H < 5mm 的降雨场次最多,达 675 次,占全年总降雨场次的 78. 76%,降雨量为 754. 18mm,占全年总降雨量的 15. 85%,没有出现泥沙; 5mm≤H < 10mm的降雨场次占全年的 9. 68%,降雨量占全年降雨的12. 35% ,泥沙量占 1. 86% ; 10mm≤H < 15mm 的降雨场次占 全 年 的 2. 56%,降 雨 量 占 全 年 降 雨 量 的5. 56% ,泥沙量占 3. 62% ; 15mm≤H < 25mm 的降雨场次占全年的 2. 68%,降雨量占全年降雨的 8. 94%,泥沙量占 5. 54%; 25mm≤H <50mm 降雨场次占全年4. 20% ,降 雨 量 占 全 年 的 27. 37% ,泥 沙 量 占12. 21% ; 50mm ≤ H < 100mm 的降雨场次占全年1. 63% ,降 雨 量 占 全 年 降 雨 20. 01% ,泥 沙 量 占34. 42% ; 100mm ≤ H < 150mm 的降雨场次占全年0. 46% ,降雨量占 9. 89% ,泥沙量占 42. 31% .可见降雨场次最多的等级是 H <5mm,降雨量最多的等级是 25mm≤ H < 50mm,产生泥沙量最多的等级是100mm≤H < 150mm.由此可见,大量泥沙的出现是在少数几场大降雨中产生的。由表 1 可知,三股水小流域的降雨多集中于 5 ~9 月,其中 5 ~7 月的降雨量较多。虽然从 4 月开始有大于 10mm 的降雨,但 1 ~3月降雨少,土壤干旱,所以 4 月的雨大部分只产生了渗流,还不足以形成径流,故 4 月产生的泥沙量相对较少,随着 5 月份降雨量的逐渐增加,土壤达到“蓄满产流”出现“超渗产流”,即地表径流开始发生,水土流失也随之出现,到 10 月份,尽管有大于 10mm 的降雨出现,但降雨量不断减少,不足以产生地表径流,故产生的泥沙量很少。
2. 1. 2 侵蚀性降雨标准区间值
降雨是引起水力侵蚀的主要动力,也是影响土壤侵蚀过程的最重要因素之一,但只有能导致土壤侵蚀的降雨才被称为侵蚀性降雨[12].侵蚀性降雨标准的确定不仅是降雨特性和土壤侵蚀关系研究的重要内容,对预测侵蚀性降雨、有效控制水土流失也具有重要意义。目前,一般以雨量、雨强作为侵蚀性降雨标准参数。如 Wischmeier 等将 12. 70mm 作为侵蚀性降雨的雨量标准[13],谢云等推荐的雨量标准为 12. 00mm[14],王万忠则提出分别以降雨量、平均雨强和瞬时雨率作为侵蚀性降雨标准[12].可见,不同地区的侵蚀性降雨标准相差很大,相同地区不同点的侵蚀性降雨标准也有差别,所以一个地区的侵蚀性降雨标准应是区间值,而喀斯特地区关于侵蚀性降雨标准区间值的研究还未见报道。本文分析了黔中西秀区三股水径流小区 4a 来所有降雨资料,通过表 1 可知,侵蚀性降雨场次最多的降雨等级为 25mm ≤ H < 50mm,占总侵蚀性降雨场次的36. 71% ,其次是 15mm≤H < 25mm,占总侵蚀性降雨场次的 24. 05%,泥沙量频率最高的降雨等级为100mm≤H < 150mm.但侵蚀性降雨和泥沙从 5mm≤H < 10mm 的降雨等级开始出现,所以研究区侵蚀性降雨标准临界值在 5mm≤H <10mm 之间。
2. 2 年内各季度间降雨特征分析
因径流小区 2009 年 5 月才正式开始监测数据,2010 年 1 ~ 3 月和 2011 年 1 ~ 2 月数据缺失,导致第一季度实有数据过少,为确保研究结果真实有效,没有将 2012 年第一季度的数据作为年均特征来分析。
从表 2 知,4a 中第二季度降雨量的极值都出现在25mm≤H < 50mm 的降雨等级中,2009 年第二季度从5mm≤H < 10mm 开始有侵蚀性降雨和泥沙产生,而2010 年、2011 年、2012 年的侵蚀性降雨和泥沙都从15mm≤H < 25mm 以后才开始出现。第三季度 2009年、2010 年的降雨量极值出现在 25mm≤H < 50mm的降雨等级中,2010 年、2012 年的降雨量极值出现在50mm≤H < 100mm 的降雨等级中,2009 年的泥沙极值出现在 15mm≤H <25mm 的降雨等级中,2010 年、2011 年、2012 年的泥沙极值出现在 50mm ≤ H <100mm 的降雨等级中。第四季度中 2009 年和 2012年降雨量均小于 15mm,2010 年和 2011 年降雨量呈双峰曲线,峰值在 5mm≤H < 10mm 和 25mm≤H <50mm 两个降雨等级,2009 年的雨量最大值降雨等级为≤5mm,2010、2011、2012 年的雨量最大值降雨等级均为 5mm≤H < 10mm,4a 都没有出现侵蚀性降雨和泥沙。
2. 3 年际间降雨特征分析
从 4a 各降雨等级的降雨量、侵蚀性降雨量、泥沙量趋势图( 图 1 ~4) 可知,随降雨等级的增加,降雨量呈双峰曲线,峰值均出现在 H < 5mm 和 25mm≤H <50mm; 泥沙量呈单峰曲线,峰值均出现在 50mm≤H< 100mm; 侵蚀性降雨从 10mm ≤ H < 15mm 开始出现,张岩[9]等认为黄土高原侵蚀性降雨的场雨量均值19. 17 ~ 25. 38mm,李林育[10]等认为川西紫色土区为11. 30mm ,郑海金[11]等认为赣北红壤区为 9. 97 ~11. 4mm,可见喀斯特地区侵蚀性降雨的场降雨量低于黄土高原地区,又略高于赣北红壤区和川西紫色土区。
3 结论与讨论
通过对西秀区三股水径流小区 2009 ~2012 年的降雨观测资料分析可知:①5 ~9 月的降雨量、降雨场次、泥沙量分别占全年的 83. 99%、59. 74%、99. 84%.②H <5mm 的降雨次数最多,占全年 78. 76% ,但降雨量只占全年的 15. 85%,没有出现泥沙; 5mm≤H< 10mm、10mm≤H < 15mm、15mm≤H < 25mm 三个降雨等级的降雨场次占全年的 14. 92%,降雨量占全年降雨的 26. 85%,泥沙量占 11. 02%; 25mm≤H <50mm 降雨场次占全年的 4. 20% ,但降雨量占全年的27. 37% ,泥沙量占 12. 21% ; 50mm ≤ H < 100mm、100mm≤H < 150mm 的降雨场次占全年 2. 09% ,降雨量占全年降雨 29. 90%,泥沙量占 76. 73%,可见三股水小流域的泥沙多出现在大于 50mm 的降雨中,防治水土流失应先考虑 50mm 以上的强降雨。③从年内各季度降雨特征来看,第二季度降雨量的极值都出现在 25mm≤H <50mm 的降雨等级中,侵蚀性降雨从 10mm≤H <15mm 开始出现; 第三季降雨量极值出现在 25mm ≤H < 50mm 和 50mm ≤H <100mm 的降雨等级中,侵蚀性降雨从 15mm ≤ H <25mm 开始出现; 泥沙量极值出现在 50mm ≤ H <100mm 的降雨等级中; 第四季度没有产生侵蚀性降雨。④从年际间的降雨量、侵蚀性降雨量、泥沙量曲线图来看,降雨量呈双峰曲线分布,峰值均出现在 H< 5mm 和 25mm≤H < 50mm; 侵蚀性降雨在 10mm≤H < 15mm 开始发生,泥沙量均呈单峰曲线分布,峰值均出现在 50mm≤H <100mm.⑤西秀区三股水小流域的侵蚀性降雨标准区间值为 5mm≤H <10mm.
参考文献
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