大粗糙单元对坡面流水动力学特性的影响

通过室内定床冲刷试验,选用砂布床面模拟土壤下垫面,选用砂布+塑料半球体(直径为40mm)床面模拟大粗糙单元下垫面,在较大流量(2.81~84.43L/min)、坡度(2°~10°)范围内,系统研究了大粗糙单元对坡面流水动力学特性的影响。结果表明:(1)大粗糙单元床面的平均流速、平均水深和弗劳德数与流量之间均呈幂函数正相关关系;平均流速和弗劳德数与坡度之间均呈幂函数正相关关系,而平均水深与坡度之间呈幂函数负相关关系;阻力系数随雷诺数的增大而逐渐减小。(2)大粗糙单元增加了坡面流阻力,延缓了坡面流流速,雍高了坡面流水深,并使得水流流型由急流趋向缓流发展。(3)坡面流绕流现象明显,大粗糙单元周围水深的大小为迎水深(h_1)>侧水深(h_2)>背水深(h_3),在较小坡度下(2°和4°),h_1-h_3随流量的增大先增大后趋于稳定,在较大坡度下(6°,8°和10°),h_1-h_3随流量的增大先增大后减小。(4)坡面流阻力由颗粒阻力和绕流阻力组成,绕流阻力占总阻力的29%~77%,绕流阻力随流量的增加而减小。研究结果可为坡面土壤侵蚀物理模型的构建提供一定理论依据。

北京山区侧柏生态系统各组分夜间δ13C变化特征和对环境因子的响应

采用同位素光谱测定仪对北京山区侧柏人工林生长旺盛期夜间CO2浓度和δ^13 C进行原位观测。分析侧柏林生态系统不同组分夜间呼吸δ^13 C的差异,探究其对环境因子的响应。结果表明:在使用Keeling plot法拟合侧柏林7—9月夜间呼吸作用释放的δ^13 C时,利用大气稳定度作为筛选条件后,拟合精度从0.43增大到0.82,误差从0.54‰~0.99‰下降到0.50‰~0.82‰。δ^13 C变化范围为(-28.76±0.51)‰^(-25.18‰±0.59)‰,呈现先增大后减小的趋势;地上侧柏枝条δ^13 C地上变化范围(-33.16±1.08)‰^(-26.82±0.18)‰,呈增加趋势,在7月底达到最大值,9月变化趋于平稳;地下土壤δ^13 C地下变化范围(-28.55±0.17)‰^(-21.39±0.37)‰,呈增加趋势,7月底达到最大值,变化波动最大,9月变化趋于平稳,各月δ^13 C与时间呈二次函数关系;在生长旺盛期夜间土壤呼吸通量占生态系统呼吸通量的54.77%,δ^13 C地下比δ^13 C地上高2.06‰~7.03‰;逐步回归分析表明,夜间呼吸δ^13 C受大气湿度影响最显著,大气湿度对各组分碳同位素值变化的贡献率均在60%以上。δ^13 C地下不受土壤温度的影响,δ^13 C地上除大气湿度外,大气温度、土壤温湿度对其影响较为均衡。通过对夜间呼吸δ^13 C的研究,可以更全面地评估北京山区森林生态系统碳平衡,为区域森林生态系统经营提供科学依据。

北京山区侧柏林蒸散拆分研究

以北京山区广泛分布的侧柏林为研究对象,分别采用水文学实测法(树干液流计结合大型蒸渗仪)和稳定同位素法对林分蒸散量进行定量拆分研究。结果表明:(1)在日尺度上,该林分的蒸散量和蒸腾量均显现为"单峰"型的变化曲线。林分总的蒸散量和蒸腾量均在正午前后达到最大值,分别为1.27,1.13 mm/h;(2)实测法和稳定同位素法对侧柏林蒸腾量占总蒸散量的计算结果分别为80.21%～89.63%和79.10%～98.71%。相比水文学实测法,稳定同位素法在小时尺度上误差为(3.97±3.53)%,而在日尺度上误差为(1.89±0.67)%。该林分蒸散主要来自于植被蒸腾,林木蒸腾耗水远大于土壤蒸发耗水。

变电站污水治理调查评价与研究

为探究变电站污水治理设施实际管理运行效果及优化变电站污水处理设计,对青海省不同地区共16个变电站污水治理现状进行调查研究、污水取样分析并采用单因子标准指数法进行评价。结果显示变电站污水产生量最高为0.67m^(3)/d,水环境管理重点应为生活污水;变电站污水处理设施拥有率为81.2%,但30.8%处理设施运转异常且缺乏有效的质量管控。研究表明变电站污水水质总体呈弱碱性,61.5%的污水经处理后呈不同程度超标,首要超标因子为氨氮、总磷和生化需氧量,超标倍数分别为0.27~10.33、0.86~10.20、0.62~6.65,超标率均为38.5%;其次为化学需氧量,超标倍数为1.47~2.04,超标率为23.1%;再次为悬浮物,超标倍数为0.83,超标率为7.7%。变电站污水处理设施拥有率较高但实际运行效果较差,应进一步加强运维管理和质量管控措施;从方式选择、措施设置等方面提出优化设计、提高建设质量、加强运维管控等全过程管控建议。以期为输变电工程环保工作的不断完善提供基础性的事实依据。

北京山区侧柏人工林水分利用效率及其影响因素

水分利用效率(WUE)是衡量植物抗旱性的一个重要指标,研究其动态变化及其影响因素能为北京山区植被建设提供参考.本研究基于稳定碳同位素技术,通过测定北京山区侧柏人工林在生长季的水分利用效率,探究气象因子、土壤因子和大气CO_2浓度对侧柏短期WUE的影响.结果表明:1)侧柏生长季内的短期WUE呈现先降低后增加的变化特征,7月侧柏的短期WUE最低(2.69 mmol·mol^(-1)),10月侧柏的短期WUE最高(13.88 mmol·mol^(-1)).2)叶内外水汽压差(VPD)、大气温度(T_a)、土壤湿度(M_s)、空气相对湿度(RH)和大气CO_2浓度(C_a)是植物WUE的影响因素,5个影响因素对侧柏短期WUE变化的累计解释率达89.7%;太阳辐射(R_a)和风速(W_s)与侧柏短期WUE没有显著关系.3)VPD和T_a是影响侧柏短期WUE的主要因素,两者组成的主成分可以解释53.9%的侧柏短期WUE变化,其中VPD对侧柏短期WUE的影响高于T_a;M_s和RH是影响侧柏短期WUE的次要因素,两者组成的主成分可以解释25.4%的侧柏短期WUE变化,其中M_s对植物短期WUE的影响高于RH;C_a对侧柏短期WUE的影响较小,主要由C_a和T_a组成的主成分可以解释10.3%的侧柏短期WUE变化.

北京山区不同植被类型的土壤呼吸特征及其温度敏感性

土壤呼吸作为陆地生态系统碳循环的重要组成部分,是生态系统碳循环研究中的热点问题.土壤呼吸温度敏感性(Q_(10))是估算土壤呼吸对全球变暖的反馈参数,研究不同植被类型的Q_(10)对评估森林生态系统碳收支具有重要意义.本研究以北京山区典型植被类型侧柏、油松和栓皮栎为研究对象,通过测定生长季内3种植被类型的土壤理化性质、土壤水热因素以及土壤呼吸速率(R_s)的变化,探究不同植被类型下的土壤呼吸特征及温度敏感性.结果表明:3种主要植被类型的R_s在生长季内与土壤温度、湿度的变化趋势相似,均呈现先升高后降低的单峰变化,R_s在4月初最低(0.45μmol·m^(-2)·s^(-1)),随后逐渐增大,在7月初达到峰值(3.95μmol·m^(-2)·s^(-1)),然后逐渐降低,3种植被类型的R_s和Q_(10)值均存在显著差异.土壤温度和湿度是土壤呼吸的重要影响因素,两者与R_s拟合的回归模型可以解析土壤呼吸速率48.1%～56.7%的变化.北京山区的Q_(10)值在2.05～3.19,在同一植被类型下,Q_(10)值与土壤有机碳含量呈显著负相关(R^2>0.9),植被类型、海拔和土壤有机碳含量是造成不同植被类型Q_(10)值差异的重要原因.