秦淮河流域典型排涝泵站前池水质与降雨特征响应关系

为分析排涝泵站前池水质与降雨特征的响应关系,对南京市城区秦淮河沿线2个排涝泵站前池水质以及降水量开展高频在线自动监测,结合回归树方法分析了不同降雨强度、前期干旱时间条件下排涝泵站前池水质变化规律,探讨了不同类型排涝泵站前池水质的主要影响因素。结果表明:晴雨天均有生活污水汇入的A泵站前池氨氮质量浓度在大雨强下降低,中雨强下先升高后降低,小雨强下平缓上升,A泵站前池污染物质量浓度主要受降雨强度和次降水量影响;主要接收降雨径流,雨量大时有生活污水溢流汇入的B泵站,前池污染物质量浓度在大雨强下先升高后逐渐降低,中雨强下降低,小雨强下变化不大,B泵站前池水质主要受次降水量、前期干旱时间和降雨强度影响;2个泵站前池COD_(Mn)质量浓度变化与降雨的响应规律相似,但更多受到与前期干旱时间关联的地表径流冲刷作用影响;连续降雨均导致泵站前池氨氮质量浓度和COD_(Mn)质量浓度波动变化较大,而前期干旱时间越长,降雨发生后泵站前池水质越差。

横坡垄作措施下层状棕壤的积水入渗特征及其模拟

横坡垄作系统中雨水/灌溉水易在垄沟低洼处积聚,诱发积水入渗,使入渗特性有别于传统耕作系统。基于横坡垄作垄沟内积水特征,采用室内土柱供水实验,以层状棕壤为研究对象,分析5个积水深度(2、4、6、8和12 cm)下入渗率、湿润锋运移动态变化,并利用修正的Gree n-Ampt模型对积水入渗过程进行模拟。结果表明:1)耕层阶段,入渗率呈急剧下降后趋于稳定趋势;过渡阶段,入渗率稳定一定时段后逐渐降低;犁底层阶段,入渗率趋于稳定;2)积水深度的增加均促进湿润锋的运移,但未改变湿润锋运移过程;3)初始入渗率、稳定入渗率、平均入渗率、累积入渗量等入渗参数均随积水深度增加呈幂函数增大,其中积水深度12、8、6和4 cm下的平均入渗率较积水深度2 cm分别增加120.5%、65.4%、39.4%和29.9%;4)在解析积水深度(h)与饱和导水率(K_(s)(h))间呈线性正相关关系基础上(K_(s)(h)=0.092h+0.76),结合湿润锋处土壤吸力(25.61 cm),构建模拟积水入渗过程的修正Green-Ampt模型。积水深度的增加加快土壤水分入渗,可利用修正Green-Ampt模型对积水入渗过程进行模拟。研究结果可为横坡垄作措施下水分高效利用、水资源调控提供科学依据。

红壤积水入渗及土壤水分再分布规律室内模拟试验研究

利用室内模拟土柱试验研究了红壤积水入渗及土壤水分再分布规律。结果表明:入渗过程中湿润锋距离、累积入渗量与时间的平方根呈线性关系,湿润锋运移速率与时间呈乘幂关系,而入渗率与时间平方根的倒数呈线性关系;再分布过程中,在隔绝蒸发条件下,土壤含水量随土层深度的增加而下降,同一深度土层含水量则随时间推移而下降。无论在隔绝蒸发还是在自然蒸发条件下,短期内土壤水吸力有随土层深度的增加呈先下降后升高的趋势,而同一深度土层水吸力则随时间的推移而升高;土壤初始含水量对水分的入渗及再分布有较大影响,初始含水量较低时,水分入渗较快,而水分再分布则较慢。

基于指数型的浅层滑坡非积水降雨入渗模型研究

降雨诱发浅层滑坡稳定性评价的前提是计算边坡的湿润锋深度,目前较为常用的计算方法是基于改进的Mein-Larson降雨入渗模型,但该模型假定斜坡土体初始含水率均匀分布,实际上斜坡土体初始含水率分布是不均匀的,其表现出越靠近地下水位土体含水率越高的规律。为了体现这一实际情况,提出一种指数型的土体初始含水率分布函数,对传统的非积水降雨入渗模型进行了改进,并通过有限元数值分析对土体初始含水率分布函数和改进的模型进行了验证。结果表明:模型计算解与数值解较为接近,说明改进的非积水降雨入渗模型具有一定的适用性。

积水动边界条件下滴灌土壤水分入渗研究(Ⅰ)——室内试验

为更好地指导滴灌工程实践,针对滴灌土壤表面积水的现象,系统研究了滴灌积水动边界条件下土壤水分入渗规律。通过室内试验,专门对积水条件下不同滴灌流量的滴灌湿润体、土壤水分入渗湿润锋和地表积水范围进行了试验分析,结果表明:积水动边界条件下,滴灌湿润体在灌水后很长一段时间内表现为一平卧的半椭球体。无论是水平湿润锋、垂直湿润锋以及湿润比,还是地表积水范围,都与入渗时间符合较好的幂函数关系。另外,无论滴头流量大小,湿润比随着灌水历时的增加都逐渐变小,但均大于1。滴头流量对地表积水范围的影响很大,地表积水稳定范围及其达到稳定的时间都随滴头流量的增加而增大。同时,地表积水稳定范围与滴头流量也能符合较好的幂函数关系。

改善泵站前池运行工况的措施

针对泵站运行中前池存在水流紊乱以及泥沙淤积等主要工程问题,提出:根据水源水位变幅大小,合理选取扩散角和底坡是前池设计中的关键环节。介绍了聊城市泵站建设及改造中对不同情况采用的改善前池工作条件的工程措施。实践证明:在扩散型前池中建成倒坡池底;泵站若是侧向引水或部分机组运行,设置纵向导流墙;如果引水渠渠底与进水池池底高程相差较大且前池又较短,在池底斜坡上修建横坎,都是改善池中水流扩散和减少泥沙淤积的有效办法。

前池雨水花园系统对工业区雨水净化效果研究

针对现有城市工业区建筑屋面雨水径流污染的现状,设计了一种前池雨水花园系统,并进行了人工降雨模式下的污染物去除效果实验研究。结果表明,在降雨条件为重现期一年,降雨历时为60 min下,系统对径流中COD、SS、TN、TP、Cu、Zn、Pb、Cd和石油类的去除主要靠植物渗滤吸收和土壤颗粒吸附等过程,平均去除率分别为65.40%,93.09%,56.20%,72.55%,98.03%,92.83%,86.05%,82.50%,83.24%;前池部分利用重力沉降作用对污染物进行初期去除,尤其是对SS和石油类污染物的去除率高达50%以上,对去除效果不稳定的Cu也有良好的去除效果。因此,在雨水花园系统中增设前池,能显著提高对雨水的净化能力。

前池雨水花园系统径流水量控制性能试验研究

针对现有城市工业区建筑物屋面雨水径流的特点,在原有雨水花园基础上增设蓄存功能,提出了一种前池雨水花园系统,并模拟了降雨量下(降雨条件为重现期0.5、1、2年,降雨历时为30、60、120 min)的径流水量控制试验。结果表明,前池雨水花园系统对径流的削减可达到1/2以上,甚至可全部削减,且蓄水高度、各部分水量分配及流量曲线等均与重现期和降雨历时相关。与常规雨水花园系统进行对比试验发现,前池雨水花园系统的径流总量削减率更高,且其溢流时间点和出流时间点均延迟约34 min,而溢流峰值与出流持续时间却分别缩短了24、40 min。因此,在雨水花园系统中增设前池能显著提高其对雨水的管控能力。

一维积水入渗水分运移动态监测新技术

水在土壤中入渗时湿润锋前后含水量、吸力等物理量变化剧烈,精准监测土壤内部湿润锋动态变化比较困难.本文选用微型数字温湿度传感器(SHT30),利用湿度传感器对水分的高灵敏性,监测了一维土柱积水入渗时湿度剖面的动态变化,对比分析了湿润锋及水分运移过程.通过3种不同干密度土柱的一维积水入渗试验,在土柱中心位置不同高度处由上至下布设湿度传感器,外部布置相机拍摄土柱边界湿润锋推进过程,结合有限元数值模拟,揭示了土柱中水分入渗规律.结果表明:湿度传感器能及时准确捕捉吸湿路径下湿润锋;土柱的干密度越大,同一深度湿度骤升得越晚,表明入渗速率随干密度的增大而减小;对比外部拍摄的湿润锋和内部监测的湿润锋,发现拍摄边界湿润锋略晚于内部,随着土柱干密度增大,两者差距缩小;Shahabi渗透系数经验公式比Kozeny-Carman公式更接近实测饱和渗透系数,SEEP/W有限元模拟湿润锋推进过程与实测结果吻合良好.

湖南农业大学天鹅湖景观提质改造设计研究

景观水体水质的优劣直接影响着涉水景观设计的成败。湖南农业大学校园东南侧的景观湖——天鹅湖是一处封闭型的景观水体,水质问题长期存在。通过对校园内多处景观水体为期1年的水质对比监测,梳理出影响水体水质的重要景观因素:驳岸处理方式的异同、汇水区内前置过虑沟的设计与否、有无水生植物带来的营养转移。在实测地形的基础上,分别针对天鹅湖的现在驳岸、场地竖向、水生植物配置等方面进行改造设计研究,旨在对天鹅湖景观水体进行提升的同时,打造一处供师生娱乐休闲的亲水开放空间。

运用海绵城市理念设计南昌市杨家湖水渠工程

南昌市杨家湖水渠是以雨水下渗、滞留、调蓄及超标暴雨排泄等多功能为一体的水渠。通过设置前置塘、卵石笼侧向拦水和渗透、高渗透性的下渗层、盲沟、高低起伏的渠底,带格栅进出水口的管道连接等方式,实现区域雨水的"渗、蓄、滞、净、用、排",提升区域的排涝能力;同时净化初期雨水。经实践运行,效果良好。

引黄工程总干三级泵站侧向进水前池水工模型试验研究

介绍了通过水工模型试验提出的引黄入晋工程总干三级泵站侧向进水前池的优化体型及为调整水流结构而采取的整流板等工程措施 ,这些措施使泵站进水前池中水流流态平稳 ,流速分布均匀 ,避免了在各种工况下前池中产生螺旋流及水面串通漏斗漩涡 ,能保证水泵安全、正常。

典型土壤积水入渗过程及其影响因素分析

典型土壤受侵蚀或雨水冲刷等危害,导致土壤养分流失,因此研究典型土壤积水入渗过程以指导农业生产十分必要。以黑龙江黑土和陕西杨凌黄土为研究对象,在室内将土壤填入土柱中,开展不同温度、水头高度和土质组合条件下典型土壤积水入渗过程试验,研究了黑土及黄土区土壤积水的入渗机理及其影响因素。结果表明:在相同土质和水头高度条件下,高温环境土壤湿润锋的运移距离大于低温环境;在相同土质和温度条件下,水头高度与土壤湿润锋运移距离密切相关,高水头的土壤湿润锋运移距离大于低水头;在相同温度和水头高度条件下,试验过程中陕西杨凌黄土的入渗距离和入渗速率均大于黑龙江黑土,而当两者都达到完全浸润时,黑龙江黑土的入渗距离大于杨凌黄土;土壤在积水条件下,土壤湿润锋的运移距离与时长近似呈幂函数关系,这本质上取决于土壤结构和成分。土壤积水入渗过程研究对农业水资源利用与可持续发展具有重要意义。