旱涝急转天气土壤湿度和地表径流变化特征研究

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1、旱涝急转天气土壤湿度和地表径流变化特征研究　　[摘要]分析旱涝急转天气背景下，在后期发生强降水，出现旱涝急转时，各层土壤湿度变化特征，与正常年份相比，各层土壤湿度不易出现饱和，降水后地表径流与降水前的土壤湿度呈正相关，干旱使土壤湿度偏低，强降水形成的地表径流也偏低，水土流失速率降低，山洪泥石流等地质灾害较不易发生。[关键词]旱涝急转土壤湿度地表径流变化特征[中图分类号]p4[文献标识码]A[文章编号]1003-1650（2013）06-0228-02“旱涝急转”是指前期持续偏旱，接着因一场暴雨以上的强降水或雨量较大的连阴雨致使

2、迅速转旱为涝的天气过程。王胜[1]等给出如下流域“旱涝急转”标准：旱：前期降水持续偏少，紧接着连续两旬以上（包括两旬）全流域内半数以上台站降水距平百分率偏少50%以上。涝：旱后出现第一场大范围暴雨，之后持续出现多次较强降水过程，导致全流域半数以上台站降水距平百分率偏多50%7以上。同时满足以上条件则称之为旱涝急转[2]。2011年6月份之前，长江中下游地区发生了近60年来最严重的冬春持续干旱天气，6月中旬，在久旱之后，接连4轮强降水过程的降水量为近60年历史同期最多，长江中下游地区旱涝急转，这一地区遭受严重暴雨洪涝灾害。旱涝急

3、转使干旱土壤墒情迅速上升，土壤相对湿度急剧增加，部分农作物遭受渍害，对于农作物遭受渍害情况，这里不作分析。本文在此主要研究不同深度的土壤相对湿度在旱涝急转天气背景下的具体变化特征。一、资料与处理麻城位于湖北北省东北部，大别山南麓，东经114°40′～115°28′，北纬30°52′～31°36’。本文选取资料来源于麻城市国家农业气象观测站，资料长度为4年（2008年～2011年）。土壤相对湿度选取每年4～6月份资料，其中，逢8日观测值为的固定观测地段（植被为杂草）和作物观测地段分别按各层进行合并统计平均，逢3日的土壤相对湿度为

4、固定地段观测值。固定地段在大气观测场旁10m，作物观测地段距观测场3km，前期（5月28日前）作物为小麦，后期（5月28日后）作物为棉花。地表径流资料来源于麻城市浮桥河水库。浮桥河水库位于麻城市以西，距麻城市13km。浮桥河水库来水量主要来自地表径流，本文用水库库容增加量（降水后最大库容与降水前最低库容之差）来表示流域内地表径流。二、结果和分析1.旱涝急转天气背景及降水特点7从2011年1月～4月，降水量仅45.0mm，比历年同期少244.3mm，少84%，干旱不断升级，到5月底，累计降水量仅81.4mm，比历年同期少360.

5、8mm，少82%，部分农作物受灾严重而减产。从6月10日开始，出现4次大到暴雨，6月17～18日降大暴雨，麻城过程降水量183.6mm，过程降水量最大出现在白果站，为246.7mm。6月份麻城降水量达390.6mm，比历年同期多216.2mm，多124%。浮桥河水库流域面积内的降水量分布为：东部降水量大于西部，南部降水量大于北部，降水量自东南方向向西北方向减少。2.土壤湿度变化特征土壤湿度变化主要与降水多少有关[4]，春季取土日前有雨和无雨时总体情况是气象观测场的土湿高于农田，在夏季，固定地段与农田各层土湿为高度正相关[5，6

6、]。通过对麻城国家农业气象观测站固定地段和作物观测地段土壤湿度变化分析，2008～2010年4～6月，汛前固定地段各层土湿高于农田土湿，入汛后固定地段各层土湿低于农田土湿。而在2011年4～6月，汛前固定地段土壤湿度各层均低于农田土壤湿度，这反映出偏旱情况下各类农田耕作活动能使土壤有一定的保墒效果，而偏涝时各类农田耕作措施能使土壤湿度有一定程度降低。将27011年度与前3年各层土壤湿度平均值进行比较，2011年6月18日以前，固定地段和作物各层土湿均明显低于2008～2010年平均，5月8日达最低水平，并出现5～10cm干土层

7、。2008年～2010年4～6月，各层土壤相对湿度均处于较高值，当遇强降水后，就会出现不同层次土壤湿度过饱和现象（土壤含水量≥田间持水量，土壤相对湿度≥100%），而在2011年即使在6月18日大暴雨后，0～50cm土湿没有出现饱和或过饱和土层（见表1）。由此可以看出，前期干旱较严重时出现旱涝急转天气过程后，各层土壤相对湿度虽也有较大幅度上升，但不易使土壤湿度达到饱和或过饱和状态。三、旱涝急转天气背景地表径流变化原因分析1.公式推导地表径流受气候、降水、地形、地质、植被覆盖率、植被的类型等条件的综合影响。降水是形成地表径流的重

8、要前提，其强度和持续时间决定着地表径流的产生和径流量的大小，从而影响土壤储水量、地下水位变化。径流量的大小更多地受降水量和降水强度的共同影响，地表径流与降水前0～20cm的土壤水分呈明显正相关关系[7]。土壤吸收降水的能力除了与降水量和降水强度有关外，还与土壤容重（D）、土壤