The Soil Moisture and Grain Size Characteristics of Micro-area: A Case Study of Minqin Oasis- Desert Ecotone

To elaborate soil moisture and grain size characteristics of 3 typical micro-areas in Minqin oasis-desert ecotone,samples were collected in runoff generation area and accumulated area using soil profile and multi-point sampling method,for soil moisture and physicochemical property analysis. Research results that( i) water accumulation trace of accumulated area is significant and the vegetation coverage is larger than the runoff generation area. The crust development in clay sand barrier + Haloxylon ammodendron forest accumulated is better than runoff generation area,while the situation is contrary in Nitraria tangutorum sand dune lowland and clay flat land.( ii) Moisture of accumulated area in fixed Nitraria tangutorum sand inter-dune lowland is better than the runoff generation area; the moisture of accumulated area in clay flat land topsoil is significantly better than the runoff generation area,while the topsoil moisture of clay sand barrier + Haloxylon ammodendron forest is better in the runoff generation area than in the accumulated area.( iii) Soil moisture of accumulated area in 3 types of micro-areas is in the range of 20- 40 cm; the fixed Nitraria tangutorum sand inter-dune lowland is better than clay flat land and clay sand barrier + Haloxylon ammodendron forest,while the lowest moisture of corresponding runoff generation area is basically consistent with the depth.( iv) The topsoil clay and powder content in accumulated area of fixed Nitraria tangutorum sand inter-dune lowland is lower than the runoff generation area,while the fine sand content in deep layer of runoff generation area is greater than the accumulated area; soil in two areas of clay flat land mainly consists of coarse and fine sand,and clay particles are better in runoff generation area than in accumulated area. Soil in the clay sand barrier + Haloxylon ammodendron forest is mainly coarse sand and the structure is single. In sum,through adjusting allocation of rainfall,micro-areas influence soil moisture and grain size distribution,and further influence spatial- temporal distribution of vegetation in sand micro-areas.

生物滞留设施有机微污染物去除及迁移模型研究进展

综述了城市地表径流中OMPs污染现状、来源以及生物滞留设施去除OMPs的效果、机理、影响因素与迁移模型的最新研究进展。结果表明城市径流中的OMPs主要来源于人类生产生活,其在生物滞留设施中的去除主要依靠土壤吸附、植物吸收和生物降解,通过优化填料设计、布设植物或调节微生物群落等措施可提高OMPs的去除效果。多介质迁移模型在生物滞留设施中有较好的适用性,但如何量化各环境相间的污染通量及发展空间异质性的迁移模型仍是未来的重点研究方向。

影响土壤氮素径流流失的因素探析

从自然因素和人为因素出发探讨了地形、降雨、土壤理化性质、植被以及施肥、耕作制度等因素对土壤N素流失的影响,并综述了国内外有关研究的最新进展。并认为,基于这些因素相互作用的复杂性,有必要开展以下3方面的内容:一是大量开展多因子交叉实验,定量评价它们之间的关系,这为深入理解土壤N素流失机理和确定流域非点源污染模拟模型参数提供科学依据;二是加强有关土壤N素流失机理的多学科之间的联系,协同攻关建立较完善的理论认识;三是利用微观径流小区开展田间试验,结合遥感和GIS分析等方法,建立宏观大尺度土壤N素流失模型,为环境问题的宏观决策提供支持。

反坡梯田造林整地工程对坡面产流的作用机制

从产流、汇流的机制与理论模型出发,结合理论分析与微型径流小区观测,对反坡梯田造林整地工程在改变微集水区地形特征,以及由此而引起坡面产流状况发生变化的内在机制进行了研究。结果表明,反坡梯田造林整地工程可显著增大微集水区的平均坡度。其增幅与斜坡水平距成反相关,与田面水平宽度成正相关。集水区斜坡水平距每减小1m,微集水区平均坡度增加0.5°～7.0°,集水区斜坡水平距越小,增幅越大;田面水平宽度每增加1m,平均坡度增加2.5°～11.5°。在斜坡水平距一定时,微集水区平均坡度虽然随着原地面坡度和田面水平宽度的增加而增大,但增幅与原地面坡度的增幅基本一致。在造林允许的坡度、坡长范围内,集水区斜坡水平距对产流总量影响最大,而地面坡度还具有提高坡面产流率的作用。产流量与坡长、坡度均成正相关。反坡梯田造林整地对坡面产流的作用机制,在于造林整地缩短了坡长、改变了坡形、增大了微集水区的平均坡度,从而使微区坡面的产流、产沙状况发生了变化。依据传统径流小区观测资料,不考虑整地对微区地形与产流的影响,由此设计的造林整地工程,难以达到预期效果。

民勤绿洲-荒漠过渡带微区土壤水分及粒度特征研究

为阐明民勤沙区3种典型微区土壤水分及其粒度特征变化,在其产流区及积水区采用土壤剖面及多点混合取样法取样,供土壤水分及理化性质分析,研究结果表明：（1）3类微区积水区积水痕迹明显且其植被盖度大于产流区。粘土沙障＋梭梭林积水区结皮发育优于产流区,白刺沙包丘间低地及粘土平地与其结果恰好相反。（2）固定白刺沙包丘间低地积水区各层水分优于产流区;粘土平地表层土壤含水量积水区明显好于产流区,而粘土沙障＋梭梭林表层土壤含水量产流区好于积水区。（3）3类微区积水区土壤含水量在20~40 cm之间最低,其中固定白刺沙包丘间低地明显高于粘土平地和粘土沙障＋梭梭林,而对应产流区土壤最低含水量大小及出现深度基本一致。（4）固定白刺沙包丘间低地积水区表层粘、粉粒含量小于产流区,而深层细砂粒含量产流区大于积水区;粘土平地两区土壤组成以粗、细砂粒为主,粘粒在各对应层产流区都好于积水区。粘土沙障＋梭梭林以粗砂粒为主,结构较为单一。可得出结论,微区通过调节降水的分配方式来影响土壤水分及粒度分布进而影响沙地微区植被时空分布。

造林整地工程对人工幼林系统径流输移的影响

为探讨造林整地工程对人工幼林系统坡面水沙输移中的作用及程度 ,从产流、汇流的机制与理论模型出发 ,对旱区人工幼林系统地表径流调控的关键途径进行了分析。结果表明 ,在降雨特性、地形、土壤 3大影响坡面产流、汇流的因素中 ,地形因素是人工调控的关键。在当前技术、经济条件下 ,通过造林整地 ,改变微集水区坡长、坡度乃至坡形 ,是最简单而有效的人工调控手段。对 2 0个不同整地方式人工幼林地田间径流小区和未整地空白对照径流小区的观测表明 ,鱼鳞坑、水平沟、反坡梯田 3种造林整地工程 ,虽可有效地削减径流向系统外部环境的输移 ,但其调控径流能力远未达到工程设计要求 ,其地表径流输移的削减率 ,在 39 92 %～ 6 5 11%之间 ,削减率与集水坡长成反相关 ,3种整地方式中 ,以反坡梯田整地的削减率最大。造林整地径流小区与传统直线型坡面径流小区对比观测 ,难以揭示整地对微区坡面产流影响的实质 ;造林整地工程设计中所期望的拦泥蓄水作用 ,则因忽略了含沙径流入渗、整地对微区地形与产流、产沙的影响等而被大幅削弱。

旱作农田微集水种植产流蓄墒扩渗特征研究

在宁南不同生态区的旱作农田，对秋作物和多年生牧草——紫花苜蓿设置不同微集水种植带型。系统测定生长期和非生产期不同时段和不同部位的土壤蓄水增墒效应、产流效率、蓄墒效率、垄沟系统产流入渗特征等。分析结果表明：秋作物和苗蓿牧草采用微集水种植，能显著提高农田蓄水增墒保墒作用；作物生长期微集水种植较辱地种植方式0～2m土层多增蓄水分78．0～136．7mm，其中非生产（休闲）季节同层多贮水量24．8～49．2mm；土壤蓄墒期微集水种植蓄墒率达到43．3％～62．4％，提高蓄墒效率51．0％～83．7％。

中空纤维膜液相微萃取与GC-MS联用测定地表径流中的多环芳烃

为适应地表径流中多环芳烃分析的需要,研究了一种以中空纤维膜液相微萃取取代传统固相萃取作为提取手段的新型地表径流多环芳烃分析方法.通过实验确定最佳的萃取条件为:以甲苯为萃取剂,在温度35℃,搅拌速率700 r·min-1,盐浓度30 g·L-1条件下萃取10 min.萃取完成后,使用安捷伦气质联用仪进行测定.在上述条件下,16种多环芳烃的回收率范围在52.21%—128.09%之间,相对标准偏差大部分均在0—10%以内,个别超出10%,检测限均低于2μg·L-1.实际检测结果经与固相萃取比较基本一致.该方法可有效地克服地表径流多环芳烃分析中的采样难题,并获得令人满意的检测结果.

半干旱区微集水系统土壤水分调控效果研究

分析了定西市安定区以隔坡水平阶为主体的径流调控工程和梯田(对照)的土壤水分与植被生长状况及11a累积土壤水分水量平衡特征。结果表明,隔坡水平阶工程保存完好,产流区(25m2)年均产流0.3m3,产沙3.96kg,被蓄水区全部拦蓄,有效控制了水土流失,增加了水资源量,缓解了林草植被水分供应不足状况。2m土层含水量与植被生长成反比。梯田土壤含水率最高,但农作物受旱减产最大;隔坡水平阶产流区土壤含水率较低,紫花苜蓿减产较大,蓄水区土壤含水率最低,但侧柏林生长旺盛。隔坡水平阶(林草带状混交)年均蒸散量为428.6mm,较梯田高2.2mm。

坡面不同截-排水沟布置方式下土壤微团聚体流失特征

传统坡面水系工程主要在节约工程量的考量下,把截水沟布置成平行于等高线的形式,但为了符合坡面自然排水状况,该研究中考虑用汇流和分流的方式来探究从理论上改变坡面沟道的基本形状是否具有可行性。该研究设计按比例缩小的坡-沟模型,以无措施坡面为对照,用人工模拟降雨的方法探究在不同坡度、地类坡面上布置汇流型和分流型截排水沟道后,坡面土壤微团聚体的流失变化规律。结果表明:在各个地类和坡度中,布置汇流和分流截排水措施后均出现较小颗粒微团聚体(<5μm)在侵蚀泥沙中富集的现象;在坡耕地中,布设截排水措施能显著稳定土壤小粒径微团聚体(<5μm)比例的稳定性,但分流截排水措施的效果更加明显,但在5°和10°时,汇流截排水措施能更好减缓坡面土壤粗化(250~1 000μm)趋势;汇流措施能减少林地侵蚀泥沙中微团聚体富集的波动性并控制林地坡面较小粒径微团聚体流失(<5μm)的程度,但在荒草地中,总体来看,汇流措施对控制坡面微团聚体流失具有更强的作用。汇流型和分流型截排水措施对不同地类坡面微团聚体的控制保护各有侧重,在布设坡面沟道时,根据坡面、土壤实际情况和土壤保护要求来选择坡面截排水措施是极有必要的。该研究为进一步研究坡面自然排水方式在现实中运用可能性和可行性提供部分基础资料。

可溶岩化学溶蚀试验方法研究综述

可溶岩中存在大量的溶洞、溶隙、溶孔、管道等溶蚀现象,易造成山体崩滑、地面塌陷、洪涝等灾害,因此研究可溶岩的化学溶蚀速率可以预测岩溶的发展趋势,为岩溶地质灾害早期识别与安全评价提供保障。文章在大量文献调研的基础上,综合分析国内外学者围绕可溶岩化学溶蚀试验方法取得的成果,得到以下认识:(1)可溶岩化学溶蚀试验方法不断成熟和完善,研究深度和应用范围逐步拓展。(2)可溶岩化学溶蚀的测定方法很多,根据试验开展的条件主要分为室内溶蚀试验和野外溶蚀试验,其中标准溶蚀试片法以其操作简单被广泛采用。(3)现有的可溶岩化学溶蚀测定方法的原理及适用性不同,需要综合运用多种试验手段得出相对可靠的试验结果。根据这一科学问题的研究现状,下一步应着重开展大尺寸可溶岩室内溶蚀试验研究,建立模型试验系统真实模拟野外可溶岩的溶蚀过程,并加强从微观角度刻画可溶岩的溶蚀过程。另外需要综合运用多种野外试验方法开展研究,避免或降低单一试验方法可能带来的较大误差,建立野外溶蚀试验和室内溶蚀试验的关联,以期通过室内短期的试验研究推测野外长时间尺度下的溶蚀状态。

国内外农林业集水技术的研究进展

总结了近二十多年国内外在集水技术方面的研究成果，６０多篇文献表明，目前已有二十多个国家进行了集水技术的研究和推广应用。集水系统不包括大型引水工程和大型水库工程，分两大类型—微型集水系统和径流农场集水系统。微型集水系统适宜于发展中国家；径流农场集水系统更合理分配和利用了地表径流，适合于可灌溉地区使用。各种数学模型、遥感技术和计算机技术等新的理论和方法用于集水工程的设计。一些新型的化学材料用于集水系统集水区和蓄水池表面的处理，大大提高了产流率。未来集水系统的建设更注重于集水效率和水利用效率。

长沙市小区绿色建筑雨水收集设施研究

以小区单独建筑物屋面雨水为研究对象,分析了长沙降雨量变化特性和屋面年径流可利用潜力;设计了屋面雨水集雨系统,即初期雨水弃流装置以及蓄水池系统,后者包括雨水净化与有效容积确定;其中,设计混凝沉淀箱、过滤箱及储水箱,微纳米增氧系统增加水体溶解氧含量,可提高水体自净能力,达到雨水回灌地下水的标准。

城市小区雨水径流投加细砂强化混凝沉淀优化条件研究

城市小区雨水径流水质的污染主要为有机污染和悬浮固体污染,且污染物的可生化性差,采用投加混凝剂同时加细砂的强化混凝沉淀实验,确定了小区径流混凝沉淀处理最适宜的混凝剂种类、最佳的混凝反应运行条件及最优的药剂和细砂投加量。实验表明:在混凝沉淀过程中投加细砂,不仅能提高混凝沉淀效果,而且能提高沉淀速度。小区径流强化混凝沉淀的浊度去除率达99.7%,COD去除率达92.6%,处理水的浊度1.66 NTU,COD 35mg/L两主要指标均优于杂用水水质标准。因此,投加细料的混凝沉淀是小区雨水径流处理利用及污染控制最简便易行且有效的处理方法。

松华坝水源区森林微集水区降雨与径流过程分析

微集水区是山区最基本的水文单元,其降雨产流特征研究可以为流域水文的规律研究提供重要的数据支持。针对迤者小流域的森林微集水区进行不间断观测,得出结论:降雨量直接影响微集水区的径流产生量,7月19日24h内降雨量为36.6mm,降雨性产流105.57m3;径流洪峰一般滞后于降雨量峰值,7月19日降雨—径流监测中,最大产流值滞后最大降雨量值2h50min。

微地形变化对地表水文过程影响的研究进展

地表水文过程是土壤-植物-大气连续体(SPAC)系统的关键环节,微地形在降雨再分配过程中发挥着重要作用。本文论述了微地形变化对地表径流、降雨-入渗、蒸散发及土壤水分、溶质运移的影响效应以及在SPAC系统中的反馈作用,旨在通过总结前人在微地形变化影响地表水文过程中的研究成果,明晰微地形变化对降雨、径流、入渗以及蒸散发等过程的影响效应。针对现有研究中存在对微地形种类划分不系统化、尺度界定不清楚以及对微地形变化与地表水文过程间的耦合机制缺乏深入剖析等问题,本文指出应针对不同生态类型区和微地形营造方式对微地形种类进行统一划分,结合微地形测量工具及遥感技术对微地形尺度进行准确界定;在此基础上将长期野外定位观测和短期室内模拟试验相结合,揭示微地形变化与地表水文过程的耦合机制,建立两者之间的模型关系,量化微地形改良措施在区域降水再分配过程中的调节作用,为区域水资源调控提供一定的理论依据。

松花坝水源区水窖对坡耕地地表径流及N、P输出的控制效果

通过3年的野外定点监测,研究昆明松花坝水源区微区域集水系统对坡耕地地表径流集蓄及径流面源污染物输出的控制效果,结果表明:一座容量为20 m3的水窖可集蓄坡度5°～25°、水平面积128～556 m2的产流量,集水区面积随坡度增大或作物覆盖度减小而相应减小;雨季,水窖每蓄水1 m3可同时蓄积总氮、硝态氮、铵态氮、总磷、磷酸盐分别达到0.38～1.60、0.26～0.92、0.03～0.31、0.04～0.13、0.02～0.06 g,有效减少了N、P随径流的输出量;旱季,随着水窖蓄水量减少,总氮、硝态氮、铵态氮浓度增大,而到次年雨季,其浓度值又会急剧降低。

土壤表面微形貌加工对红壤坡面侵蚀定量调控

为科学地量化分析和准确评估土壤表面微形貌加工整地措施对红壤丘陵区坡耕地的土壤侵蚀调控作用,以衡量土壤表面微形貌加工作业对云南省红壤丘陵区坡耕地的适用性和有效性,进行了人工模拟降雨(240 min,55 mm/h),在不同坡面坡度(7.5°,9.0°,12.0°和15.0°)条件的试验小区进行径流试验,将产流量、产沙量和产流时间作为关键参数进行了测定.研究结果表明,在不同坡度的坡面,与控制组(土壤表面无微坑)相比,经土壤表面微形貌加工作业后的地表均可明显延长产流时间、减少产流量和产沙量,产流时间最大可延长51.18%,产流量最多可减小43.04%,产沙量最多减小25.14%.本研究可为南方红壤丘陵区坡耕地水力侵蚀的防治提供新的方法和数据基础.

西南山区林地空间格局和微地形对坡面地表产流的影响

为明确柏木空间格局和微地形对坡面地表产流的影响,该研究测定了西南山区10个径流小区的柏木空间格局及微地形特征,并观测其降雨和坡面产流过程,利用响应面分析法解析柏木空间格局和微地形对产流特征的影响。结果表明:1)中长历时大雨和中长历时暴雨条件下,地形起伏度、地表粗糙度、径流路径密度、柏木角尺度及柏木密度5个因子均与洪峰流量存在显著相关关系(P<0.05);而在短历时暴雨条件下,上述因子均与洪峰流量无显著相关关系;2)中长历时大雨和中长历时暴雨条件下,当柏木空间格局综合指数(V)小于20.5且微地形综合指数(U)小于10.5时,不会对洪峰流量产生显著影响;当U>9.0时,在一定范围内V值增加不仅不对洪峰流量起削减作用,反而会起促进作用;当V>18,U<7.5时,V值增加能够削减洪峰流量,将V值调整至41时,洪峰流量削减幅度可达到84%。该研究可为西南山区坡面植被格局调整与水土流失防治提供理论支撑。

喀斯特坡地不同地表微地貌产流产沙模拟研究

通过人工模拟喀斯特坡地不同地表微地貌特征和地下岩溶裂隙构造,结合野外自然降雨试验,研究不同雨型、雨强,不同地表微地貌和地下孔(裂)隙度对坡地土壤侵蚀的影响。结果表明:(1)地表累积产流、产沙量均高于地下累积产流、产沙量,且地表产流量以裸地达到最大,草地、裸岩次之,地下产流则与之相反。(2)地表、地下累积产流量随着降雨量的增大整体上呈现出波动增长的趋势,地下产流量的波动要小于地表产流量的波动,地表累积产流量、产沙量总体上大于地下累积产流量、产沙量,地表、地下累积产流量、产沙量与降雨量之间出现了较为显著的正相关。(3)随着降雨强度的增大,地表、地下累积产流、产沙量出现波动增长,并在雨强为10.04 mm/h时地表、地下累积产流量达到最高峰。(4)随着孔(裂)隙度的增大,地表、地下累积产流量不断增加,地表累积产沙量先减后增,地下累积产沙量不断增加。(5)6—8月地表累积产流量和累积产沙量均为裸地>裸岩>草地,地下累积产流量草地>裸岩>裸地,地下累积产沙量草地>裸地>裸岩。