次降雨时空分布对流域产流产沙的影响

Effects of the spatio-temporal pattern of single storm on the runoff and sediment yield at watershed scale

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摘要降雨时空变异性对流域产流产沙过程具有重要影响.选取数据完整性较好、分辨率较高的美国俄克拉荷马州柯尔堡(Fort Cobb)流域为研究对象,基于高时空分辨率次降雨空间分布及移动特征的量化分析,探究降雨雨型、降雨强度、时空变异等对流域产流产沙过程的影响.结果表明:依据降雨特征(降雨量、降雨历时,30 min最大降雨强度)可将Fort Cobb流域的雨型划分为4类(A型、B型、C型和D型),其中,降雨量和30 min最大降雨强度较小的A型、B型降雨最为常见;C型降雨的30 min最大降雨强度最大,是造成该流域水土流失的主要类型.对于4种雨型,流域产流量与降雨量,产沙量与次降雨侵蚀力皆呈显著正相关关系(P＜0.05);单位降雨量导致的流域产流量表现为C型＞A型＞D型＞B型;相同次降雨侵蚀力条件下,不同雨型导致的流域产沙量则表现为D型＞B型＞A型＞C型.流域降雨量空间分布呈现由东南向西北减少的趋势,集中分布在流域东部的降雨量占总降雨量38.96％.降雨移动特征分析表明,流域内向下游移动和顺时针移动的降雨场次最多,发生频次为51.16％,2类降雨量占总量的57.94％,其导致的流域产流量占总量的81.61％,产沙量占总量的84.84％.降雨过程相似时,次降雨移动特征对流域产流产沙作用存在明显差异.降雨由上游至下游移动,流域水文响应速度慢,流量、含沙量峰值高;而降雨由下游至上游移动,流域水文响应速度快,且流量、含沙量峰值较低.