黄土高原降雨径流调控利用潜力定量评价模型

降雨径流的调控利用是缓解黄土高原干旱缺水与控制水土流失的有效手段,研究区域降雨径流调控利用潜力的定量评价对黄土高原降雨径流合理利用的宏观决策与规划设计具有重要意义.以黄土高原为例,将可以调控利用的最大降雨径流量作为资源化潜力值,从宏观尺度上,系统分析了影响该潜力的各个因素,确定出黄土高原降雨径流调控利用潜力的各项评价指标,利用GIS技术,建立了降雨径流各个影响因素的专题图层,提取出各个影响因素专题信息.在上述基础上,引入人工神经网络建模方法,建立了黄土高原降雨径流调控利用潜力BP网络模型,并利用实际资料对网络模型进行了训练和预测,取得了较好的结果.评价模型可供黄土高原降雨径流调控利用及其生态与环境保护工作参考.     

降雨径流调控利用与流域保水减沙效应研究

采用绝对/相对保水减沙比指标来反映降雨径流的调控利用效果,绝对保水减沙比指标反映流域经过调控后所保有的降水资源量与侵蚀产沙量的比值;相对保水减沙比指标反映流域经过调控后拦截单位泥沙所减少的地表径流量。选取黄土高原多沙粗沙区7个主要支流,以1960-2009年为研究时段,对其保水减沙效应进行了评价。结果表明:1960-1999年间各流域内绝对/相对保水减沙比指标波动变化幅度较大,但在2000-2009年间,各个支流绝对/相对保水减沙比指标分别急剧增加和下降,表明国家退耕还林(草)工程实施成效显著。保水减沙比指标不仅可作为评价流域降雨径流调控利用效果的有效指标,而且还可作为流域水土保持与生态建设效果评价的一个综合性指标。     

甘肃黄土高原气象旱度模式研究

干旱是限制甘肃黄土高原农业可持续发展最主要的自然灾害之一，研究适合该区的干旱指标，是进行有效干旱监测的基础。为了制定出考虑因素较全面、具有时空可比性的适合甘肃黄土高原情况的干旱指标，依据帕默尔旱度模式的基本原理和方法，针对甘肃黄土高原的实际情况，从建模资料长度、站点密度、可能蒸散计算、土壤田间持水量和径流计算等几个方面对原有模式进行了修正，用甘肃黄土高原12个代表站的资料，建立了旱度模式，并确定了权重因子。在此基础上，计算了20个代表站点的气象旱度值，并与实际旱情记载进行了对照检验。结果表明，用该模式计算的旱度值与实际灾情吻合得较好，能够反映出该区干旱程度的变化情况，特别是对一些重大旱段。通过修正后的甘肃黄土高原的气象旱度模式与原美国帕默尔旱度模式和中国1985年修正的帕默尔旱度模式的比较，进一步说明该模式适合应用于干旱评估和监测业务。     

吉林省城市干旱缺水风险评价体系与模型研究

以吉林省地级城市为研究对象,从造成城市干旱缺水的致灾因子危险性,承灾体的暴露性、脆弱性和防旱抗旱能力四个方面着手,利用自然灾害指数法、加权综合评价法和层次分析法,建立了城市干旱缺水风险评价模型,引用城市干旱缺水风险指数(UDRI),对城市干旱缺水风险程度进行了评价,并借助GIS技术绘制了吉林省城市干旱缺水风险分布图,以期为实现吉林省水资源可持续利用、保障区域经济可持续发展和老工业基地改造战略实施提供科学依据.     

流域土地利用变化对洪水径流过程的影响

大清河水系土地利用发生了较大变化,并对洪水径流过程产生了影响。选择大清河水系紫荆关流域为研究对象,在对土地利用类型分类的基础上,采用1988年和1996年两期土地利用图分析了土地利用变化情况,除林地和灌木林面积减少外,其他土地利用类型面积增加。利用1984-1996年实测降雨径流资料对SWAT模型进行了率定和验证,并对两期土地利用情况进行了径流模拟,结果表明,土地利用变化使紫荆关流域的年径流减少。     

广西大石山区农业干旱成因分析及脆弱性评价

广西大石山区水资源丰富,降雨量大,但干旱灾害频发,灾情呈加重趋势。从坡耕地面积比、水土流失、降雨时空分布、控制性水源工程、水资源利用率和抗旱能力等方面对其进行了成因分析。用基于熵权的模糊综合评价法对承灾体脆弱性进行了分析,从自然生境、社会、经济三个方面选取了17个评价指标,对其干旱脆弱度进行了评估。结果表明:广西大石山区的干旱脆弱度大小与旱灾风险指数大小呈正相关关系,旱灾风险指数大的其干旱脆弱度一般较重,而影响其干旱脆弱度大小的主要指标包括岩溶面积比、土地石漠化率、坡耕地面积比、林草覆盖率、农田灌溉率、人均有效库容、抗旱应急送水设施规模和城镇化水平等,阐明了广西大石山区的干旱成因,为降低该区域的干旱脆弱度,增强抵御旱灾风险能力,有针对性地采取治理措施和对策提供了依据。     

基于NAM模型的长白山北景区泥石流降雨阈值研究

泥石流严重影响山区生活和建筑环境安全，建立泥石流降雨I-D阈值可以有效降低泥石流灾害的影响。但是现有的建立曲线的统计方法高度依赖于大量的泥石流和降雨事件，对于缺乏观测数据的山区来说是非常困难的，且以统计方法建立起来的阈值曲线精度有限。该文采用由NAM模型和物理模型耦合的阈值模型，其中NAM模型是集总式概念性水文模型，模拟的是流域范围内发生的降雨径流过程，可以模拟出降雨所引发的径流值。该模型在长白山北景区得到验证，长白山北景区是一个典型的泥石流沟谷，历史上记载了数次泥石流事件。利用历史引发泥石流的降雨观测数据，对提出的阈值模型进行了验证，该新模型的精度被确定为85.72%,证明该模型在泥石流预测预警方面具有很大的应用潜力。     

黄土高原滑坡及其利用的探讨

黄土高原滑坡是十分严重的自然灾害,往往能给人民生命财产造成极大损失,又是黄土高原严重水土流失的主要产沙方式。如何变害为利,利用滑坡天然聚湫以及利用滑坡机理,发展人工滑坡,促进水保、治理沟谷,发展农业生产是黄土高原研究的新课题。     

中巴公路盖孜河段降雨型泥石流的激发雨型及临界阈值研究

目前针对新疆南疆干旱少雨地区降雨型泥石流的研究较为薄弱,开展泥石流发生的激发雨型和临界阈值研究具有重要理论意义和应用价值。以中巴公路盖孜河段为研究区,分析降雨型泥石流发生的降雨过程数据,探讨泥石流的激发雨型及激发雨量特征,建立研究区降雨型泥石流发生的临界降雨阈值。研究表明:(1)研究区降雨型泥石流的激发雨型包括快速、中速和慢速3个类型,这三种降雨历时的泥石流分别约占总数的64.3%、14.3%和21.4%,说明短历时的降雨更容易激发泥石流;(2)研究区降雨历时和诱发泥石流所需的平均雨强之间呈反比例关系,但降雨历时与泥石流发生所需的累计降雨之间是正比例关系;(3)利用有限的泥石流降雨过程数据拟合出降雨阈值函数,并对研究区无降雨资料区发生泥石流所需的激发雨量指标进行了合理预测。研究成果可为中巴公路沿线泥石流预警中降雨阈值确定提供基础数据,也可为新疆干旱地区的降雨型泥石流预警预报研究提供参考依据。     

鄱阳湖流域天然径流变化特征与水旱灾害

为探讨鄱阳湖流域河川径流的变化过程和规律,深入了解径流特征及其与鄱阳湖水旱灾害的关系,利用时间序列分析方法,对鄱阳湖流域五河水系干流河段主要控制水文测站的天然径流系列进行了研究。研究显示,鄱阳湖五河径流年内分配集中程度在0.43到0.56之间,集中期为每年的5月底6月初,比鄱阳湖汛期提前1-2个月。径流多年变化变差系数变化在0.28～0.33之间,径流年际变率较大,在年代际变化上20世纪90年代径流增加尤其突出;径流序列呈长期的增加趋势,1998年后增加趋势变缓;鄱阳湖流域五河水系出现特大枯水年和丰水年的概率较大,出现平水年的概率略小。以上结果表明,五河汛期来水是影响鄱阳湖洪水的重要因素,而其形成、发展过程还受到长江中上游洪水的控制;径流的长期变化中,气候因素是引起鄱阳湖流域径流变化主导因素,水土流失和水利工程的建设等人为因素起着一定的辅助作用;径流序列枯、丰循环周期的交替变化过程,与过去几十年间流域内出现的干旱、洪水现象具有较好的一致性。     

干旱的气象卫星遥感监测方法初步研究

本文对皖北干旱的气象卫星遥感监测方法进行了初步研究。探讨利用土壤热惯量法、作物缺水系数法和相对植被法三种遥感分析方法监测皖北干旱的技术思路，确定了适用皖北地区的不同干旱等级的遥感判别指标。经过实况对比分析说明技术方法合理，为遥感业务应用提供了实用手段。     

长江中游降雨径流演变与水旱灾害

为了解长江中游近年来水旱灾害新特征并有针对性地提出建议。基于1960—2020年长江中游降雨径流实测数据,对降雨径流演变趋势进行了分析,探讨了长江中游水旱灾害成因及特征。结果表明：长江中游年降雨量增加,春秋季降雨量年内占比减少,夏冬季降雨量占比增加;长江中游径流深在1988年和2003年发生突变,降雨量变化对径流深改变的贡献占30%左右,人类活动贡献程度约占70%;2003年后长江中游径流深的水文改变度排序为中游出口最大(36%),鄱阳湖出口(33%)和洞庭湖出口(31%)次之,汉江出口最小(21%)。长江中游水旱灾害具体表现为：2000—2020年长江中游异常降雨占据60多年来异常降雨总数的43%,且主要发生在两湖流域,极端降雨造成中游区域型洪水和春季秋季干旱;2003年后,两湖秋季水位持续下降,近10 a来,由于长江上游秋季来水持续减少,洞庭湖南咀站和鄱阳湖都昌站9月份水位分别下降了0.7 m和1.7 m。建议未来研究中注重研发大尺度多时空尺度水文水动力模型,提升极端水文事件成因识别能力及未来变化趋势预测能力。     

村镇洪灾时空间起源分析与实证研究——以吉林省永吉县口前镇为例

我国每年洪灾频发,造成的损失非常严重,准确掌握洪灾的时空间信息对有效的防灾减灾至关重要。利用洪水数值模型与洪灾时空间起源模型,从时间与空间角度厘清了洪灾的源头、停留时间、流经路径和组成成分,并以2010年吉林省永吉县口前镇“7.28”洪灾为例开展实证研究。研究结果表明,时间起源上口前镇洪灾发生是5-7月份的降雨、径流量及朝阳水库库容的累积过程,其中5月份的洪水累积量占总体洪水流量的15%左右,6月份占30%左右,7月份占55%左右;空间起源上口前镇洪灾远离河道区域是由内水构成,而河道沿岸区域由外水构成,其中内水洪水主要由降雨与径流流量水构成,外水洪水由降雨、径流流量水及水库库容水构成。     

黄河上游“十大孔兑”高含沙洪水灾害过程与输沙特性

黄河上游"十大孔兑"沙漠流域的高含沙洪水,是该区域季节交替的风水复合侵蚀作用的结果。以"十大孔兑"流域的典型支沟苏达拉尔沟为依托,基于野外原型观测,系统深入地分析了沙漠粗沙高含沙洪水(泥流)输沙特性与致灾过程。研究结果表明:该区域的高含沙洪水,由暴雨诱发,沿程叠加风力、水力、重力等侵蚀作用产沙,最终演变为高含沙洪水(泥流)灾害。降雨强度大于0. 27 mm/min且持续35～60 min以上的暴雨,大多可诱发高含沙洪水,含沙量可高达1 400 kg/m3以上。研究结果为开展"十大孔兑"沙漠流域风水复合侵蚀模型研究打下了坚实的理论基础;为干旱半干旱区沙漠流域水土流失防控与灾害治理提供了工程参考意见;对从流域侵蚀产沙角度出发,探究黄河河道水沙变化,维护黄河健康而言,亦具有重要的参考价值。     

黄土高原丘陵沟壑区坡面-沟道系统中的高含沙水流(Ⅱ)--泥沙存储-释放及降雨、径流特征的影响

以黄河中游多沙粗沙区子洲径流站和离石王家沟试验站的径流场观测资料为基础，对黄土高原丘陵沟壑区坡沟系统中高含沙水流特征进行了研究。研究表明，在坡面-沟道系统中，存在着泥沙的存贮-释放机制，这一机制与非高含沙水流和高含沙水流不同的输沙行为有关。当水流为非高含沙水流时，来自坡面和悬移质泥沙中的粗粒部分可在沟道中发生沉积；当为高含沙水流时，前期沉积的粗粒泥沙将因沟道高含沙水流强烈的侵蚀搬运作用而发生释放。降雨对坡沟系统高含沙水流的形成关系密切。在冲沟次降雨最大含沙量与雨强的关系中，表现出两个临界值。超过第一个临界值以后，含沙量急剧增大；超过第二个临界值之后，则出现极限含沙量，即含沙量不再随雨强的增大而增大。     

低影响开发措施(LID)对天津市暴雨径流影响模拟研究

在城市化的大背景下,针对天津市暴雨洪水的特性,通过建立天津市中心城区及环城四区的SWMM模型并对其进行了率定验证,计算了不同重现期设计暴雨下的降雨径流,对比了城市实际排水管网能力。结果表明,城市现状排水管网排水能力不足,大部分地区遭遇强降雨时形成的径流过程超出了控制泵站的排水能力。针对这一情况,设计利用低影响开发措施(LID)中的生物滞留区与透水铺装措施来控制洪峰及径流总量。结果表明,LID控制措施能有效削减洪峰及径流总量达40%,但随着所遭遇设计暴雨重现期的增大,削减效果有所下降。     

西南地区短期/长期综合干旱指数的构建与应用

西南地区雨水充沛、气候湿润,但近年来,该地区严重干旱频发,造成了难以估量的经济和社会损失。干旱评估作为干旱灾害监测与防御的一个重要方面,如何准确评价并预测研究区域的旱情是当前研究的热点和难点。以西南地区南盘江小龙潭以上流域为研究区域,基于日降水、日蒸发、日均气温等水文气象资料,采用栅格化的新安江模型,对研究流域进行日尺度模拟,根据模型计算的栅格土壤含水量以及栅格产水量分别计算土壤相对湿度指数和标准化径流干旱指数,综合改进的帕默尔指数、帕默尔水文干旱指数、帕默尔水分距平指数、不同时间尺度的标准化降水蒸散发指数,利用主成分分析方法,分别研制基于新安江水文模型的短期/长期综合干旱指数并探讨了其在南盘江流域的适用性。结果表明:短期综合干旱指数和长期干旱指数均能很好识别并评价南盘江流域的历史干旱。该研究成果可为西南地区及其他地区建立和健全干旱监测与预警系统提供重要参考。     

福建省长汀县降雨侵蚀力及其与水土流失的关系研究

降雨是导致水土流失的主要动力,一般采用降雨侵蚀力(用R表示)定量评价降雨对水土流失的影响。R的经典算法精度高,但繁琐复杂且所需资料不易获得,因此如何在保证精度的前提下降低计算的复杂度是建立R值简易算法的关键。以长汀县若干站点近年的降雨观测数据为依据,以经典算法的结果为参照,利用多元回归分析方法,提出了福建省长汀县的R值新简易算法,并运用此算法计算了该县的R指标,然后分析了该指标值在县内的时空分布及其与水土流失的关系。结果表明,所提简易算法的精度明显高于针对该地区的同类研究成果,所得分析结论符合实际情况。     

干旱灾害问题及其管理措施的探讨

干旱缺水是我国水资源面临的主要问题，在许多地区已成为制约经济发展和社会进步的重要因素。本文分析了我国目前干旱缺水的状况及发展趋势。探讨了减轻旱灾的研究方向和可能途径，并根据我国的实际情况，建议节约用水和规划管理水资源，以减少干旱损失及其广泛影响。     

金沙江流域东川地区水土流失分析

通过多时相的遥感数据,结合研究区1:50 000地形图、DEM数据以及水文、气象、农业、林业等基础资料,确定了影响水土流失的降雨、植被、地形坡度、沟壑密度、土地利用以及地表土壤组份6项因子。在此基础上对云南东川地区水土流失情况依强度进行分级。研究表明,水土流失最为严重的地区位于小江东岸。通过1988年和2002年的图像对比发现,水土流失情况整体有所好转,但小江东岸有进一步恶化的趋势。