弃土坡面不同建植恢复方式的减流减沙效应

[目的]生产建设项目弃土场进行植被恢复后能够有效防治水土流失。探讨弃土场不同植被恢复方式的减流减沙效果,可以为弃土场后续治理与监管提供理论依据。[方法]选取皖西大别山区生产建设项目弃土,通过人工模拟降雨试验获得不同建植方式(撒播、条播、穴播)和植被恢复阶段(生长期、成熟期、枯萎期)的弃土坡面产流产沙特征,并利用累积距平等方法分析其规律和差异。[结果]相对裸坡,植被恢复可有效延缓初始产流时间,撒播种植的效果最为明显。不同建植方式均起到一定的减流减沙效应,坡面累积产流产沙量呈现出:撒播<条播<穴播<裸坡以及生长期<成熟期<枯萎期的规律;坡面产沙与产流过程存在差异性,减流效应弱于减沙效应。[结论]建植方式减流减沙效益表现为撒播优于条播,穴播最差。生长期减流减沙效益优于成熟期,枯萎期最差。撒播方式在生长期内呈现出最佳的减流减沙效益,减流率和减沙率分别达到49.6%,95.5%。

人工降雨条件下高速公路植被边坡模型水文效应测试

高速公路边坡防护常采用生态护坡方式,尤其以植被结合覆盖方式防护效果较好。为掌握高速公路边坡的水文效应,通过建立边坡试验模型,设置不同处理组合开展人工降雨,探讨不同覆盖物、不同生长期植被、不同降雨强度对边坡模型水文效应的影响,以便确定最佳的边坡植被防护体系参数。结果表明:在降雨强度为120 mm·h^(-1)时,覆盖椰丝草毯、秸秆纤维毯、草帘的边坡比裸土边坡的坡面径流量分别减少23.25%、15.66%、17.94%,而坡体水分渗透量分别增加了65.19%、48.10%、27.89%。在降雨强度为120 mm·h^(-1)时,不同生长期的植被边坡防护能力表现出明显的差异,其中4月生植被边坡模型的坡面径流量最小,坡体水分渗透量最大,抗雨水冲刷能力最强。降雨强度为60 mm·h^(-1)时,植被边坡并未产生坡面径流,植被发挥了很好的保护效果;随着降雨强度逐渐增大,裸土边坡和植被边坡的坡面产生径流时间和坡体水分渗出时间逐渐缩短,坡面径流量和泥沙占比均呈逐渐增大的变化趋势。综合而言,粉砂性高速公路边坡采用狗牙根(12 g·m^(-2))、紫穗槐(14 g·m^(-2))、胡枝子(10 g·m^(-2))种子混播后,覆盖椰丝草毯(300 g·m^(-2)),在正常管理养护条件下,待植物生长3个月后,坡面抗雨水冲刷能力显著增强,在降雨强度不超过120 mm·h^(-1)时,植被结合覆盖方式均表现出较好的防护效果。植物和覆盖物两者相互作用可以减弱雨水对于边坡的冲击强度,消减坡面径流量,同时植物根系有利于雨水渗透坡体,保持水土,涵养水源。

南昌市经开区不同功能区初期雨水径流污染特征研究

初期雨水径流会对城市自然水体造成污染。为提供南昌市经开区初期雨水处理基础资料,本文对该地区初期雨水SS、浊度、COD_(Cr)、TN、NH_(3)-N、TP等水质指标进行了监测,分析了南昌市经开区主干道路上3种不同功能区初期雨水径流的污染特征。结果表明:初期雨水污染程度受不同用地类型的影响,商业区初期雨水的污染程度最严重,公路次之,住宅区污染程度最轻;不同降雨事件和功能区污染物浓度随降雨历时增加而逐渐升高,后逐渐降低趋于稳定,降雨强度越大冲刷效应越明显;SS是污染物质的重要载体,SS与浊度、COD_(Cr)、TP有较高的相关性。

基于在线监测的雨水花园系统径流水量控制方法

目前常规的雨水花园系统主要通过搭建绿色屋顶等雨水滞留设施,实现对径流水量的控制,因其缺少对排水管道拓扑结构的分析步骤,导致径流控制效果不佳。针对这一问题,提出基于在线监测的雨水花园系统径流水量控制方法。使用传感设备实现对径流水量的实时监测,并增加蓄存功能;以监测结果为基础,对排水管道拓扑结构差异展开分析,并通过调整模拟降水量、调蓄容积等参数实现对径流水量的控制。结果表明:上述方法可以达成较高的地表径流衰减率,具备良好的径流水量调控能力。

聚丙烯酰胺(PAM)对黄土坡地降雨产流产沙过程的影响

从防治水土流失和提高降水资源利用率的角度出发 ,为使 PAM能在黄土地区广泛使用 ,该文通过室内人工模拟降雨和冲刷试验 ,研究了黄土坡地土壤表层施加 PAM对产流产沙过程的影响 ,分析了产流、径流累计量、泥沙累计量随时间的变化过程 ,建立了相应的相关关系。比较了不同 PAM用量的作用效果及不同土壤对 PAM施用效果的影响。试验结果表明 ,当坡度为 15°,雨强 1.2 m m / min,降雨历时为 30 min时 ,每平方米土壤表层施加 0 .8gPAM后的产流量减少 16 % ,产沙量不到 1kg,减沙率达 87.87% ;连续冲刷试验结果表明

鼎湖山森林地表水水质状况分析

对鼎湖山生物圈保护区内两溪流水源水质状况进行了调查 ,结果发现 :1鼎湖山地表水总体水质较好 ,符合地面水环境质量标准的 类水源水质标准。区内水体受污染程度低 ,绝大多数指标均符合饮用水卫生标准。 2水体 p H值较低 ,A l含量较高 ,总有机碳测定表现出整个水体受到一定程度的有机污染。水体中有害金属 Mn和 Pb含量略高 ,但都远低于饮用水卫生标准。 3对地表水来源过程环节的水化学分析比较表明 :大气降水、穿透水、土壤溶液 ( 30 cm层和 80 cm层 )和地表水水样的 p H值呈现“M”形变化。酸雨和土壤表层酸化是该区地表水 p H值偏低的主要原因。地表水和 30 cm土壤溶液中的 A l浓度分别是大气降水的 5倍和 8倍 ,地表水中的 Al主要来源于酸雨对土壤的淋溶。地表水中的 Na主要来源于大气降水。大气降水 Pb浓度是地表水的 17倍 ,林冠吸收富集和土壤固定吸附使地表水中的 Pb大幅度降低。穿透水和土壤溶液中的 Mn、K、Ca、Mg、Sr比大气降水和地表水浓度高 ,反映了元素被酸雨淋溶、活化和被植物、土壤吸收吸附的过程。从长远看 ,尽管在森林保存完好的地区 ,区域环境的恶化及酸雨对地表水水质的影响仍不容忽视。

广州城市道路雨水径流的水质特征

城市道路雨水径流中富含交通活动所产生的大量石油类、悬浮固体和重金属等污染物,能够对受纳水体的水质造成明显的破坏并影响水生生态。对广州市内道路某路段发生的七场路面雨水径流进行了降雨量、径流量的同步监测和径流样品的水质分析,结果表明,广州城市道路雨水径流中营养盐的含量较低,但COD值较高,且可生化性差,石油类和重金属的含量也较高。其中石油类、COD、悬浮固体和重金属Pb的污染水平虽然与国内其他城市的研究结果在同一范围,但都高于国外发达国家的研究结果,反映出我国在道路路面环境维护和管理上与国外的差距。对照我国地表水环境质量标准,广州城市道路雨水径流中的石油类、COD、悬浮固体和Pb等指标都大大超过III类标准,表明道路径流若不经处理直接排放进入地表水体,可能对受纳水体主要是珠江的水质造成严重影响。

降雨条件下坡面薄层水流速度特征

通过在室内不同坡度和降雨强度下用电解质脉冲法对坡面水流速度进行测量。坡面长8m,宽15cm,坡度范围5°～25°。测量结果表明:在相同的降雨条件下,坡长对流速的影响不显著,而降雨强度和坡度对土壤侵蚀的影响相当显著;坡度越大,坡面产沙和冲沟发育越快;随着细沟的形成,水流速度逐渐减小。大坡度的水流速度变化揭示了细沟发育具有突发性特征。

人工降雨条件下不同坡长和覆盖度对氮素流失的影响

用植被覆盖度(20%,45%,60%,90%)和坡长(1,2,3,4,5m)作为可变因素,设定固定雨强2.0mm/min进行室内模拟降雨,研究氮素的流失特征,探索坡长、覆盖度和径流对氮素流失的影响。通过对试验数据的分析,结论为:(1)相同覆盖度,不同坡长全氮(TN)流失量随时间延长而逐渐增加,并且随着坡长的增加,流失量逐渐增大,但径流中总氮的浓度变化差异不明显。硝态氮(NO3--N)和铵态氮(NH4+-N)流失量的变化与TN较为相似,流失浓度随着时间变化主要表现为径流前期浓度较高,随着降雨时间的延长,浓度逐步降低并最终趋于稳定。(2)降雨过程中,径流中的氮流失主要以溶解态的氮为主,并以NO3--N比NH4+-N含量高,但是随着降雨时间的延长,不溶性氮的比例也会有所增加。(3)径流量对各形态氮的流失影响十分明显,植被覆盖度和坡长分别与TN、NO3--N的流失量呈显著负相关和显著正相关。

便携式人工模拟降雨装置的设计与率定

用人工模拟降雨研究径流,可以大大缩短试验周期,加速雨水入渗规律和土壤侵蚀规律的研究进程。目前的人工模拟降雨装置普遍存在体积庞大、操作复杂、试验成本高等问题,在现实应用中难以推广。该文针对以上问题设计了一种由喷淋系统和供水系统构成的便携式人工模拟降雨装置。该装置采用单喷头、下喷式模拟降雨结构,通过控制输水管道供水压力和改变喷头型号,实现了不同雨强、不同历时的人工模拟降雨过程。通过降雨特性试验表明,该装置可实现降雨强度为0～140mm/h的模拟降雨,降雨均匀性能保持在80%以上,雨滴直径主要分布在0.1～5.5mm之间,能够满足不同直径的雨滴获得2～2.9m/s的终点速度。试验结果与天然降雨有较高的相似性,可有效实现模拟降雨。

聚丙烯酰胺应用对黄土复合坡面降雨产流的影响

复合坡是自然界常见的主要坡型。通过室内人工降雨模拟试验，研究了复合坡面降雨产流规律以及聚丙烯酰胺（polyacrylamide，PAM）应用对其的影响。试验采用2种复合坡型（凹型坡和凸型坡）的12个坡度组合和4个PAM施用量，共48个试验处理。结果显示，PAM应用显著缩短了初始降雨产流时间，初始产流时间平均比对照处理提前63.7%～71.6%。PAM应用明显改变了坡面径流随降雨历时的变化规律。PAM应用后，除了大坡度（≥10°）、小量PAM应用（0.5 g/m2）的凸型坡外，降雨径流系数在整个降雨过程中基本维持稳定。PAM应用增大了降雨径流系数和径流量，且径流系数和径流量随着 PAM 施用量的增大而增大。凸型坡的径流量平均比凹型坡的大14.7%～31.8%。当PAM施用量为0.5、1.0和2.0 g/m2时，凹型坡和凸型坡的径流量分别比对照处理增加55.7%、100.2%、147.3%和16.6%、69.3%、108.9%。在黄土坡地上大剂量（≥1.0 g/m2）应用PAM可明显增大坡面径流量，实际应用中应制定合理的PAM施用量。

黄河数字流域模型的建立和应用

黄河数字流域模型是“数字黄河”的重要组成部分,在数字流域模型框架下,以坡面为基本单元,建立了包括植被截留、融雪、地表蓄滞、表层土蓄滞、中层土蓄滞和深层土蓄滞共6层的产流模型。模型在垂向上考虑3层出流:地表超渗产流、表层土侧向渗流和中层土侧向渗流,既反映当前的降水过程,又体现前期降水过程和土壤前期含水量的影响,比较适合黄河流域的产流特点。在坡面产流的基础上,还给出了坡面单元侵蚀产沙公式,用于建立流域产沙数学模型。应用建立的模型,给出了3个计算实例:黄河全流域水量计算、小花区间汛期洪水模拟和多沙粗沙区产沙计算。实践表明:建立的模型基本具备了在黄河全流域进行降雨-径流模拟、侵蚀产沙计算的功能,辅以降雨预报模块则可进行洪水预报。

填料及降雨特征对雨水花园削减径流及实现海绵城市建设目标的影响

为了应对城市化对区域水环境的不利影响,我国各地都在积极倡导城市低影响开发（LID）,鼓励建设海绵城市。城市雨水花园是目前国际上广泛推崇的一项措施,通过对雨洪的拦蓄,增加入渗,削减污染物的输出。为了研究填充介质以及降雨特征对雨水花园效果的影响,以砂、土分层以及均质黄土2种不同填料雨水花园2a的监测数据,研究了花园对雨水径流总量和洪峰的削减效果,并分析了雨水花园在海绵城市建设中的积极作用。结果表明：在2a监测期内,分层填料雨水花园对14场降雨的水量的削减范围为12.0%～85.9%,平均为44.3%;对径流峰值削减范围为11.2%～93.3%,平均为55.8%;均质黄土填料的花园水量削减范围为9.8%～79.8%,平均39.2%;峰值削减范围为20.3%～89.8%,平均50.5%,分层填料雨水花园对峰值和水量削减均都高于均质黄土填料雨水花园。2个雨水花园的水量削减均与降雨量呈负相关关系,对中小型降雨的水量削减效果更为显著。西安市年内降雨多以中、小型降雨为主,两者之和占总降雨量的69.8%。如果以目前研究区海绵城市建设目标中年径流总量消减80%为控制目标,分层雨水花园和均质雨水花园对小雨的海绵城市完成率分别为98.5%和92.5%;对于中雨,分层和均质填料雨水花园的海绵城市完成率分别为69.0%和62.3%。研究还发现,雨水花园对雨水径流的削减能力与降雨前期的干旱天数呈正相关关系;鉴于研究区——西安雨热同期,雨水花园内土壤水分疏干较快,且降雨间隔天数平均4.25d,此类气候特点有利于雨水花园在该地区高效运行。

城市雨水径流水质特性及分析

通过对宝鸡市市区雨水径流的水质进行测定,对其污染特性进行分析,探讨城市雨水径流对城市水环境的影响,并提出相应的污染控制措施,为研究及治理雨水径流对城市水体的污染提供基础资料和技术支持。

农田排涝模数计算方法的比较

正确计算排涝模数,对于确定排涝工程的适宜规模具有重要现实意义。该文以湖北省四湖流域螺山排区为例,根据排区下垫面条件进行产流计算,分别采用经验公式法和平均排除法计算不同排涝标准下的排涝模数,分析2种计算方法中排涝天数、排涝模数及排涝重现期之间的关系。结果表明:经验公式法对应于平均排除法的排涝天数为3.5d。当经验公式法求得的排涝模数小于平均排除法求得的排涝模数时(本区对应排涝天数小于3.5d),选用平均排除法计算排涝模数偏于安全;而当经验公式法求得的排涝模数大于平均排除法求得的排涝模数时(本区对应排涝天数大于3.5d),则选用经验公式法计算排涝模数偏于安全。此外,在排涝模数确定的条件下(即工程的排水能力一定),采用不同的排水公式校核排水标准时存在差异。一日暴雨时,采用平均排除法(采用三日排除)10年一遇和20年一遇的设计标准分别相当于经验公式法15年一遇和33年一遇的设计标准;而在三日暴雨下,平均排除法(采用五日排除)10年一遇和20年一遇的设计标准则分别相当于经验公式法4年一遇和7年一遇的设计标准。研究成果对合理选择排涝模数计算方法具有一定参考价值。

雨水花园对暴雨径流的削减效果

雨水花园能够有效地蓄渗雨水径流、降低城市发展对水环境的不利影响。根据在西安市开展的一项连续4年对雨水花园入流与出流水文过程的监测研究,分析了雨水花园对暴雨径流的削减效果,并根据花园内土壤入渗率及颗粒组分随时间的变化,讨论了雨水花园运行效果的可持续性。结果显示:蓄水深度为15 cm,汇流比为20∶1的试验用雨水花园,在4年监测的28场降雨中,仅有4场暴雨径流汇入雨水花园后发生溢流,且溢流量很小;试验期内,有2年未发生溢流,雨水径流全部入渗;最多的1年发生溢流3次,但年径流削减率仍高达96.8%;导致雨水花园发生溢流的均为短历时高强度暴雨。研究中还发现,雨水花园土壤入渗率在4年运行期内没有显著变化,一直稳定在2.4 m/d左右,花园内表层土壤砂粒含量由7.36%增加到20.55%,而粉粒和黏粒的含量则相应降低。可见,研究区雨水花园能够显著减少暴雨径流,且入渗性能稳定,具有良好的应用前景。

典型黑土侵蚀区不同耕作措施的水土保持功效研究

通过田间定位实验,测定了免耕、少耕、传统耕作和横坡垄作4种措施的地表径流量、侵蚀量、土壤储水量,同步测定了降雨量、降雨强度等指标,综合的评价了4种耕作措施的保水、保土功效。研究结果表明,免耕和横坡垄作年径流量分别比传统耕作少97.7%和96.8%,侵蚀模数分别比传统耕作少98.9%和99.2%,而少耕未降低土壤侵蚀。免耕秸秆覆盖和横坡垄作能够有效地控制土壤侵蚀和地表径流的发生,为作物生长提供更多的土壤有效水分。相关分析表明,4种耕作措施的径流量都与I30和I60达极显著水平;4种耕作措施地表径流主要发生在6-8月份,土壤侵蚀主要发生在6-7月份。

陕北黄土高原不同植被类型下降雨对坡面径流侵蚀产沙的影响

通过对陕北黄土高原吴起县退耕地5个不同植被类型径流小区降雨对径流产沙影响的分析,研究退耕还林后不同植被类型的水土保持效应。结果表明:(1)降雨量与雨强对径流量的影响显著;小区建立初期5个径流小区的产流状况从大到小为油松>草地>沙棘+油松(Ⅱ)>沙棘+油松(Ⅰ)>沙棘;随着植被生长,产流从大到小为草地>沙棘+油松(Ⅱ)>沙棘>油松>沙棘+油松(Ⅰ)。随着林分郁闭度的增大,降雨与径流量的相关性在减少。(2)径流量与雨强对产沙量的影响显著;小区建立初期5个径流小区的产沙量从大到小顺序为油松>沙棘+油松(Ⅱ)>草地>沙棘>沙棘+油松(Ⅰ);随着植被生长,产沙量从大到小为草地>油松>沙棘>沙棘+油松(Ⅱ)>沙棘+油松(Ⅰ)。随着植被生长,产沙量基本趋于稳定。(3)坡度对径流产沙的影响显著。同一场降雨,植被类型相同,坡度大的径流量大、产沙量也大;坡度相近的小区,小区建立初期径流产沙量从大到小为油松>沙棘+油松(Ⅱ)>草地>沙棘>沙棘+油松(Ⅰ);随着植被生长,径流产沙从大到小为草地>油松>沙棘>沙棘+油松(Ⅱ)>沙棘+油松(Ⅰ)。因此,退耕还林后,林草植被恢复有效减少了水土流失,在造林初期,沙棘纯林的水土保持效果最为显著,随着植被生长,(沙棘+油松)混合林地的水土保持效应效果最佳。

城市雨水径流面污染负荷的计算模型

对城市雨水径流的污染负荷进行定量分析评价是制定控制策略和实施有效总量控制的基础,为此建立了一种计算城市径流面污染负荷的数学模型,它具有参数少、因果关系清楚、简便直接等特点。利用该模型可对城市径流非点源污染进行量化分析并合理确定初期雨水径流控制量,这为城市径流污染控制决策的制定提供了一种有效的分析方法。

西安市雨水花园蓄渗雨水径流的试验研究

雨水花园是结合城市景观,以滞留和净化雨水径流为主要功能的生物滞留处理系统,能够在一定程度上减轻城市化进程对城市水文和水质的负面影响。根据在西安市雨水花园蓄渗屋面雨水径流的现场试验,确定在各种暴雨条件下,花园设计及土壤入渗能力不同时,雨水花园拦蓄雨水径流的能力以及花园溢流的时间和溢流量。结果显示,黄土具有良好的入渗能力,达到2.346m/d;在较为湿润的2011年基本没有发生溢流,汇集的雨水径流全部入渗补给了地下水。对于某一重现期的暴雨,雨水花园溢流总量受到降雨强度和历时二者叠加效果的影响。