TIGGE降雨信息在柴河流域洪水预报中可利用性评估

基于全球多模式集合预报(TIGGE)资料,以柴河流域为研究区域,采用TS评分、Brier评分和Talagrand分布等方法对欧洲中期天气预报中心(ECMWF)、美国国家环境中心(NCEP)和英国气象局(UKMO)三个中心集合预报的6h、12h、24h短期降雨量进行定量评估和对比,并分别以实测降雨和NCEP预报降雨驱动新安江模型模拟洪水过程,据此探讨了集合降雨预报的可利用性。得到两个重要结论:ECMWF、NCEP和UKMO对低雨量级降雨的预报效果较好,各雨量级的预报效果有随预见期增长而增加的趋势,且普遍存在空报率较高、漏报率偏低的情况;集合降雨预报信息可应用于新安江模型进行洪水预报,并能够有效的延长洪水预报的预见期。研究成果可在适当条件下推广应用至其它流域的洪水预报作业中。     

青藏高原东北部黄土地区降雨入渗对土质边坡稳定性的影响研究

降雨是诱发土质边坡失稳的主导因素之一,研究降雨入渗对土质边坡稳定性的影响有着重要意义。以青海西宁盆地黄土边坡为例,结合野外现场试验和室内直剪试验,研究了降雨入渗对坡体含水量和抗剪强度的影响,采用FLAC2D软件模拟分析了降雨前后边坡的应力、位移分布特征,并通过计算安全系数对边坡进行稳定性评价。研究结果表明,雨水入渗150 min内边坡表层土层含水量急剧增加,150 min后其变化趋势逐步变缓,较深层土层含水量随雨水入渗时间呈持续缓慢增加的趋势。对于同一层土体而言,雨水入渗深度随降雨历时的增大而增加,且表层土体中雨水入渗速度先快后慢。表层土体含水量每增加1.01%,其粘聚力减小13.53 k Pa,土体抗剪强度降低16 k Pa,说明土体抗剪强度对含水量的变化极为敏感。二维有限元模拟和分析结果表明,在自重应力作用和雨水入渗条件下,研究区坡脚处出现应力集中现象,且降雨后边坡位移量、应力集中范围及应力大小明显大于降雨前,而降雨后边坡稳定安全系数比降雨前降低了21.6%,说明降雨入渗对边坡的稳定性影响较大。     

断陷盆地高原面典型岩溶洼地旱季土壤水氢氧同位素时空差异特征

以云南省蒙自断陷盆地东山山区典型岩溶洼地为研究区,通过野外采集土壤样品与实验室测试分析相结合的方法,运用稳定同位素技术研究旱季不同深度土壤水氢氧同位素组成,揭示区内土壤水氢氧同位素时空变化特征,为进一步研究云南断陷盆地山区土壤水分运移机制和当地农业合理利用和管理水资源提供科学依据。结果表明:(1)土壤水δD、δ18O同位素值的变化范围分别为-128.3‰~-27.6‰和-17.5‰~2.5‰,平均值分别为-96.1‰±20.7‰和-12.3‰±3.7‰,降雨转化为土壤水和水分在土壤中重新分布时发生一定程度的氢氧同位素分馏。(2)旱季两个月份土壤水氢氧同位素组成发生变化,4月份土壤水δD、δ18O同位素平均值分别为-86.3‰±23.83‰和-10.6‰±4.3‰,显著高于2月份(δD:-106.1‰±9.5‰;δ18O:-14.1‰±1.6‰)(p<0.05),主要和4月份土壤水的蒸发作用强烈有关。(3)在空间上,坡地与洼地之间土壤水氢氧同位素组成存在差异,2月份坡地与洼地之间土壤水δD、δ18O值差异显著(p<0.05),洼地土壤水δD、δ18O比坡地偏轻;4月份坡地与洼地之间土壤水δD、δ18O值差异不显著(p>0.05)。(4)土壤垂直剖面方向上土壤水δD、δ18O值随着土壤深度的增加而减小,浅层土壤水δ18O和深层土壤水δ18O存在显著差异,2月份浅层土壤水δ18O比深层土壤水δ18O偏正2.8‰,4月份浅层土壤水δ18O比深层土壤水δ18O偏正10.5‰。      

降雨与开挖作用下黄土滑坡失稳过程分析:以关中地区长武县杨厂村老庙滑坡为例

降雨入渗和人工开挖是诱发黄土滑坡的重要因素,为了研究在这2种诱因作用下关中地区黄土滑坡失稳过程及其对稳定性的影响,以陕西省长武县杨厂村老庙滑坡为研究对象,通过现场调查、地质测绘和钻孔勘探,查明了该滑坡变形特征,定性分析了滑坡变形演变过程;基于滑坡变形前15 d内日降雨量实测值,采用有限元软件,对坡脚开挖后连续降雨作用下滑坡形成过程进行了仿真模拟;基于强度折减法对该滑坡稳定性变化规律进行了研究。结果表明：(1)关中地区特殊的地层结构是滑坡变形的内因,降雨是最主要的诱发因素;(2)滑坡失稳演化过程表现为：坡体处于蠕滑状态,坡脚开挖后,坡体前缘失稳,牵引中后缘坡体向下错动而产生张拉裂缝,在降雨作用下,雨水沿裂缝渗入坡体深部,滑坡中部岩土体浸水后抗剪强度降低,从而导致黄土层与红黏土层接触面饱水形成贯通滑带,诱发深层滑坡;(3)滑坡开挖后较初始状态,稳定性系数降幅为0.102,此后受连续降雨影响,稳定性系数在前10 d以平均0.010/d的速率缓慢下降,第10～13 d以0.034/d的速率快速下降至最低,第13 d以后开始回升。研究结果可以为该类滑坡防治提供有效依据。     

降雨作用下碎石土滑坡稳定性演化过程分析

不同的降雨强度和历时导致滑坡体内渗流场的动态演变,同时也影响着滑坡稳定性的变化,但目前对降雨作用下的滑坡稳定性变化规律的研究并不多。本文选取铜仁地区石灰溪滑坡进行案例研究,基于饱和—非饱和渗流理论和极限平衡理论,采用SLOPE/W模块研究在不同降雨强度及不同降雨历时组合工况作用下石灰溪滑坡在降雨中及降雨后1~7天的稳定性演化特征及规律。研究表明在不同降雨强度条件下,滑坡稳定性在第一天降雨过后急剧恶化,稳定性系数迅速减小,随着降雨强度的增大滑坡稳定性恶化明显,当降雨强度为100 mm/d时滑坡稳定性已经基本接近于整体滑动的状态;滑坡在降雨过程中稳定性系数迅速减小,随着降雨历时的增大滑坡稳定性恶化明显,当降雨历时为2天、3天时滑坡已经整体失稳。     

降雨条件下堆积层滑坡体滑动机制分析

以某物流园区堆积层滑坡体为例,分析了地质结构特征及滑坡类型。在此基础上,运用非饱和土力学方法,分析了滑坡体在降雨条件下的动态稳定性特征,揭示了滑动机制及原因,认为滑坡体位于坡面凹槽处,地形较陡、表面堆积层结构松散、强度差,为滑坡形成提供了便利条件;随着降雨持时的增长,降雨沿堆积体表面的裂缝入渗,在土-岩接触面上汇流贯通,形成滞水,降低了滑面土体的力学性质,产生动态浮托力,同时雨水不断充填裂缝和软弱结构面,产生顺坡向的动态扩张力,使张裂缝扩大,加剧堆积体的变形,促使其发生滑动。     

科尔沁沙地降雨特征分析——以奈曼旗为例北大核心CSCD

了解降水的当前特征及未来的变化趋势对理解气候变化对区域生态系统的影响具有重要的意义。科尔沁沙地是中国北方农牧交错带的典型区域,年降雨量300~500mm,对气候变化（特别是降水的变化）非常敏感。对科尔沁沙地沙漠化较为严重的奈曼旗1971—2013年的降水资料进行了分析研究。结果表明：（1）该地区多年平均降水量为338.8mm,5—9月降雨量占全年降水量的（85.32±7.71）%,5—9月降雨量、年降水量1971—2000年经历了先增加后减少的趋势,2001—2013年有缓慢增加的趋势;同时降水量的年际变异性近10年也呈增加的趋势。（2）5—9月降雨量呈先增大后减小的趋势,在7月最大,为104.2 mm,5月和9月最小（分别为32.7 mm和32.8mm）,月降雨量的年际变率均大于49%;生长季内降雨主要以〈10mm的事件为主,占总降雨事件的64.41%,却仅占总降雨量的16.95%;≥30mm的降雨事件占总降雨事件的10.96%,占到总降雨量的45.93%,且对总降雨量具有决定性的影响。（3）≥5mm降雨的平均间隔为9.4d,以1~10d为主,占到69.5%,10~20d（19.5%）的次之;≥30d的发生频率最小,为3.81%,降雨间隔的年际变异性均呈增加的趋势。（4）生长季降雨日数呈减少的趋势,降雨事件降雨量的变异性与生长季降雨量的变化具有相似性,从2001年开始呈增加的趋势。该地区的降雨量年际变异性强,降雨日数的减少和降雨事件降雨量变异性的增加将提高极端干旱事件发生的频率,可能对该地区的生态系统产生严重影响,加剧该地区的沙漠化发展方向。因此,加强气候变化对生态系统影响的研究,可为合理利用土地资源及调整土地管理方式提供理论依据。     

晚中新世-上新世黄土高原佳县红粘土剖面碳同位素记录与C4植被演化

新生代C4植被开始扩张的年代、过程和驱动机制是全球古气候变化研究的焦点问题。中国黄土高原的黄土-红粘土剖面保存了连续的古生态演化记录, 是研究这一关键科学问题的理想载体。本文选择黄土高原北部佳县厚达64m的红粘土剖面(8.2~2.7Ma), 对190个层位的次生方解石矿物进行了无机碳同位素测试, 由此分析了晚中新世-上新世末的C4植被扩张和演化过程。C4植被持续增长与全球冰盖的扩张基本一致, 表明气候变冷很可能导致了黄土高原区域气候的干旱化与降雨季节性的增强。C4植被的扩张存在明显的3个阶段, 分别以6.6Ma和3.6Ma为界限, 每一次扩张增加10 % 左右, 暗示了全球性的构造事件对黄土高原植被演化的控制。此外, 佳县红粘土剖面呈现10次持续时间为10~20万年的碳同位素正漂移事件, 平均每40万年发生一次, 说明40万年轨道周期也控制着C4植被的演化。     

兰州市降雨型黄土滑坡灾害空间分布特征

针对兰州市1986—2016年间降雨型滑坡灾害的空间分布特征,该文基于ArcGIS,利用核密度估算方法分析滑坡点,通过多次测试比较确定了估算的最优距离阈值,得到概化程度高、数值变化平滑的栅格密度,并结合研究区内高程、坡度以及地质环境揭示了降雨型黄土滑坡灾害的空间分布特征。研究表明:滑坡点沿着黄河及其支流沿岸分布,密集程度有"两高两低"分布特点,高程、坡度与滑坡多发存在相关性,城关区滑坡点最多且呈环状分布,西固区次之,其他区较少。     

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。