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Rainfall-runoff modeling for storm events in a coastal forest catchmen t using neural networks
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作者 WANG Yi HE Bin 《成都理工大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2008年第1期68-73,共6页
The process of transformation of rainfall into runoff over a catchment is very complex and highly nonlinear and exhibits both tempor al and spatial variabilities. In this article, a rainfall-runoff model using th e ar... The process of transformation of rainfall into runoff over a catchment is very complex and highly nonlinear and exhibits both tempor al and spatial variabilities. In this article, a rainfall-runoff model using th e artificial neural networks (ANN) is proposed for simula ting the runoff in storm events. The study uses the data from a coa stal forest catchment located in Seto Inland Sea, Japan. This article studies the accuracy of the short-term rainfall forecast obta ined by ANN time-series analysis techniques and using antecedent rainfa ll depths and stream flow as the input information. The verification results from the proposed model indicate that the approach of ANN rai nfall-runoff model presented in this paper shows a reasonable agreement in rainfall-runoff modeling with high accuracy. 展开更多
关键词 降雨径流模型 暴风雨 沿海林 集水 神经网络
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窟野河流域次降雨事件下水沙变化特征及其输移过程 被引量:1
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作者 杨晨 佘冬立 黄萱 《水土保持研究》 北大核心 2025年第2期52-60,共9页
[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... [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。 展开更多
关键词 次降雨事件尺度 输移过程 水沙关系 滞后分析
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基于多重精度降雨数据的北京市极端降雨事件研究
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作者 张伟 王璇 +1 位作者 孙慧超 李俊奇 《水资源保护》 北大核心 2025年第2期123-132,157,共11页
基于北京基本站1987—2016年逐分钟精度降雨数据,利用Kruskal-Wallis检验对1 min、1 h、3 h、6 h等不同精度数据获取的极端降雨事件样本进行统计分析,比较短历时极端降雨(SEP)、长历时极端降雨(LEP)、持续性极端降雨(PEP)3类极端降雨事... 基于北京基本站1987—2016年逐分钟精度降雨数据,利用Kruskal-Wallis检验对1 min、1 h、3 h、6 h等不同精度数据获取的极端降雨事件样本进行统计分析,比较短历时极端降雨(SEP)、长历时极端降雨(LEP)、持续性极端降雨(PEP)3类极端降雨事件降雨特征指标的差异,并利用Sen’s斜率、Mann-Kendall检验、有序聚类等方法探究了极端降雨事件的时间变化规律。结果表明:北京市极端降雨以LEP事件为主,降雨数据精度会显著影响降水量和降雨历时的统计结果,1 h精度降雨数据可基本反映极端降雨事件的主要时间特征;数据精度差异会造成极端降雨事件的降雨集中度和降雨集中期识别出现偏差,北京市极端降雨多分布于6—10月,并主要集中在7—8月,但9—10月仍存在PEP事件出现的可能;SEP和LEP事件多出现在夜间,而PEP事件在7—12时更易形成降雨峰值,对居民紧急避险和内涝应急响应造成更高潜在风险;在统计年限内,数据精度差异对降水量和降雨频率趋势预测结果的影响并不显著,但会使得降雨历时预测不确定性增加,降雨特征指标突变年份产生“跳跃”;PEP事件的降水量、降雨频率、降雨历时和降雨集中度受数据精度影响较小。 展开更多
关键词 极端降雨事件 多重精度降雨数据 Kruskal-Wallis检验 Sen’s斜率法 MANN-KENDALL检验 有序聚类法 北京市
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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 被引量:1
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作者 赵意茹 高钰琪 +4 位作者 王中琦 房凤如 韩晓阳 刘文兆 朱元骏 《水土保持研究》 北大核心 2025年第2期34-42,共9页
[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... [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。 展开更多
关键词 土壤水分 入渗深度 土地利用方式 次降雨 黄土塬区
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极端降雨事件滑坡敏感性——以海河流域“23·7”特大暴雨为例
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作者 张晏维 王家源 +3 位作者 史明昌 易扬 罗志东 张瑞侠 《自然灾害学报》 北大核心 2025年第4期88-100,共13页
全球气候变化和人类活动造成的极端降雨事件频发为滑坡触发预警和分析带来了新的挑战,单次暴雨事件诱发滑坡已具有普遍性和广泛性,目前机器学习算法为极端事件滑坡敏感性制图工作提供了更精准和高效的解决办法,但仍存在模型种类复杂、... 全球气候变化和人类活动造成的极端降雨事件频发为滑坡触发预警和分析带来了新的挑战,单次暴雨事件诱发滑坡已具有普遍性和广泛性,目前机器学习算法为极端事件滑坡敏感性制图工作提供了更精准和高效的解决办法,但仍存在模型种类复杂、适用性和可解释性差等问题。鉴于此,本研究以海河“23·7”流域性特大洪水伴随的滑坡事件作为背景,选取北京市为研究区,基于GF-6影像、GF-7高精度地形数据和实地勘测,构建滑坡样本集,并筛选出13个典型致灾因子,利用极限梯度提升(eXtreme gradient boosting,XGBoost)、梯度提升决策树(gradient boosting decision tree,GBDT)、类别提升(categorical boosting,CatBoost)、随机森林(random forest,RF)和决策树(decision trees,DT)5类模型和沙普利加性解释(shapley additive explanations,SHAP)特征解释器的集成,探究海河流域极端降雨事件灾后滑坡敏感性制图的模型性能,结果表明:①北京市滑坡中高风险区集中于西部、西南部,高风险区域与极端降雨区域以及沟道走向线高度重合。②XGBoost-SHAP的AUC值和KS值分别为0.98049和0.84160,表现出最优越的性能。③高程、坡度、归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)、极端事件降雨量和年平均降水是诱发华北土石山区滑坡的主要影响因素,极端降雨事件中致灾因子相比常规事件诱发滑坡阈值更低。研究成果通过评估滑坡敏感性制图模型,描述滑坡灾害各影响因子的交互作用与空间分布特征,以期为华北土石山区极端降雨条件下滑坡灾害预警提供参考,并为地质灾害综合治理提供理论指导和科研支撑。 展开更多
关键词 滑坡 敏感性制图 极端降雨事件 机器学习模型 模型评估 SHAP
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降雨事件下西南岩溶区地下水环境背景值获取方法探究
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作者 彭聪 梁建宏 +3 位作者 潘晓东 任坤 曾洁 蒋丹丝 《地球科学与环境学报》 北大核心 2025年第1期67-81,共15页
地下水环境背景值是进行地下水超标成因判定及人为活动对地下水环境影响识别的重要标尺。西南岩溶区降雨丰富且时间不均,受降雨影响,岩溶地下水循环迅速,因此,探究降雨事件下西南岩溶区地下水环境背景值获取方法具有重要意义。分别利用... 地下水环境背景值是进行地下水超标成因判定及人为活动对地下水环境影响识别的重要标尺。西南岩溶区降雨丰富且时间不均,受降雨影响,岩溶地下水循环迅速,因此,探究降雨事件下西南岩溶区地下水环境背景值获取方法具有重要意义。分别利用水化学图法、Grubbs法和水化学图结合Grubbs法对降雨前后的水化学指标进行异常数据识别,并对比分析各方法识别异常数据效果,计算各指标的背景特征值。结果表明:在降雨前后,不同异常数据识别方法得出的地下水环境背景特征值均存在不同程度的差异,其中水化学图结合Grubbs法可将降雨事件的影响降至最低;水化学图结合Grubbs法在降雨前识别异常数据22组,降雨后异常数据识别率为79.2%(19组),重复率为70.8%(17组),且在降雨前后得出的背景特征值聚集性更好,差异性更小。综上所述,降雨事件会影响岩溶区地下水环境背景值统计和表征,而水化学图结合Grubbs法为最优的降雨事件异常数据识别方法,建议地下水采样应尽量避开降雨事件,从而更准确地获取岩溶区地下水环境背景值。 展开更多
关键词 地下水 环境背景值 水化学图法 Grubbs法 异常数据 马氏距离 降雨事件 岩溶区
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太湖平原水网区雨洪响应特征及其影响因素
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作者 林芷欣 罗爽 +3 位作者 王强 许有鹏 陆苗 林炳青 《水科学进展》 北大核心 2025年第3期412-424,共13页
为探究城市化平原水网地区雨洪响应规律及其主要影响因素,以太湖流域的武澄锡虞区为例,基于不同类型城市水网单元水文观测试验,建立了4种雨洪响应特征指标,并对比分析了典型城市水网单元的雨洪响应差异,运用可解释机器学习方法探讨了多... 为探究城市化平原水网地区雨洪响应规律及其主要影响因素,以太湖流域的武澄锡虞区为例,基于不同类型城市水网单元水文观测试验,建立了4种雨洪响应特征指标,并对比分析了典型城市水网单元的雨洪响应差异,运用可解释机器学习方法探讨了多种因素的影响作用。结果表明:低河流密度、高不透水面率且处于城市防洪包围工程外的类型区在各等级降雨中具有最高的洪峰水位,同时其雨洪响应过程也最为剧烈;洪水的峰值、量级与动态变化等特征主要受降雨特性和河道前期条件控制,不透水面率对涨水速率存在较大的正向影响,而河网水面率、干流面积长度比等水系特性则在削峰滞洪方面发挥着重要作用。研究结果有助于增进对平原水网地区雨洪响应特征及其影响机理的科学认识,将为防洪减灾与水系保护工作提供依据。 展开更多
关键词 雨洪响应特征 次降雨事件 可解释机器学习 平原水网区 太湖流域
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典型降雨事件下流域磷流失特征与影响因素
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作者 刘晓荣 杜新忠 +4 位作者 刘新茹 韩玉国 安妙颖 雷秋良 刘宏斌 《长江科学院院报》 北大核心 2025年第5期81-87,103,共8页
为了解典型降雨事件下流域磷流失特征及其影响因素,于2022年和2023年汛期,在流域出口监测了5场不同强度的降雨事件,共采集样品265个并测定总磷(TP)、总溶解态磷(DP)、颗粒态磷(PP)浓度,分析不同降雨事件中磷浓度输出过程和影响因素,结... 为了解典型降雨事件下流域磷流失特征及其影响因素,于2022年和2023年汛期,在流域出口监测了5场不同强度的降雨事件,共采集样品265个并测定总磷(TP)、总溶解态磷(DP)、颗粒态磷(PP)浓度,分析不同降雨事件中磷浓度输出过程和影响因素,结合滞后分析揭示磷流失水文过程。结果表明:①不同类型降雨事件中TP、PP浓度与流量变化趋势一致。②降雨总量、降雨历时,洪峰流量、最大30 min降雨强度与磷浓度之间呈正相关,前期降雨指数与磷浓度呈负相关。③降雨过程中流失的磷以颗粒态为主,占比67%~93%。④TP、PP和DP浓度与流量之间没有统一的滞后效应;TP和PP的滞后效应一致,流域磷来自地表径流。 展开更多
关键词 典型降雨 滞后效应 磷流失 影响因素 磷污染负荷 凤羽河流域
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基于卫星遥感数据的任意地区双变量降雨事件概率模型构建与应用
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作者 吴晨光 左秦朝 +1 位作者 张洁 严周欣荣 《防灾减灾工程学报》 北大核心 2025年第1期59-70,共12页
滑坡是常见的地质灾害,降雨是主要诱发因素。构建精确的降雨事件概率模型对于准确识别滑坡灾害的高风险区以及制定科学合理的防灾减灾策略至关重要。然而,由于缺少降雨数据,当前仅少数地区建立了双变量降雨事件概率模型。本文提出了一... 滑坡是常见的地质灾害,降雨是主要诱发因素。构建精确的降雨事件概率模型对于准确识别滑坡灾害的高风险区以及制定科学合理的防灾减灾策略至关重要。然而,由于缺少降雨数据,当前仅少数地区建立了双变量降雨事件概率模型。本文提出了一种基于卫星遥感降雨数据的任意地区双变量降雨事件概率模型构建方法。首先,通过网络爬虫技术批量自动获取全球任意地区的卫星遥感降雨时间序列。以临海市邵家渡街道为例,依据降雨事件间隔时间,将连续降雨时间序列划分为独立降雨事件,提取降雨量和降雨历时等变量。在此基础上,基于Copula函数建立双变量降雨事件概率模型,并利用K-S检验评估模型拟合优度。进一步地,阐述了双变量降雨事件概率模型中重现期的定义,并与单变量降雨事件概率模型分析结果进行了对比。最后,构建了浙江省各地区的双变量降雨事件概率模型,揭示了省内降雨变量的空间分布。建立的双变量降雨事件概率模型为降雨诱发滑坡风险评估提供了精确的降雨数据支撑。 展开更多
关键词 卫星遥感数据 降雨变量 COPULA函数 双变量降雨事件概率模型
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不同雨型降雨对城市内涝的影响研究
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作者 张弛 钟华 +3 位作者 江衍铭 俞鸿杰 刘莉 许月萍 《自然灾害学报》 北大核心 2025年第3期88-98,共11页
为探究不同降雨雨型对城市内涝的影响,以杭州下沙某片区为研究区域,构建城市内涝暴雨洪水管理耦合元胞自动机(storm water management model-cellular automate,SWMM-CA)模型,利用K-means聚类方法划分雨型,通过7种不同雨型和不同重现期(... 为探究不同降雨雨型对城市内涝的影响,以杭州下沙某片区为研究区域,构建城市内涝暴雨洪水管理耦合元胞自动机(storm water management model-cellular automate,SWMM-CA)模型,利用K-means聚类方法划分雨型,通过7种不同雨型和不同重现期(即5 a一遇、20 a一遇、50 a一遇、100 a一遇)的组合,创建多种组合降雨情景来模拟城市内涝过程,分别计算淹没范围、淹没总量以及淹没区域面积3个指标。结果表明:在降雨历时和降雨深相同情况下,对比7种雨型,峰值靠后型和峰值中心偏后型雨型的淹没范围最大,峰值靠前型和峰值初始型次之,峰值绝对中心型和峰值中心偏前型导致的淹没范围较小,非单峰型的降雨最小。计算不同雨型所致的淹没总量和淹没区域面积,其结果显示峰值靠后型带来的淹没总量居首位,相应的内涝风险亦随之达到顶峰,相对而言,非单峰型雨型产生的内涝风险则显著降低。随着重现期的递增,各雨型引发的淹没区域面积呈增大态势,但增长速率逐渐放缓;在同一重现期下,不同雨型导致的淹没区域面积的差异规律与淹没总量保持一致。研究结果对今后城市应对极端暴雨事件、暴雨内涝防治决策提供一定的科学依据。 展开更多
关键词 暴雨管理模型 降雨场次 元胞自动机 雨型分类 内涝模拟 杭州下沙
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河南“21·7”极端降水分钟及小时雨量特征分析
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作者 张亚妮 刘鑫华 +3 位作者 蓝渝 张小雯 郑永光 华珊 《热带气象学报》 北大核心 2025年第3期359-372,共14页
利用2018—2024年夏季中国区国家站和区域自动站分钟及小时降水资料,分析了“21·7”河南极端降水分钟及小时雨量特征和郑州极端小时雨量的极端性。结果发现:河南强降水期间,超过80 mm的小时雨量主要出现在河南中部和北部地区,7月1... 利用2018—2024年夏季中国区国家站和区域自动站分钟及小时降水资料,分析了“21·7”河南极端降水分钟及小时雨量特征和郑州极端小时雨量的极端性。结果发现:河南强降水期间,超过80 mm的小时雨量主要出现在河南中部和北部地区,7月19日郑州以西地区和21日河北西南部地区小时雨量较小。14 mm以上的5 min雨量也主要位于河南中部和北部地区。5 min雨量频数分布显示,当小时雨量增强时,5 min雨量总体上存在增强趋势。对于超过20 mm的强5 min雨量,随着小时雨量的增大,强5 min雨量未出现增大的趋势,主要体现在1 h内超过20 mm的5 min雨量次数的增多。进一步对7年夏季中国区强小时降水事件(小时雨量大于等于50 mm)分钟雨量进行统计,结果表明郑州极端小时雨量的5 min和1 min降水强度为异常事件,但不是极端异常事件,而强分钟降水在1 h内的累计时间达极端异常,表明郑州极端小时雨量主要是强分钟降水长时间作用的结果,分钟降水强度的影响次之。雷达回波演变表明,向东北方向移动的多单体风暴影响郑州站后向北移动停滞,进而转向并向东偏南方向缓慢移动,转向后风暴强度增强并发展为弓状。在风暴强度增强、移向改变、移动缓慢的共同影响下,导致强分钟降水持续较长时间。因此,强分钟降水的长时间作用可能与多单体对流风暴在郑州向北移动停滞、转向和加强有关。 展开更多
关键词 分钟雨量 小时雨量 极端小时雨量 强小时降水事件 强分钟降水事件
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“23.7”华北特大暴雨过程小时强降水时空分布特征 被引量:10
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作者 唐永兰 徐桂荣 +2 位作者 唐国瑛 张文 闵爱荣 《大气科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期778-788,共11页
由于西北太平洋副热带高压、2023年第5号台风“杜苏芮”、第6号台风“卡努”等共同作用,2023年7月29日08时—8月2日08时(北京时)华北地区发生极端特大暴雨,造成了重大社会影响。利用中国气象局国家气象信息中心提供的国家级气象站逐小... 由于西北太平洋副热带高压、2023年第5号台风“杜苏芮”、第6号台风“卡努”等共同作用,2023年7月29日08时—8月2日08时(北京时)华北地区发生极端特大暴雨,造成了重大社会影响。利用中国气象局国家气象信息中心提供的国家级气象站逐小时降水资料,分析了此次特大暴雨过程中的小时强降水(Hourly Heavy Rainfall,HHR)时空分布特征,并对不同历时类型强降水事件(Heavy Rainfall Event,HRE)的统计特征进行了对比。结果表明:1)此次特大暴雨HHR强度高、局地性明显,其对总降水量的贡献超过20%,北京西部、河北中部和西南部等太行山东麓为HHR降水量大值区和降水频次活跃区,双台风将水汽源源不断地输送到华北平原,受到太行山等山脉阻挡抬升,利于HHR增幅和持续。2)HHR降水量、降水频次经历6次峰值后减弱,其中第3次峰值时段的HHR降水量最大、降水频次最多、持续时间最长;而在“杜苏芮”残涡螺旋影响、暖式切变线和偏东风影响以及偏南或西南急流影响的3个主要降水阶段中,“杜苏芮”残涡螺旋影响阶段HHR最为活跃,共发生257次HHR,HHR最大降水量达73.5 mm。3)在3种类型HRE中,长历时(>12 h)最多,占比54.5%,短历时(1~6 h)次之,占比32.9%,中历时(7~12 h)最少,占比12.6%;长历时HRE降水量多>180 mm,短历时、中历时HRE的降水量多为[20,60)mm;HRE的最大降水量表现为短历时<中历时<长历时,而最大降水强度表现正相反,3种历时HRE的最大小时降水量多为[20,30)mm。4)不同类型HRE降水量、频次和平均降水强度的空间分布显示,长历时HRE因频次高于短历时和中历时,加之历时长,其降水量也高于后两种类型,北京、河北等地是长历时HRE降水量和频次大值区。 展开更多
关键词 华北 特大暴雨 小时强降水 强降水事件 时空分布 台风 地形
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基于连续观测数据的毛乌素沙地生长季土壤水分动态及其对降雨的响应 被引量:7
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作者 成龙 吴波 +6 位作者 贾晓红 殷婕 费兵强 张令光 岳艳鹏 孙迎涛 李佳 《干旱区地理》 CSCD 北大核心 2024年第4期648-661,共14页
水分是制约半干旱区沙地植物生长发育和生态建设的关键非生物因子。于2008—2010年和2018—2021年生长季(4—10月)对毛乌素沙地流动、半固定和固定沙地0~100cm深土壤水分进行了连续观测,系统分析了不同固定程度沙地土壤水分动态变化规... 水分是制约半干旱区沙地植物生长发育和生态建设的关键非生物因子。于2008—2010年和2018—2021年生长季(4—10月)对毛乌素沙地流动、半固定和固定沙地0~100cm深土壤水分进行了连续观测,系统分析了不同固定程度沙地土壤水分动态变化规律及其对降雨的响应。结果表明:(1)受降雨季节变化的影响,流动、半固定和固定沙地不同深度土壤水分季节变化一般呈∽型或双峰型,10 cm和30 cm深土壤水分含量波动较大,60 cm和100 cm深土壤水分含量波动较小。(2)3种固定程度沙地生长季土壤水分动态差异明显,总体来看,流动沙地土壤水分状况最好,且土壤水分含量变化相对平缓,固定沙地土壤水分状况最差,且土壤水分含量变化最为剧烈,半固定沙地居于二者之间;固定沙地10~30cm深土壤水分状况好于半固定沙地和流动沙地,30~100cm深土壤水分状况则相反。(3)降雨格局是形成土壤水分时空格局的主要原因,随降雨事件降雨量增加,降雨的入渗深度逐渐增加;但是固定沙地土壤水分的深层补充需较强的降雨和较长的时间。生长季降雨事件以小降雨事件为主,表层土壤水分波动更剧烈。生长季初期降雨较少且以小降雨事件为主,10cm以下土壤水分补充困难,土壤水分状况较差。流动沙地和半固定沙地10~30cm深土壤水分状况好于30~100cm深土壤,而固定沙地土壤水分状况则相反。研究结果可为半干旱区沙化土地近自然植被恢复与固沙植被稳定性维持提供科学依据。 展开更多
关键词 毛乌素沙地 生长季 土壤水分时空格局 降雨事件 降雨
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基于径流事件的农业面源监测采样间隔分析 被引量:3
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作者 王超 王剑 +4 位作者 文立群 秦赫 柳根 贾海燕 尹炜 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期1085-1093,共9页
选择丹江口库区的五龙池小流域为对象,以典型降雨径流事件的水质水量加密监测数据作为径流过程真实值,通过不同时间间隔和水量间隔模拟采样,分析污染负荷通量估算误差,并确定有效采样间隔.结果显示,五龙池小流域降雨径流事件具有明显的... 选择丹江口库区的五龙池小流域为对象,以典型降雨径流事件的水质水量加密监测数据作为径流过程真实值,通过不同时间间隔和水量间隔模拟采样,分析污染负荷通量估算误差,并确定有效采样间隔.结果显示,五龙池小流域降雨径流事件具有明显的峰值特征(初始流量55m^(3)/h,峰值流量977.3m^(3)/h),TP浓度与径流高度同步(初始浓度为0.05mg/L,峰值浓度为0.25mg/L),TN随径流达到峰值后下降不明显(初始浓度为2mg/L,峰值浓度为8mg/L).模拟采样表明,时间间隔5,10,15,20,30,60,120,240,480,720min,采样点数量从1957个减少到14个;水量间隔16,32,64,128,256,384,576,800,1600,3200m^(3),采样点数量从2893个减少到14个;水量间隔采样对径流峰值的捕捉能力明显高于时间间隔采样.负荷估算误差显示,TP误差波动大于TN;以±5%作为允许的误差范围,降雨径流事件采样监测的有效时间间隔为120min,有效水量间隔为1600m^(3). 展开更多
关键词 降雨径流事件 小流域 农业面源 自动监测 采样间隔
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横断山区典型流域次降水事件水沙特征分析 被引量:3
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作者 郭乾坤 黄婷婷 +2 位作者 单志杰 秦伟 宁堆虎 《中国水土保持科学》 CSCD 北大核心 2024年第1期27-34,共8页
横断山区干热河谷高温低湿,植被稀疏,水土流失现象较为严重,是金沙江、澜沧江和怒江等大江大河泥沙的主要源区。干热河谷地区水土流失多由次强降水事件造成,因此在该区域基于次降水事件尺度开展水沙特征研究,对于评价降雨和下垫面对流... 横断山区干热河谷高温低湿,植被稀疏,水土流失现象较为严重,是金沙江、澜沧江和怒江等大江大河泥沙的主要源区。干热河谷地区水土流失多由次强降水事件造成,因此在该区域基于次降水事件尺度开展水沙特征研究,对于评价降雨和下垫面对流域产流产沙的相对贡献、指导未来水土保持实践具有重要意义。基于金沙江一级支流龙川江流域小黄瓜园水文站1966—2018年实测水沙数据,运用Mann-Kendall方法划分基准期和变化期,并基于2期次降水事件,对比分析降雨等级相同、暴雨覆盖面积比例等级相同、降雨量和降雨空间分布相似等3种情况下,2期水沙特征及变化原因。结果表明:1)小黄瓜园1966—2018年径流量和输沙量呈现明显下降趋势,其中2008年为突变年份;2)水土保持措施主导下的下垫面变化是变化期径流输沙减少的主要原因。长期以来龙川江流域实施的水土保持工程有效地改变下垫面的情况,减流减沙效果明显。应进一步加强横断山区等地形复杂地区次降水事件尺度水沙变化研究,更好地指导水土保持优化配置与管理。 展开更多
关键词 次降水事件 水土保持措施 下垫面 水沙特征 干热河谷 龙川江流域
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三峡库区蓄水前后夏季小时降水变化特征 被引量:3
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作者 唐永兰 徐桂荣 祁海霞 《气象》 CSCD 北大核心 2024年第9期1081-1092,共12页
利用国家气象信息中心小时降水资料,结合三峡库区地形的多样性,分析了库区蓄水前(1992—2002年)和蓄水后(2003—2021年)夏季(6—8月)小时降水时空变化以及不同类型强降水事件(HRE)变化特征。结果表明:蓄水后小时降水的降水量和频次减少... 利用国家气象信息中心小时降水资料,结合三峡库区地形的多样性,分析了库区蓄水前(1992—2002年)和蓄水后(2003—2021年)夏季(6—8月)小时降水时空变化以及不同类型强降水事件(HRE)变化特征。结果表明:蓄水后小时降水的降水量和频次减少,而强度增加;降水变化存在明显的地理分布规律,降水量、频次、强度在库区中北部增加,且多位于长江以北地区;降水量、频次在库区西南部减少,强度在库区中南部和西北部减弱,且多位于31°N以南。蓄水前后小时降水的日变化峰值时间位相的空间差异程度表现为降水强度>降水量>降水频次;蓄水后降水量、频次、强度呈增加趋势的站点增多,且降水量和强度的日变化峰值时间位相在高海拔山区具有位相前移特征。蓄水前后各等级小时降水的降水概率和降水占比变化不明显,其中降水概率在(0.1,0.5)mm等级最大,≥20 mm等级最小;降水占比在(1,5)mm等级最大,(0.1,0.5)mm等级最小,≥20 mm等级约为15%。蓄水后小时降水的日变化特征更加明显,其中≥20 mm等级的小时降水量和频次的双峰结构更为突出,其他等级的小时降水量和频次的峰值时间范围有扩大趋势,而各等级小时降水强度的次日尺度波动更频繁。蓄水前后HRE均是短历时型最多,长历时型最少,且短历时型HRE多开始于下午,中历时型和长历时型HRE多开始于夜间;蓄水后有利于HRE维持,短历时型HRE在中午和下午开始的概率增加,中历时型和长历时型HRE在清晨开始的概率增加。 展开更多
关键词 三峡库区 蓄水 小时降水 强降水事件 日变化 地形
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太湖流域典型下垫面土壤水响应规律及影响因素 被引量:2
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作者 王强 林芷欣 +4 位作者 贺瑞敏 张建云 吴雷 童建 许有鹏 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期700-710,共11页
为揭示不同土地利用/覆被下土壤水动态变化规律,选取太湖流域城市绿地、耕地和林地3种典型土地利用/覆被类型,开展了连续(2018—2020年)原位观测(1h间隔),剖析了不同下垫面的土壤水响应规律及主要影响因素。研究表明:随着土壤深度增加,... 为揭示不同土地利用/覆被下土壤水动态变化规律,选取太湖流域城市绿地、耕地和林地3种典型土地利用/覆被类型,开展了连续(2018—2020年)原位观测(1h间隔),剖析了不同下垫面的土壤水响应规律及主要影响因素。研究表明:随着土壤深度增加,降雨后土壤含水量峰值逐渐增加(埋深10、20、40 cm分别为25.90%、28.06%和31.24%),而土壤水增幅、增加速率和消退速率逐渐降低;土壤水响应时间从上层到下层先增加后减小,耕地和林地深层土壤的响应时间快于中层;随降雨量级增加,各土壤水响应特征均呈现逐渐增加趋势;土壤水动态变化受到了降雨、物理参数、植被、前期湿度等多种因素影响,但不同土壤水响应特征的主导因素有所差异;前期湿度是土壤含水量峰值、增幅和增加速率的主导因素,前期含水量越高,土壤含水量峰值相对越大,但增幅和增加速率越小。研究结果可为不同土地利用/覆被下产汇流机理分析和水资源管理提供依据。 展开更多
关键词 土壤水 次降雨事件 野外观测 土地利用/覆被 太湖流域
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城市不同下垫面降雨径流水质监测及特征研究 被引量:5
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作者 郭心仪 张守红 王国庆 《中国农村水利水电》 北大核心 2024年第3期128-136,共9页
城市面源污染是仅次于农业面源污染的第二大非点源污染,也是影响城市水生态系统健康的重要原因。随着城市化的快速发展,下垫面改变导致城市河流洪峰增大,河流污染加剧。基于沥青屋面、砖砌路面、油毡屋面和绿地四种典型城市下垫面的5场... 城市面源污染是仅次于农业面源污染的第二大非点源污染,也是影响城市水生态系统健康的重要原因。随着城市化的快速发展,下垫面改变导致城市河流洪峰增大,河流污染加剧。基于沥青屋面、砖砌路面、油毡屋面和绿地四种典型城市下垫面的5场降雨径流监测试验资料,分析了不同下垫面条件下的降雨径流污染水平、径流水质变化特征和初始冲刷效应。结果表明:(1)4种下垫面的降雨径流总氮质量浓度均属于劣Ⅴ类水;四种下垫面的总磷污染程度相对较轻,沥青屋面、砖砌路面、油毡屋面和绿地的降雨径流总磷质量浓度优于Ⅳ类水的频率分别为80%、16%、88.46%和5.56%;沥青屋面、砖砌路面、油毡屋面和绿地的降雨径流总悬浮物质量浓度分布范围分别是7~798、15~569、10~871和44~378 mg/L。(2)总氮和总磷的径流污染水平排序为:砖砌路面>绿地>沥青屋面>油毡屋面;总悬浮物的径流污染水平排序为:绿地>砖砌路面>油毡屋面>沥青屋面。(3)中雨情景下各下垫面不同污染指标变化趋势差异较大,而小雨情景下受人为活动影响较大的下垫面的各污染指标浓度较高。(4)各下垫面污染物的初始冲刷强度排序均为:总悬浮物>总磷>总氮;各下垫面的初始冲刷强度排序为:沥青屋面>油毡屋面>砖砌路面>绿地。(5)沥青屋面和油毡屋面降雨径流中的总悬浮物和总磷具有较好的同源性,而砖砌路面降雨径流中的总磷与总氮和总悬浮物都具有较好的同源性。综合而言,各下垫面总氮和总悬浮物的场次降雨径流平均浓度远超于地表水Ⅴ类水质标准,会对城市水体造成污染,可根据不同下垫面的特点采取相应措施来降低污染物浓度。 展开更多
关键词 降雨径流 城市典型下垫面 场次降雨径流平均浓度(EMC) 变化特征 初始冲刷效应
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华北平原及沿山和沿海五个城市夏季短历时降水过程的日变化分析 被引量:2
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作者 丁乙 窦晶晶 +2 位作者 王迎春 苗世光 樊利强 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期490-509,共20页
利用华北平原294个国家级气象站1980—2022年夏季(6—8月)逐时降水资料,分析了华北平原夏季短历时降水过程的日变化时、空分布特征,结合地面气温和风的日变化,综合分析了4个沿山城市(北京、石家庄、济南、郑州)和1个沿海城市(天津)在城... 利用华北平原294个国家级气象站1980—2022年夏季(6—8月)逐时降水资料,分析了华北平原夏季短历时降水过程的日变化时、空分布特征,结合地面气温和风的日变化,综合分析了4个沿山城市(北京、石家庄、济南、郑州)和1个沿海城市(天津)在城市发展前期(1980—1989年)和后期(2013—2022年)短历时降水过程日变化特征及差异。结果表明:华北平原短历时降水过程整体呈现傍晚单峰的日变化特征;平原站点的达峰时间自东南向西北推后。5个主要城市在城市发展后期,短历时降水过程的日振幅都出现不同程度的减小;沿山城市短历时降水过程日峰值出现时间提前了1—2 h,而沿海城市天津无明显峰值时间,且高值时段提前;沿山城市50 mm以上短历时降水过程概率均有所升高,其中北京和石家庄40 mm以上的降水过程概率分别升高了2倍和5倍,而沿海城市天津40 mm以上的降水过程概率下降了43%。华北平原短历时降水过程的日变化与局地地形的热、动力作用和地面盛行风有关。城市局地增温效应导致沿山、沿海城市与周围地形热力差异更加明显,增强了沿山城市的山风和沿海城市的海风;同时,城市增温导致城市午后地面风辐合增强。近地面层上述热力差异变化导致的风场变化可能是沿山城市短历时降水过程日峰值提前、沿海城市短历时降水过程集中时段变为白天的重要原因。 展开更多
关键词 短历时降水过程 日变化 城市效应 地形 华北平原
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基于多距离融合的场次降雨时空相似性比较 被引量:4
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作者 李虎 王丽晶 +2 位作者 杨思敏 赵飞 王加虎 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2024年第6期106-119,共14页
【目的】降雨相似性分析是一种用于比较和评估不同降雨事件之间相似性的一种方法,可用于降雨径流过程的预测。针对降雨时空分布特征,以北京市中心城区2008—2021年为数据样本,提出了一种基于多距离融合的场次降雨时空相似性比较方法。... 【目的】降雨相似性分析是一种用于比较和评估不同降雨事件之间相似性的一种方法,可用于降雨径流过程的预测。针对降雨时空分布特征,以北京市中心城区2008—2021年为数据样本,提出了一种基于多距离融合的场次降雨时空相似性比较方法。【方法】首先通过设置雨量占比阈值,进行降雨场次划分,共划分位于汛期(6—9月)降雨225场。随后提取降雨量、降雨历时、降雨强度、降雨中心范围等特征要素,并计算3个方面的降雨特征距离:降雨要素距离、降雨中心距离、降雨总量距离。同时为了更好综合特征距离,采用主成分分析方法进行距离融合计算权重,得出最终的距离,并根据计算结果进行相似度排序。【结果】通过对33号和120号两场降雨的比较,从降雨量分布图、降雨中心范围图及降雨特征要素的直观对比,展示了较高的相似度,经过计算的综合相似度为78.46%。【结论】结果表明:该方法综合考虑了降雨的强度、空间范围和降雨总量等方面的差异,能够提供准确可靠的场次降雨相似性分析结果,并为城市洪涝预警和灾害防治提供有益工具。 展开更多
关键词 多距离融合 场次降雨 降雨特征 相似性分析 主成分分析
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