典型表层岩溶泉域植被对降雨的再分配研究

本文在表层岩溶泉域植被结构特征分析的基础上,监测桂林丫吉试验场S31号泉域内香椿和云实两种主要植被的穿透雨和树干径流特征以及钻孔和表层岩溶水的变化。结果表明:香椿林的总穿透雨量1 861.83 mm,占总降雨总量的59.65%;云实灌丛总的穿透雨量为1 626.42 mm,占总降雨量的52.11%;穿透雨率随降雨量增加而减少。香椿林的树干径流总量为89.4 mm,占总降雨量的2.86%;云实灌丛的树干径流总量为27.79 mm,占总降雨量的0.89%;香椿林和云实灌丛的林冠截留总量分别为1 169.97 mm和1 466.99 mm,平均截留率为37.48%和47.01%;用水量平衡法计算得出以灌丛覆盖为主的S31号表层岩溶泉域年蒸散量为1 623.81 mm,占降水量的52.03 %,年径流深度为1 497.39 mm,占降水量的47.97%。植被冠层改变了降雨对表层岩溶带的补给形式和补给量。降雨经过植被冠层的截留后转化成穿透雨和树干径流进入表层岩溶带,穿透雨以连续波状的形式补给表层岩溶带,而树干径流则以快速集中的方式补给表层岩溶带。      

降雨特征及小气候对秦岭油松林降雨再分配的影响

为了研究降雨特征及小气候对秦岭天然次生油松林冠层降雨再分配的影响,连续3年观测降雨事件发生时油松林林外降雨、穿透降雨、树干茎流以及降雨特征和小气候因子,进行各因子间的相关性和多元回归分析。结果表明:降雨量级是影响林冠降雨再分配的最主要因素,穿透降雨量与降雨量、降雨量和降雨历时交互项、相对湿度呈正相关,与降雨历时和温度呈负相关。树干茎流量与降雨量、降雨量和温度交互项呈正相关,与温度呈负相关。林冠截留量与降雨量、降雨历时和温度呈正相关,与降雨量和降雨历时、温度的交互项呈负相关。雨前干燥期、风向、风速、蒸发速率、光合有效辐射和净辐射与穿透降雨量、树干茎流量和林冠截留量均无相关性。     

太行山地区不同植被林冠截留降水的研究

通过穿透降雨和树干径流自动采集系统,对油松、侧柏、刺槐三种植被截留实验数据进行了分析。结果表明,三种植被林内穿透降雨与林外天然降雨都具极显著的正相关线性关系,林冠截留量与林外降雨量呈幂函数关系,平均截留率大小关系为油松>侧柏>刺槐。相同林外降雨量下产生的树干径流量大小关系为刺槐>侧柏>油松。     

柑桔园林下穿透雨的分布特征

研究了柑桔林下穿透雨的分布特征,结果表明:在测定期间,穿透雨量占总降雨量的68.3%,5月的穿透雨量最大(245.1 mm),而穿透雨率最大值(73.3%)出现在8月。穿透雨量与降雨量具有显著相关性(p<0.01),而穿透雨率与降雨量和降雨强度的相关性均达到显著水平(p<0.05)。柑桔林下穿透雨显示出明显的空间变化,各观测点间穿透雨率具有显著性的差异,而且穿透雨的空间异质性(穿透雨率的变异系数CV)随着降雨量或降雨强度的增加而降低,聚类分析也显示出穿透雨在不同观测点间具有差异性。柑桔林下穿透雨呈现明显的聚集效应。     

青藏高原两种草甸类型人工降雨截留特征分析

选取青藏高原典型多年冻土区风火山小流域高寒草甸和沼泽化草甸典型样地进行人工降雨截留试验,综合运用统计分析、模型回归分析等方法,对两种草甸类型截留特征及其影响因子进行分析。结果表明:两种草甸类型对降雨的截留能力是不同的,高寒草甸最大截留量0.61mm,沼泽化草甸为0.18mm;高寒草甸的最大截留率为12.4%,沼泽化草甸为3.8%。通过分析各因子对截留的影响,得出高寒草甸截留量与降雨量呈对数函数关系,沼泽化草甸截留量与降雨量呈二次多项式关系;两种草甸截留量与降雨强度都呈幂函数关系,与植被盖度均呈线性相关关系。     

贡嘎山地区不同植被对降水的物理过程影响研究

对贡嘎山地区两种植被类型降水再分配特征进行研究,结果表明：亚高山针叶林林冠层和针阔混交林林冠层单位面积截留降雨量分别为0.14和0.27 kg/m2,亚高山针叶林树干单位面积截留量为0.005 8 kg/m2,针阔混交林树干单位面积截留量为0.006 kg/m2。通过进行不同尺度的试验,树干截留量与胸径之间呈线性相关。枯落物的截留量、滞后时间与面积之间呈线性相关,相关度水平较高,具有明显的尺度效应。     

基于不同郁闭度的青海云杉冠层截留特征研究

祁连山区为石羊河、黑河和疏勒河等内陆河流域的主要水源涵养区域,青海云杉作为祁连山区水源涵养林的主要建群种,对流域尺度的水文过程起到了重要的作用。很多学者对该地区的青海云杉冠层截留特征进行了研究,但是在进行集雨器布设的时候多采用随机或者规则采样方法,两种方法由于没有考虑到冠层结构的影响,所以不易具有很好的代表性。试图采用一种新的布设雨量筒的方法:即根据雨量筒上方冠层的郁闭度来确定雨量筒的布设位置,使其大致能够在郁闭度区间内均匀分布。同时在实验样地内还采用了规则采样方法布设了集雨槽,用来做对比分析。为了得到冠层郁闭度,实验采用遥感图像处理软件ENVI来对普通数码相机采集的冠层图像进行处理。利用数理统计原理和数学模型,对观测期间的34组降雨数据进行了综合分析,并且和规则格网采样的结果进行了对比。结果表明:林内的穿透降雨和郁闭度之间呈现非线性关系;平均林内穿透降雨量随降雨量的增加而增加,二者之间呈现良好的线性关系;在一定的降雨量范围内林冠截留量随降雨量的增加而增加,反之,林冠截留量减少;青海云杉林冠层的总截留降水率为22.2%;根据郁闭度来确定雨量筒的布设位置是可行的。     

沙漠人工植被降水截留特征研究

2004年4~10月,选择两种主要固沙(半)灌木为研究对象,观测了植物冠层在自然降水条件下的截留量和穿透冠层的降水量,并模拟了它们与降水参数间的关系.结果表明:试验期间共降水110.9 mm,50%的降水量<2 mm,80%的降水量<6 mm,以短暂而零星的小降水为主,降水次数呈偏态分布.由于植物冠层的截留而使柠条和油蒿冠层下的降水量极显著地小于降水量(P≤0.01).与油蒿相比,具有高大冠层结构的柠条冠层下的降水量在大多数情况下显著高于油蒿的(P≤0.05);两种植物冠层下方不同部位对降水穿透量的影响结果差异不显著(P>0.05)、显著(P≤0.05)和极显著(P≤0.01)约各占1/3;试验期间柠条和油蒿的冠层截留总量分别为10.7 mm和3.7 mm.两种植物冠层下穿透降水量与降水量和降水历时的多元回归方程达到极显著水平(P<0.0001),但逐步回归分析表明穿透降水量与降水历时的关系不明显(P>0.05),因而提出了穿透降水量与降水量间的线性公式(P<0.0001)能更好的表达这种关系;两种植物冠层截留量与降水量呈指数关系(P<0.05),理论上当降水量无穷大时截留量接近于常数项,即柠条冠层的最大截留量为3.5 mm,油蒿冠层的最大截留量为1.0mm.     

降雨发生装置空间均匀性的研究

为提高降雨发生装置的空间均匀性,对通过测试平台旋转提高降雨场空间均匀性的方法进行研究,设计、研制了旋转测试平台,解决了旋转过程中的信号传输问题,建立了转速与降雨发生装置空间均匀性之间的关系,结合翻斗式雨量计在降雨场中的测试与流量式雨量雨强标准装置的测试,论证了降雨发生装置作为雨量和雨强的测试环境是可行的。结果表明,随着转台转速的增加,降雨场的空间均匀性先增大后减小,且随着测试面积的减小,不同转速呈现出不一样的变化趋势,转台转速为1 RPM时,测试面积为1.6 m×1.6 m和1.2 m×1.2 m时,其均匀度系数最大(95%);随着测试平台转速的增加,翻斗式雨量计累积降雨量和降雨强度之间的一致性增强,在转速为1 RPM和2 RPM时,翻斗式雨量计累积降雨量的最大偏差最小,为0.2 mm;流量式雨量雨强标准装置测试的累积降雨量的平均值与旋转测试平台在转速为1 RPM和2 RPM时测得的结果一致,充分说明通过旋转式测试工作平台可得到与流量式雨量雨强标准装置相一致的结果,证明了该方法提高降雨发生装置空间均匀性是可行的,且能得到累积降雨量的动态测量误差。     

流动沙丘水分深层入渗量与降雨的关系

为分析流动沙丘水分深层入渗与降雨的关系,采用YWB-01型水分深层渗漏记录仪,运用土壤水动力学原理,研究了毛乌素沙地流动沙丘降雨入渗水分传递过程及地表以下150 cm深度入渗补给特征.结果表明:流动沙丘深层土壤水分来源主要为降雨入渗,2010年入渗补给量为141.4 mm,2011年为355.8 mm,分别占同期降雨量的55.1%和68.2%.深层入渗主要补给期为5—11月,期间补给量占全年总量的95%.当土壤水分条件保持在田间持水量范围之内时,降雨过程对土壤150 cm深度的补给作用主要受降雨量和降雨强度的影响,入渗量与降雨量呈极显著正相关(P<0.01),降雨通常在30~48 h后渗透补给到150 cm深层土壤,入渗补给速率在前3~5 h呈快速上升趋势,3~8 h左右达到最大值,此后缓慢下降,整个入渗补给过程可以持续96 h以上.     

荒漠地区主要固沙灌木的降水截留特征

在草原化荒漠带沙坡头地区,利用草方格沙障并栽植灌木柠条和半灌木油蒿对流动沙丘进行固定,经过40a的演变,逐渐形成由矮灌木与草本植物覆盖的固定沙丘景观.降水是该地区唯一的补给水源,对维持荒漠生态系统的稳定持续发展具有极其重要的作用.试验对两种主要固沙(半)灌木单株植物冠层在自然降水条件下的截留损失水量、冠层截留容量以及截留率与降水属性参数的关系进行了分析,并利用固沙植物群落内植被盖度等指标将所测得单株植物冠层截留转换为一定群落水平上冠层对降水的分割效应.结果表明,不同灌木类型的群落之间对降水截留的影响存在显著差别,对盖度达34%的油蒿群落而言,当单株植物投影面积平均为3900cm²时,其冠层截留容量约为0.7mm,群落截留损失水量平均占年降水量的26 8%;而盖度达30%的柠条群落,当单株植物投影面积平均为4070cm²时,其冠层截留容量约为0.3mm,群落截留损失水量平均占年降水量的17%.当降水强度<0.5mm·h^-1时,两种植物冠层截留水分与总降水量的比率随着降水强度的增加均呈明显的下降趋势;当降水强度>1mm·h^-1时,油蒿冠层截留与总降水量的比率基本稳定在0.3～0.4,柠条冠层截留与总降水量的比率基本稳定在0.2～0.3之间,比油蒿群落冠层截留率低10%左右.     

Analysis of seasonal and annual rainfall trends for Ranchi district,Jharkhand, India

The aim of this study was to investigate temporal variation in seasonal and annual rainfall trend over Ranchi district of Jharkhand, India for the period (1901–2014: 113 years). Mean monthly rainfall data series were used to determine the significance and magnitude of the trend using non-parametric Mann–Kendall and Sen’s slope estimator. The analysis showed a significant decreased in rainfall during annual, winter and southwest monsoon rainfall while increased in pre-monsoon and post-monsoon rainfall over the Ranchi district. A positive trend is detected in pre-monsoon and post-monsoon rainfall data series while annual, winter and southwest monsoon rainfall showed a negative trend. The maximum decrease in rainfall was found for monsoon (? 1.348 mm year^?1) and minimum (? 0.098 mm year^?1) during winter rainfall. The trend of post-monsoon rainfall was found upward (0.068 mm year^?1). The positive and negative trends of annual and seasonal rainfall were found statistically non-significant except monsoon rainfall at 5% level of significance. Rainfall variability pattern was calculated using coefficient of variation CV, %. Post-monsoon rainfall showed the maximum value of CV (70.80%), whereas annual rainfall exhibited the minimum value of CV (17.09%), respectively. In general, high variation of CV was found which showed that the entire region is very vulnerable to droughts and floods.     

科尔沁沙地土壤水分动态分析及其概率密度函数模拟

基于Laio土壤水分动态随机模型(Laio模型),利用2006-2010年5~9月土壤水分连续监测数据及日降水资料,分析科尔沁沙地固定沙丘和沙质草地生长季根系层土壤水分动态及其与降水格局的关系,研究点尺度土壤水分概率密度函数,并对Laio模型涉及的13个参数进行了敏感性分析。结果表明:① 研究区年降水的季节分配极不均匀,主要集中在4~10月的生长季,占全年降水量的93%;0~5 mm降水事件占全年降水事件的73%,但其降水量只占全年降水量的25%;降水间隔期以0~10 d为主,占全年无降水期的38%,其频数最高,占全年间隔期频数的87%。② 固定沙丘和沙质草地根系层厚度分别为0~100 cm和0~70 cm,沙质草地根系层土壤水分显著高于固定沙丘;两类沙地7月份的土壤水分都显著高于生长季其他月份。③ 两类沙地生长季根系层土壤水分均服从正态分布;通过Laio模型得到了两类沙地生长季根系层土壤水分概率密度函数p(s),其峰值及峰值出现的位置和峰的阔度均与观测结果很接近,说明Laio模型能对科尔沁沙地土壤水分概率密度函数进行较好的模拟。④ Laio模型涉及的13个参数中,对p(s)最为敏感的参数是降水频率λ、平均降水量α、最大蒸散量E_max、水分胁迫点s*和凋萎系数s_w,主要影响p(s)曲线的峰值。     

黄土丘陵沟壑区坡面尺度撂荒草地入渗特征影响因素试验研究

为研究黄土丘陵沟壑区多种因素对撂荒草地入渗特征的影响,采用野外自然降雨观测法,研究不同降雨特征（降雨量、平均雨强、降雨历时和最大30 min雨强（I₃₀））、土壤前期含水量、坡长（10 m、20 m、30 m、40 m和50 m）和植被盖度条件下土壤入渗特征差异,通过灰色关联度法判断影响撂荒草地入渗特征的主导因子。结果表明：①入渗量随降雨量、降雨历时和I₃₀增加而增大（R²>0.55,P<0.01）;入渗补给系数随降雨量、I₃₀和平均雨强增大而减小（R²>0.12,P<0.05）;平均入渗率随降雨强度、I₃₀增加而递增（R²>0.53,P<0.01）。②入渗量和平均入渗率随前期含水量增加而减少,入渗补给系数随之增加而增大（R²>0.13,P<0.05）。③入渗量、入渗补给系数和平均入渗率总体随坡长增加而增大（R²>0.56,P<0.01）,但在坡长30 m和40 m之间存在临界坡长。④在入渗效率较高的情况下,植被对土壤入渗的影响并不显著,降雨特征和坡长成为主导因子。     

黄土丘陵沟壑区坡面尺度撂荒草地入渗特征影响因素试验研究

为研究黄土丘陵沟壑区多种因素对撂荒草地入渗特征的影响,采用野外自然降雨观测法,研究不同降雨特征（降雨量、平均雨强、降雨历时和最大30 min雨强（I₃₀））、土壤前期含水量、坡长（10 m、20 m、30 m、40 m和50 m）和植被盖度条件下土壤入渗特征差异,通过灰色关联度法判断影响撂荒草地入渗特征的主导因子。结果表明:①入渗量随降雨量、降雨历时和I₃₀增加而增大（R2>0.55,P < 0.01）;入渗补给系数随降雨量、I₃₀和平均雨强增大而减小（R2>0.12,P < 0.05）;平均入渗率随降雨强度、I₃₀增加而递增（R2>0.53,P < 0.01）。②入渗量和平均入渗率随前期含水量增加而减少,入渗补给系数随之增加而增大（R2>0.13,P < 0.05）。③入渗量、入渗补给系数和平均入渗率总体随坡长增加而增大（R2>0.56,P < 0.01）,但在坡长30 m和40 m之间存在临界坡长。④在入渗效率较高的情况下,植被对土壤入渗的影响并不显著,降雨特征和坡长成为主导因子。     

基于多类型雨量计的降雨特性分析

为提高对降雨特性的认识,选择常用的6种测雨设备（翻斗式SL3-1、JDZ05、RG-3,称重式Pluvio2,雨滴谱仪Parsivel2和非计数式JQH-1）,成对布设在南京水利科学研究院滁州水文实验基地的同一个实验场地,同步观测了2019年4月1日至8月31日为期5个月的降雨过程。比测分析得到:在中大雨条件下（日雨量≥ 10 mm）,SL3-1和JDZ05测的降雨总量能够满足4%误差控制要求,RG-3、Pluvio2和Parsivel2测的降雨量比JQH-1测值小4%;在小雨条件下（日雨量 < 10 mm）,翻斗式和称重式雨量计的测量值小于JQH-1测值的4%;SL3-1、RG-3、Pluvio2、Parsivel2测得雨强≤ 0.1 mm/min的频率大于75%,雨强≤ 0.2 mm/min条件下的雨量累积比重大于50%;Pluvio2和Parsivel2监测的降雨开始时间比SL3-1分别早0.5 h和2 h以上,而结束时间分别晚0.5 h和2 h以上。比测结果有助于研究人员选择合适的测量设备获取所关注的降雨特性。