含沙量对高陡边坡径流水动力学特性的影响

[目的]揭示含沙量对高陡边坡水动力学特性的影响,为高陡边坡土壤侵蚀机理模型精度的提升提供理论支撑。[方法]设定3个含沙梯度(0,4%,8%)和3个放水梯度(12,16,20 L/min),在36°坡面进行野外径流冲刷试验。[结果]随着放水流量的增大,平均流速随着含沙量增加而减小的趋势较小,雷诺数Re随着含沙量增加而减小的趋势较明显;当放水流量为16,20 L/min时,随着含沙量的增加,坡面流态均由紊流向过渡流发展;弗汝德数Fr随着含沙量的增加而增大,且均大于1,坡面径流流态属于急流。阻力系数f与雷诺数Re呈极显著幂函数关系(p<0.01),随着含沙量的增加,雷诺数Re对阻力系数f的影响逐渐减弱。含沙量与平均流速、雷诺数、阻力系数、水流剪切力和水流功率呈极显著负相关关系(p<0.01),相关系数绝对值大小顺序为R(Re)>R(ω)>R(τ)>R(ν)>R(f),雷诺数Re是描述水动力学参数与含沙量关系的最佳参数,含沙量与弗汝德数Fr关系不显著,与雷诺数、水流功率、水流剪切力以及流速间的关系可用二元线性函数表示。[结论]含沙量对高陡边坡水动力学特性具有较大影响,未来应增加坡长、坡度、流体性质等变量进一步研究含沙量与坡面水动力学参数之间的关系,为高陡边坡土壤侵蚀机理模型的建立奠定理论基础。

陕西省咸阳市涝池污染特征和水质现状

[目的]针对涝池近年来出现的水体富营养化现状,明确涝池污染特征和水质现状,为涝池水体净化研究和水环境保护提供科学依据。[方法]选取陕西省咸阳市14个具有代表性的涝池,从涝池的面积、深度、蓄水状况、主体功能等方面出发,测定其水体PH,DO,TN,NH^(+)_(4)-N,NO^(-)_(3)-N,TP,PO^(3-)_(4)-P的浓度,应用标准指数法和综合污染指数法综合分析涝池水质状况。[结果]①调查区域的涝池水体污染与涝池管护缺失导致的外源污染严重和乡村居民农业生产活动造成的农业面源污染有关。②大部分涝池水质处于严重污染状态,无法满足农业用水及一般景观的用水标准,其中,磷类营养盐是水体污染的主要因子。[结论]涝池水体污染具有农村生活污水的典型特点,应根据水体污染特点有针对性地选择适宜乡村环境的治理方式。

工程堆积体坡面侵蚀泥沙分选特性与运移机制研究

为揭示工程堆积体陡坡坡面在径流驱动下侵蚀泥沙颗粒分选特征及搬运机制,设计了3种上方来水流量(10,20,30 L/min)下的野外模拟径流冲刷试验,对杨凌弃土工程堆积体陡坡坡面(32°)侵蚀泥沙的颗粒分布特征进行分析。结果表明:侵蚀泥沙(分散前)中黏粒、细粉粒较原始土壤明显增加,易产生侵蚀;径流对团粒破碎作用影响侵蚀泥沙黏粒含量,当径流功率<1.71 N/(m·s)时,黏粒含量与径流功率呈负相关,>3.89 N/(m·s)时则呈正相关;侵蚀泥沙中细粉粒、粗粉粒主要以单粒的形式搬运,而黏粒以及砂粒多以团粒的形式搬运;侵蚀泥沙中黏粒表现为富集,砂粒表现为贫化;泥沙颗粒粒径决定其主要搬运形式,<0.11 mm的泥沙颗粒以悬移/跃移搬运为主,>0.11 mm的泥沙颗粒以滚动搬运为主;滚动搬运的贡献率随径流搬运能力的增强呈先增大后减小。研究结果将有助于揭示工程堆积体坡面水蚀过程机理,为提高工程堆积体陡坡坡面水蚀模型预测精度提供科学依据。

水生蔬菜对不同程度富营养化涝池水体的净化作用——以菠菜和水芹为例

[目的]研究水生蔬菜对富营养化涝池水体的净化效果,为水生蔬菜等经济植物应用于西北农村地区富营养化封闭水体的生态修复提供新的思路和理论参考。[方法]以菠菜(Spinacia oleracea)和水芹(Oenanthe javanica)为试验材料,采用浮床栽培的方式,探讨水生蔬菜对3种不同程度富营养化涝池水体中的氮(N)、磷(P)的净化效果。[结果]①2种蔬菜修复富营养化涝池水体过程中各项N,P指标明显下降,试验结束后模拟涝池水体已基本上达到或优于地表水水质标准的Ⅴ类水标准,净化后的水体已经达到国家标准。②菠菜和水芹对水体中NH4^(+)-N,NO3^(-)-N,PO4^(3-)-P的平均去除率分别为94.37%,96.66%,88.95%和97.27%,94.64%,83.48%,显著高于对照(p<0.05),对以上营养元素表现出良好的吸收效率,表明2种蔬菜可以高效净化富营养化涝池水体。③2种蔬菜对TN的去除率和日均去除速率随水体中TN浓度升高而上升,去除率和日均去除速率均为:菠菜<水芹;随TP浓度升高,菠菜对TP去除率降低,水芹对TP去除率升高,去除率和日均去除速率为:菠菜>水芹,说明水芹更适宜含高浓度N的富营养化涝池水体,菠菜更适用于含高浓度P的富营养化涝池水体。[结论]试验条件下,菠菜和水芹对3种程度富营养化水体中TN,TP的净化效果良好,2种蔬菜的吸收对水体净化起着重要作用。