基于VFSMOD模型的黄土坡面生草带产流产沙动态模拟

利用微型径流小区和人工降雨试验,探讨运用VFSMOD模型评估和预测引入不同草种生草带后黄土坡面产流产沙动态特征的可行性。通过土壤物理性质参数和生草带生长状态参数的差异,模型还原了黄土坡面引入白三叶生草带与百脉根生草带后产流产沙特征的差异及其随生长时期的变化,模拟效果可靠,纳什系数:0.93(径流系数),0.98(修正后产沙量);归一化均方根误差:6.2%(径流系数),10.9%(修正后产沙量)。当生草带在降雨集中期(如本研究中百脉根草带9月上旬)不能保证较好的生长状态和地表覆盖时,其坡面产沙量急剧增大,且明显大于VFSMOD模型模拟值。在实际生草带设计时,应避免该情况发生。综上,VFSMOD模型适用于引入生草带后黄土坡面产流、产沙量的模拟和预测。

草地过滤带对地表径流中悬浮固体和氮磷的截留

构建模拟降雨产流径流小区,以裸露土壤径流区为对照系统,考察以百慕大、高羊茅、白三叶为植被的草地过滤带对降雨水力侵蚀形成的地表径流中的悬浮固体和氮磷的截留效果。结果表明:草地过滤带径流出水中除NO_(3)^(-)-N浓度与对照系统无显著差异外,SS、NH_(4)^(+)-N、TN、TDP、TP和COD_(Mn)浓度均显著低于对照系统,其中,SS浓度平均减少80.80%,NH_(4)^(+)-N浓度平均减少12.23%,TN浓度平均减少39.33%,TDP浓度平均减少12.46%,TP浓度平均减少61.44%,COD_(Mn)浓度平均减少83.34%。草地过滤带对不同类型污染物的截留效果存在差异,过滤带对颗粒态污染物SS和COD_(Mn)拦截率高于溶解态污染物NO_(3)^(-)-N、NH_(4)^(+)-N和TDP,对较强吸附性污染物NH_(4)^(+)-N和TDP拦截率高于弱吸附性污染物NO_(3)^(-)-N,TN和TP中颗粒态组分比例越高,其拦截率越高。

草地过滤带对地表径流中不同吸附性农药的截留

构建模拟降雨产流小区,以裸露土壤径流区为对照系统,考察以百慕大、高羊茅、白三叶植被组成的草地过滤带对降雨水力侵蚀形成的地表径流中弱吸附性除草剂阿特拉津和强吸附性杀菌剂百菌清的截留效果,并对两种不同吸附性污染物的迁移特征进行探讨。结果表明:对照系统和草地过滤带出水中阿特拉津溶解态质量浓度和吸附态质量比均明显高于百菌清的;相比于对照系统,草地过滤带径流出水中溶解态阿特拉津质量浓度减小60%以上,溶解态百菌清质量浓度减小6%以上,悬浮固体减少94.70%以上,吸附态阿特拉津和百菌清污染负荷减小80%以上。研究证实,草地过滤带可有效拦截地表径流中的溶解态和吸附态有机农药污染物,相比于百菌清,植被的存在更有利于对阿特拉津的截留。

铅在城市植被过滤带中的吸附与解吸附

环境污染日益严重,水生态问题频现,海绵城市应运而生,城市植被过滤带发挥重要作用,包括蓄积雨水和吸附污染物。汽车尾气中铅微粒随风扩散流入环境,造成严重污染,城市植被过滤带吸附后是否会解吸附造成二次污染有待探究。该文采用实验结合模型的方法探讨城市植被过滤带中草体对铅的吸附和解吸附规律。结果表明,草体对高浓度铅比低浓度吸附效果更好,pH为5.0时去除铅最多,自来水对铅的洗脱能力很差,自然状态下不会造成铅解吸附形成二次污染,平衡时吸附数据用Langmuir吸附等可拟合出草体对铅的吸附容量。实验结果为利用城市植被过滤带去除汽车尾气污染物提供理论依据。

植被渗透浅沟对城市暴雨径流的调蓄效应研究

建造植被渗透浅沟(GFS),研究其对城市暴雨径流的调蓄效应。结果表明:植被渗透浅沟能起到延缓和削减洪峰、加强城市排水安全保障的重要作用。当水力负荷从1.47 m3/(m2.d)增至5.88 m3/(m2.d)时,GFS能削减70%以上的洪峰流量。此外,GFS表面雨水的流速在0.016～0.036 m/s之间,约为管道最小设计流速的5%,在进行GFS下游管道水力设计时,可将流行时间大大延长,从而减小下游管渠的设计断面,降低城市雨水管网系统的工程造价。