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。     

基于降雨类型直方图分析的降雨站点相似性研究

为研究降雨观测站点间的相似性,提出了基于单场降雨类型直方图分析的降雨站点相似性比较模型。首先提取降雨时间序列中的雨量项,经过数据预处理,选择和提取单场降雨特征,并将这些特征统计量进行数据标准化处理;采用基于Davies-Bouldin指数聚类有效性指数的K-means方法进行聚类,最后对聚类结果进行基于单场降雨的降雨类型直方图相似性分析。实验结果符合相关区域的站点相似性实际情况,表明该相似性模型是可靠的,具有较好的应用价值。     

JDZ02-1型翻斗式雨量计比测试验分析

水文自动测报技术装备和系统,JDZ02-1型翻斗式雨量计和传统虹吸式雨量计相比具有自动化程度高、操作简单且传输方便节省人力。通过对癿藏水文站两种仪器同步实测降雨资料比测分析得出:虹吸式雨量计与JDZ02-1型翻斗式雨量计所观测数据两个系列相关程度高,经分析误差符合翻斗雨量计使用要求。JDZ02-1型翻斗式雨量计可代替虹吸式雨量计广泛使用。     

辽阳地区多年降雨特性的分析

在《辽阳市水资源评价》编写的基础上,利用等值线法对辽阳地区1956~2000年降水资料进行分析,深入研究辽阳地区多年降雨特性,系统分析降雨量时空分布、降雨量特征和变化趋势。得出降水量稀少,且面上分布不均匀,东部山区降雨量偏大、西部沿河平原降雨量偏小;年际变化以2~3年为短周期,8~14年的长周期性变化,丰枯年差异较大;总体呈减少趋势,且有1956~1979年偏多、1980~2000年偏少之阶段性特点,但减小幅度很小。     

大小双翻斗组合式雨量计的研发与应用

受变化雨强影响,高分辨率翻斗式雨量计有较大的误差。为解决这个难题,研究人员提出了很多提高精度措施,然而,增加的组件会影响翻斗式雨量计的稳定性,致使故障率升高。在充分研究大、小翻斗式雨量计误差来源的基础上,研究开发出上小下大双层翻斗组合式雨量计,内置控制器实时监测大、小翻斗信号,再进行综合逻辑比较输出高精度校准雨量值。组合式雨量计灵敏度高、蒸发误差小、测量精度不受降雨强度影响,高分辨率与高精度有机融合。室内试验成果和野外比测结果表明,大小双翻斗组合式雨量计在监测0.01～4mm/min雨强降雨时,测量误差小于±2%。     

忻州市不同水文下垫面降雨径流关系特性分析

河川径流是降雨与水文下垫面共同作用的结果。但在同量级的降雨量和降雨强度下,不同的水文下垫面条件,其产流机理是截然不同的,甚至差异会很大。对山西省忻州市各类水文下垫面代表站降雨径流关系特性分析,最终得出不同水文下垫面具有不同降雨产流机理、年径流系数受到水文下垫面影响和同类水文下垫面植被影响年径流系数三个结论。     

降雨类型对浅层滑坡稳定性的影响

在降雨与浅层滑坡稳定性关系的研究中, 目前的研究往往忽略了降雨类型的影响.因此, 选取4种具有代表性的降雨类型: 均匀型、递增型、递减型以及峰值型为对象, 基于Rosso提出的降雨强度与地下水关系模型, 构建考虑降雨类型的浅层滑坡地下水位高度随降雨时间的变化关系, 研究不同降雨类型对浅层滑坡地下水位变化的影响.进而, 结合无限边坡理论, 建立浅层滑坡的稳定性计算模型, 研究不同降雨类型对浅层滑坡稳定性的影响.研究结果表明: 降雨类型对浅层滑坡稳定性的影响是明显的, 递增型降雨作用下的浅层滑坡安全系数最小, 其次是均匀型降雨, 再次是峰值型降雨, 最大的是递减型降雨; 同时在确定浅层滑坡临界降雨量和进行区域浅层滑坡易发性研究时降雨类型的影响不容忽视.      

多源降雨信息质量评估技术

多源降雨信息质量评估遇到的基本问题是各类降雨信息的空间特征不同,信息采集传输的时间频次不同和降雨真值不明。本文在地面站雨量为点降雨真值、经地面雨量站校正后的雷达观测产品反映了降雨真值的空间分布等假定基础上,提出了单点雨量、区域点雨量、面雨量、降雨空间分布和洪水预报系统产品等5个层次的多源降雨信息质量评估体系和技术。     

考虑降雨类型的基岩型浅层边坡稳定性分析方法

降雨是诱发滑坡尤其是浅层滑坡的主要因素,目前多数降雨作用下基岩型浅层边坡稳定性分析方法都是基于常降雨强度假设,忽略了降雨特性对该类边坡稳定性的影响。文章建立了常规型降雨强度-时间类型,通过控制参数统一均匀型降雨、递增型降雨、递减型降雨、峰值型降雨等类型。根据入渗理论和无限边坡模型,提出了考虑降雨类型的基岩型浅层边坡稳定性分析方法。通过编制MATLAB程序计算一边坡稳定性,结果表明:不同降雨类型对基岩型浅层边坡稳定性影响较大,具有明显的时效性。在实际边坡防治中,应考虑降雨特性对边坡稳定性的影响。     

不同降雨类型与库水位波动耦合作用下的土质滑坡稳定性分析

为研究不同类型降雨(平均型,前峰型,中峰型以及后峰型)联合库水位骤降情况下的滑坡失稳模式,根据非饱和渗流原理,利用加拿大著名岩土软件Geo-slope2012,针对某自拟滑坡体在库水位骤降联合降雨工况下进行了渗流特性以及稳定性分析,计算结果表明:库水位下降过程中滑坡体内部孔压存在一个"延迟"效应,监测点距离库岸越远,"延迟"效应越明显;库水位下降速率越大,最小稳定系数出现的时刻越早,最小稳定系数越小;不同降雨类型影响了孔压达到峰值的时间以及最小稳定系数的出现时间;不同降雨类型下最小稳定系数大小为前峰型>中峰型=平均型>后峰型;降雨发生在库水位下降不同时刻时影响了监测点孔压的瞬时变化;不同工况下滑坡失稳模式均为下部浅层滑坡首先失稳,然后深层滑坡失稳,而上部浅层滑坡较为稳定,不容易发生失稳。研究成果为认识不同降雨类型联合库水位骤降下滑坡失稳模式提供了参考。 更多还原     

Inconsistency in rainfall characteristics estimated from records of different rain gauges

The goal of this work is to assess the effect of utilizing different types of tipping bucket rain gauges in investigating rainfall characteristics. A dual tipping bucket (TB) rain gauge station is installed in the upper catchment of Numan basin in Saudi Arabia. The main difference between the two gauges is that the Hydrological Services (HS) gauge is equipped with a siphon tube which reduces undercatchment particularly during heavy rainfall. Records of both gauges for the period 2006 to 2013 are collected, analyzed, and compared, focusing on the characteristics of rainfall events as well as rainfall temporal variability. The HS gauge recorded higher values of total rainfall depth compared to the Texas Electronics (TEMM) gauge. For the individual storms as well as the 5-min rainfall, HS gauge also reported higher mean rainfall depths. Regarding temporal characteristics of reported rainfall, no significant variations are observed between the values of storm duration of the two gauges. The TEMM gauge has the advantage of recoding more storms with depth less than 1 mm. The current study suggests the use of a corrective factor for rainfall record of the TEMM gauge.     

Modeling the effect of uncertainties in rainfall characteristics on flash flood warning based on rainfall thresholds

Natural Hazards - This study proposes a risk assessment framework for quantifying the reliability of the rainfall threshold used in flash flood warning, which should be influenced by the...     

连续降雨下不同砾石含量工程堆积体土壤侵蚀

为探究砾石对工程堆积体土壤侵蚀的影响与其作用机制,通过室内模拟降雨研究了连续降雨下不同砾石含量的重壤质堆积体水蚀过程。结果表明:①堆积体砾石含量增加,坡面产流历时延长,产流率线性减小,土壤剥蚀率降低;②连续降雨下,堆积体所含砾石主要通过对坡面产流历时、坡面产流率、砾石覆盖率的多重影响发挥减沙作用,主成分回归方程可表达多个变量与平均土壤剥蚀率的关系;③一定砾石含量下,堆积体坡面砾石覆盖率随表土的剥离而增大,导致土壤剥蚀率呈指数函数递减趋势,并与累积土壤侵蚀总量存在较好的函数关系。工程堆积体所含砾石对土壤侵蚀程度的削减可为生产建设项目下垫面水土保持治理提供重要参考。     

基于COMSOL Multiphysics的非饱和裂隙土降雨入渗特性研究

基于COMSOL Multiphysics软件对非饱和裂隙土降雨入渗特性进行数值模拟研究。通过将裂隙和基质分别离散成有限单元,建立了能充分模拟土中裂隙流、基质流以及裂隙-基质流量交换的离散裂隙-孔隙介质模型。结合"空气单元"的概念,对裂隙土的上边界进行模拟。该方法不仅能描述降雨初期雨水沿裂隙优先入渗的现象,还能描述当降雨量大于裂隙土入渗量时雨水沿地表流走的现象。通过对地表以下2 m深度内低渗含裂隙土体进行模拟,分析了裂隙的几何特征、基质的水力特性、前期水分条件以及降雨强度对非饱和裂隙土降雨入渗过程的影响。结果表明,在非饱和裂隙土中,存在两个主要的渗流过程:一是水沿裂隙优先流动;二是水不断从裂隙吸入基质中,基质吸收水的作用抑制了裂隙中优势流的发展。与裂隙的几何特征相比,基质的水力特性对非饱和裂隙土渗流的影响较大。增大基质的饱和渗透系数可能使由裂隙流主导的渗流过程转变为由基质流主导的渗流过程,而基质的非饱和特性与裂隙土的初始含水率改变了土体的储水能力,从而加速或延缓了降雨入渗至某一深度的时间。降雨强度对土体入渗速率和入渗量均有影响,当超过裂隙土的入渗能力时,多余积水沿地表流走,断面入渗率随...     

基于HEC-HMS模型的不同雨型泥石流流量变化特征

为了探究不同雨型条件下泥石流流量变化特征,通过搜集汶川震区典型泥石流降雨数据,将其概化为三次峰值早到型、三次峰值型、三次峰值晚到型三种雨型。以HEC-HMS水文模型构建高家沟流域模型,在获得流域清水流量结果基础上采用雨洪修正法计算不同雨型下泥石流流量。结果表明三次峰值早到型、三次峰值型、三次峰值晚到型峰值清水流量分别为33.5,41.5,45.8 m3/s,泥石流峰值流量分别为166.83,206.67,228.08 m3/s,误差为-25.6%、-7.8%、1.7%;三种雨型下流量从上游至沟口以线性方式演变,且随降雨峰值推迟其演变速率不断增大,而增长幅度逐渐减小;泥石流暴发出现在峰值降雨前后,属于降雨激发型泥石流;三种雨型随降雨峰值推迟,流量增长阶段所需时间越长,分别为5.5,6,9 h,而衰退阶段所需时间越短,分别为14.5,8,2.5 h。研究表明该模型能为缺少降雨监测数据地区泥石流研究提供技术支持。     

基于《己酉被水纪闻》重建1849年上海梅雨期及其降水量

私人日记是重建历史时期高分辨率降水量序列的重要信息源.根据清代姚济所著的<己酉被水纪闻>中记录的上海(松江)1849年6月下旬至7月中旬逐日天气记录,辅以<清代长江流域西南国际河流洪涝档案史料>中的记载,确定了上海在大涝的1849年的入、出梅日期和梅雨期长度以及梅雨量,并重建了上海该年6月下旬、7月上旬、7月中旬以及整...     

Two types of multiple solutions for microseismic source location based on arrival-time-difference approach

The arrival-time-difference approach is the dominant source location approach used in the microseismic source location area. Multiple solutions problem is one of the major concerns in microseismic source location, which is closely related to the microseismic network. This paper categorizes the multiple solutions into two types based on the origin times when using the arrival-time-difference approach. Type I multiple solutions are those which have the same origin time; type II multiple solutions are those with different origin times. The sufficient and necessary conditions to produce type I multiple solutions are that all sensors are located in a straight line for two-dimensional cases and on a plane for three-dimensional cases. The sufficient and necessary conditions to produce type II multiple solutions are that all sensors are located on a hyperbola for two-dimensional cases and on a hyperboloid for three-dimensional cases. Furthermore, the proofs indicate that type I multiple solutions are preventable, while a microseismic network consisting of the minimum number of sensors can never be free of type II multiple solutions. It means, besides the minimum number of sensors, at least one more sensor which is not on this hyperbola or hyperboloid is needed to uniquely determine a source. The results from field tests and applications indicate that when the sensors of a network lie on a hyperbola, the type II multiple solutions may not be the necessary outcome under the influence of errors in real data. However, the accuracy of the microseismic source location is affected significantly by this kind of networks. The results also show that not only the multiple solutions problem can be avoided effectively, but more importantly, the accuracy of the source location will be greatly improved by the optimization of network based on the characteristics of the microseismic network and field conditions.     

基于数字图像相关法的两类岩石断裂特征研究

岩石破坏时的临界断裂特征,如过程区长度,裂缝口张开位移是运用断裂力学解决岩石断裂问题的关键所在。传统测量方法,如应变片、直线位移传感器无法获得岩石破坏时的全场变形,因此,也无法准确地获得上述断裂特征。数字图像相关法是一种光学的变形测量方法,其通过试样表面的数字图像采集及相关计算,能够获得岩石破裂过程各个阶段的高精度全场变形特征。利用该试验手段,对两类岩石,即相对较硬的大理岩和相对较软的黄砂岩开展了一系列半圆盘三点弯曲断裂试验并获得了岩石断裂时的临界变形场,对变形场进行分析,从而确定了两类岩石破坏时临界特征、过程区长度及裂缝口张开位移。结果表明,大理岩的断裂过程区长度明显小于黄砂岩的断裂过程区长度,峰值时黄砂岩COD的值均大于相同裂纹长度的大理岩,而较软岩的力学行为更容易受边界效应的影响。上述研究有助于进一步了解不同类型岩石的断裂发展过程并采用相应的方法来解决岩石破裂问题。     

A probabilistic model for evaluating the reliability of rainfall thresholds for shallow landslides based on uncertainties in rainfall characteristics and soil properties

Natural Hazards - This study aims to develop a probabilistic rainfall threshold estimation model for shallow landslides (PRTE_LS) in order to quantify its reliability while being affected by...