌丛剖面上各层土壤水分逐渐减少,侧柏则增加,说明土壤水分剖面分布受植被类型影响;侧柏、荆条灌丛、荒草地平均最大补给速率均发生在20—40 cm土层,说明降雨对浅层土壤水分的补给最为明显,对0—40 cm土层土壤水分的补给效果要更好。研究成果进一步解释了北京山区生态系统水分运动规律,为易干旱生态脆弱地带生态环境建设提供依据。
- 王坤悦李旭红余新晓贾国栋张益党毅
- 关键词:植被类型土壤水分降雨
- 白洋淀上游不同树龄侧柏人工林土壤水分运移过程对次降雨的响应
- 2024年
- 山区植被恢复能有效控制水土流失,但随树种恢复年限增加和极端降雨事件频发,森林土壤水分运移规律发生改变。研究不同林龄树种土壤水分对次降雨的响应规律,对山区植被建设和提升森林生态系统水源调蓄功能具有重要意义。选取白洋淀上游山区崇陵流域内两种典型人工侧柏林(90 a成熟林和60 a中龄林)为研究对象,于2021年(极端丰水年)和2022年(平水年)降雨集中时段实时监测了林地土壤层(0—100 cm)水分动态变化过程,研究侧柏人工林土壤水分运移过程对不同降雨事件的响应规律。结果表明:(1)成熟林和中龄林土壤水分对降雨的总响应次数均随土层加深而减小,在10 cm处最大,分别为31次和34次。土壤水分峰值与峰值雨强的时间差随土层加深而增大,在100 cm处最大,分别为82 h和42 h。(2)降水入渗过程中不同林龄侧柏地的湿润锋运移速率(V_(wf))和土壤含水量最大增幅(Δθ_(max))差异明显。成熟林V_(wf)和Δθ_(max)随土壤深度增加而减小,而中龄林在50 cm以下土层湿润锋运移速率明显加快(深层比浅层快6.9 cm/h),土壤含水量最大增幅变大(深层比浅层增幅大0.021 m^(3)/m^(3)),且均大于成熟林(分别大出3.3 cm/h和0.037 m^(3)/m^(3))。中龄侧柏林需要较小的降雨量(18.8 mm)即能入渗至100 cm土层,且入渗过程中优先流发生频繁。(3)次降雨事件下中龄侧柏林0—100 cm土壤储水量(W)增量显著大于成熟侧柏林,2021年和2022年研究时段内降雨使中龄侧柏林W最大分别增加291 mm和234 mm,使成熟侧柏林最大增加199 mm和167 mm。(4)降雨量和峰值雨强与响应次数、响应最大深度、土壤含水量最大增幅和湿润锋运移速率均呈显著正相关关系(P<0.05),是影响土壤水分动态响应过程的主控因素。研究可为气候变化下白洋淀上游流域水土保持、洪涝灾害防御和森林生态系统可持续发展提供科学依据。
- 叶鑫马英高光耀王洁
- 关键词:侧柏土壤水分
- 鄱阳湖流域次降雨等级及其对降雨侵蚀力的贡献被引量:2
- 2023年
- 【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�
- 何小武肖屿昆王艳艳吴星李凤英陈娇李文斌
- 关键词:贡献率降雨侵蚀力鄱阳湖流域
- 次降雨条件下枯落物和土壤持水特性及其影响因素被引量:2
- 2023年
- 为明确森林枯落物层与土壤层的持水特性,将不同密度(0、300、600、900 g·m^(-2))油松枯落物覆盖于北方典型的黄土性褐土、石灰性褐土表面,通过人工模拟降雨试验,观测各坡位枯落物和土壤含水量随时间的变化规律,分析降雨结束后枯落物和土壤含水量的变化过程及影响因素。结果表明:油松枯落物含水量随降雨结束后历时的增加而大幅下降,各密度枯落物处理下枯落物含水量变化在22.9%~71.0%,其下降速率与时间呈递减的指数函数关系;枯落物含水量仅受枯落物密度影响,密度越大,枯落物含水量下降速率越大。土壤含水量随降雨结束后历时的增加呈波动下降趋势,其变化在1.5%~8.5%;土壤持水性受枯落物密度、土壤类型和坡位的共同影响,枯落物能有效减缓土壤水分的波动,枯落物密度越大,土壤含水量的变异系数越小,枯落物对土壤水分波动的减缓作用越大,土壤持水性能越好;黄土性褐土的持水能力显著高于石灰性褐土;坡下土壤的持水能力显著高于坡上和坡中,而坡上与坡中的差异不显著。
- 何娇马岚马岚张金阁
- 关键词:人工模拟降雨持水特性坡位
- 基于次降雨侵蚀力估算模型的精细化降雨侵蚀力特征分析——以长汀县为例
- 2023年
- 为提高暴雨过程的水土流失评估精度,利用福建长汀河田水土保持站的降雨和降雨侵蚀力资料构建次降雨侵蚀力估算模型,融合高密度的长汀区域自动气象站降雨资料和DEM高程数据,开展基于GIS的长汀县精细化降雨侵蚀力特征分析。结果表明,①降雨过程总降雨量、降雨时长、最大小时雨强、平均小时雨强是降雨侵蚀力的重要影响因子,能较全面地表征次降雨过程侵蚀力的大小。②以小时降雨表征的次降雨侵蚀力估算模型较以日降雨量表征的降雨侵蚀力估算模型的精度更高,可以用来校正半月模型估算偏高的现象。③应用次降雨侵蚀力估算模型反演长汀县降雨侵蚀力特征,其空间上分布整体表现为东北部向西南部呈递减趋势。
- 刘珏肖秀珠林梦凡
- 关键词:降雨侵蚀力
相关作者
- 刘普灵

- 作品数:150被引量:1,237H指数:23
- 供职机构:中国科学院水利部水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室
- 研究主题:土壤侵蚀 黄土高原 稀土元素 黄土丘陵区 REE示踪法
- 蔡强国

- 作品数:337被引量:4,376H指数:40
- 供职机构:中国科学院地理科学与资源研究所
- 研究主题:土壤侵蚀 黄土丘陵沟壑区 侵蚀产沙 小流域 细沟侵蚀
- 李占斌

- 作品数:795被引量:6,187H指数:39
- 供职机构:西安理工大学
- 研究主题:黄土高原 土壤侵蚀 淤地坝 侵蚀产沙 径流
- 琚彤军

- 作品数:52被引量:434H指数:14
- 供职机构:西北农林科技大学资源环境学院水土保持研究所
- 研究主题:土壤侵蚀 稀土元素 黄土丘陵区 燕沟流域 黄土高原
- 徐学选

- 作品数:149被引量:2,067H指数:26
- 供职机构:中国科学院水利部水土保持研究所
- 研究主题:黄土丘陵区 黄土高原 土壤水分 燕沟流域 黄土区