Effective impervious area for runoff in urban watersheds

Effective impervious area (EIA), or the portion of total impervious area (TIA) that is hydraulically connected to the storm sewer system, is an important parameter in determining actual urban runoff. EIA has implications in watershed hydrology, water quality, environment, and ecosystem services. The overall goal of this study is to evaluate the application of successive weighted least square (WLS) method to urban catchments with different sizes and various hydrologic conditions to determine EIA fraction. Other objectives are to develop insights on the data selection issues, EIA fraction, EIA/TIA ratio, and runoff source area patterns in urban catchments. The successive WLS method is applied to 50 urban catchments with different sizes from less than 1 ha to more than 2000 ha in Minnesota, Wisconsin, Texas, USA as well as Europe, Canada, and Australia. The average, median, and standard deviation of EIA fractions for the 42 catchments with residential land uses are found to be 0.222, 0.200, and 0.113, respectively. These values for the EIA/TIA ratio in the same 42 catchments are 0.50, 0.48, and 0.21, respectively. While the EIA/TIA results indicate the importance of EIA, 95% prediction interval of the mean EIA/TIA is found to be 0.07 to 0.93, which shows that using an average value for this ratio in each land use to determine EIA from TIA in ungauged urban watersheds can be misleading. The successive WLS method was robust and is recommended for determining EIA in gauged urban catchments. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

都江堰市五里坡高位滑坡-碎屑流成因机制分析

2013年7月10日发生的四川省都江堰市中兴镇三溪村五里坡滑坡-碎屑流,属于典型的降雨型高位斜向层状岩质滑坡-碎屑流灾害。在前人研究成果梳理和进一步野外调查的基础上,分析总结了五里坡滑坡-碎屑流的成因及演化模式,并对五里坡高位滑坡在降雨作用下的后缘裂隙扩展判据和滑坡启动判据进行了定量计算。研究表明,五里坡滑坡的演化模式为后缘拉张裂隙形成→降雨作用下裂缝开始扩展→动、静水压力联合作用下斜坡沿泥质软弱层滑动→后缘拉裂槽形成→“7?10”强降雨诱发滑坡复活→滑体前缘临空崩落、加速→崩滑体沿沟谷铲刮、运移→堆积停止。从力学角度推导了前期降雨作用下滑体后缘裂缝自动扩展的最小深度、滑坡失稳的临界水头高度和临界降雨强度的计算公式,得出充满水的后缘裂缝在静水压力作用下开始自行扩展的临界深度为11.3 m;后缘裂隙贯通至滑带后,当五里坡斜坡体在后缘裂缝水头高度达到9.8 m时滑坡处于启动的临界状态。     

表层岩溶带土壤温度和体积含水率对夏季暴雨事件的响应

为揭示表层岩溶带土壤温度和体积含水率对暴雨事件的响应机制,利用HOBO土壤温度和体积含水率监测仪,连续监测2014年7-8月20 cm和70 cm土壤温度与体积含水率。结果表明:研究区域20 cm土壤温度呈日变化,这种日变化格局主要受到大气温度日变化的影响,70 cm土壤温度总体上呈上升趋势,主要受到夏季大气环流使气温升高的影响。夏季暴雨事件降低了20 cm深度的土壤温度、增加其土壤体积含水率,并且导致70 cm处土壤温度先增高后降低、土壤体积含水率升高。土壤体积含水率较低情况下,暴雨事件使得浅层较高温度土壤水快速向下移动引起升温,而后土壤体积含水率到达一定阈值后,便能够快速响应降水事件。研究表明,岩溶地区不同深度土壤温度和体积含水率受到夏季降水事件的影响存在差异。浅层土壤能够快速的响应暴雨事件,深层土壤温度和体积含水率对暴雨事件的响应不仅受到降水量阈值的影响,而且也受到表层土壤温度和体积含水率的制约。      

用同相叠加方法识别定点形变数据中的降雨影响

分别以昆明台、云龙台为例,用数据同相位叠加的方法分别对形变数据中的典型图像及其对应时段的降雨数据进行叠加,以判断典型图像是否与降雨有关。结果表明,昆明台形变观测中多次出现的同步转折为降雨影响;而云龙台的转折现象则与降雨无关,其来源及属性需要进一步研究。     

1880―2015 年汕头降水量变化趋势与全球气候变暖的关系

根据汕头气象站 1880―2015 年逐月降水量资料,采用滤波、线性倾向计算、趋势系数计算、相关分析、谱分析等方法,分析该站近 135 a 来降水量的变化趋势及其与全球气候变暖的关系,结果得出：1）汕头站近 135a 来的全年及前汛期、后汛期的降水量变化存在 2~7、10 和 30 a 左右的周期变化,没有显著的上升或下降趋势;2）近 135 a 来汕头的降水量变化与同期全球气候变暖对应关系较为复杂,暖期（1977―2015 年）与冷期（1900―1938 年）相比,汛期（4―9 月）雨量增加 68.1 mm,其他月份（旱期）减少 64.1 mm,年雨量仅增加 4 mm;3）按现用广东省气象局降水气候评价标准,全球气候变暖背景下汕头前汛期降水量正常年景的频率增加、后汛期降水量偏少的概率增多。     

大兴安岭和长白山地形影响东北夏季降水的数值模拟研究

利用区域数值模式WRF-ARW（V3.9）开展高分辨率数值模拟试验,研究了东北地区大兴安岭和长白山地形对该地区夏季降水的单独和共同影响。结果表明,东北地区两大山脉地形可以显著影响东北及其周边区域的大气环流和降水。大兴安岭和长白山地形的阻挡作用使得夏季偏南气流在两个山脉的迎风坡一侧堆积,引起局地水汽增加并产生上升运动,因此两个山脉的迎风坡一侧降水增加;而在两个山脉的背风坡一侧,局地水汽减少并伴随下沉运动,因此两个山脉的背风坡一侧降水减少。大兴安岭地形的存在使得其东侧到松嫩平原地区夏季降水增加1.09 mm d?1（相较参照试验增幅为30%）,而使其西侧蒙古东部地区夏季降水减少0.69 mm d?1（相较参照试验减幅为24%）;长白山地形的存在使得长白山南侧到朝鲜半岛地区夏季降水增加1.76 mm d?1（相较参照试验增幅为26%）,而使其北侧三江平原地区夏季降水减少0.81 mm d?1（相较参照试验减幅为22%）。当大兴安岭与长白山同时存在时,两者的协同作用会减弱蒙古东部、松嫩平原和朝鲜半岛地区夏季降水的响应,而增强三江平原地区夏季降水的响应。该研究结果对于理解东北地区当代气候的形成具有重要的科学意义。     

SANDRA法对北京小时强降水扰动环流场的分型研究

利用cost733class软件中的SANDRA(Simulated ANnealing and Diversified RAndomization)客观分型方法对北京地区2007～2014年暖季5～9月的小时强降水日的500 hPa扰动位势高度场进行分型研究。结果显示,所划分的4类环流形势分别在蒙古、东北—华北地区、河套地区和俄罗斯远东地区存在扰动低压区。根据4类环流形势的质心,将2007～2014年暖季所有日划归4类,计算每类小时强降水日占各自类型总天数的百分比得出蒙古扰动低压类的小时强降水日出现概率最大。统计小时强降水日的探空廓线得出,925 hPa和850 hPa的比湿中位数分别为13.01 g kg~(-1)和10.64 g kg~(-1),这2个层级上最常出现的风向是180°～225°。     

利用ASP+IIS在Internet上动态生成雨量等值线的应用

本文详细阐述了采用矩形网格法绘制雨量等值线的原理、方法和步骤.提出了利用ASP+IIS直接在Internet上动态生成雨量等值线的功能实现和应用,为同行,特别是基层水文职工了解、掌握绘制雨量等值线的方法,有一定的参考价值.     

气候变化和人类活动对孤山川流域次洪径流量和输沙量的影响

利用有序聚类法、MWP检定法分析出1979年为孤山川流域天然时期和人类活动影响时期水沙的转折点,采用1979年之前的资料建立模型,并将该时期的次洪水量和沙量作为基准,分析了气候变化和人类活动对1979年后次洪水量和沙量的影响.     

重矿物分析在古地理研究中的应用——以准噶尔盆地南缘中段古近系紫泥泉子组紫三段为例

通过对准噶尔盆地南缘中段紫泥泉子组紫三段(E1-2Z3)的166件重矿物样品分析,综合古近纪紫泥泉子期的区域构造、气候、沉积物特征等因素,提出古近纪紫三段沉积期的古地理环境为:干燥气候条件下,发育同方向、多河道、间歇性辫状河,水浅、源多、坡缓的古地理环境.多条河流平行发育和迁移,河道垂直岸线伸展、各种沉积相带却平行岸线展布,相带宽度较大.