雨水口流域径流水质水量动态模拟

雨水口水质水量过程线的推求是建立城市雨水径流水质水量动态模型的关键,文章将产污机理应用于雨水口流域,建立了雨水口流域径流水质、水量动态模型,并根据三场降雨资料对雨水口流域水质、水量入流过程以及初冲效应做了动态模拟,所得过程线与实测值比较接近,验证了模型的有效性。     

杭州市余杭区典型农村暴雨径流污染特征

为探讨南方经济发达地区农村暴雨径流污染特征,选择杭州市余杭区的漕桥与蒲家头两个典型建制村,采集了屋顶、场院、农田和污水汇集口这4种下垫面的3次降雨过程中的径流水样,重点分析了氮、磷和重金属元素(Mn、Cu、Zn、Ni、Cr、Cd、As、Pb)浓度,对比了不同下垫面3次暴雨径流中污染物的浓度差异和年污染负荷.结果表明,在漕桥暴雨径流中,TSS、COD、NH+4-N、TP和TN的平均浓度分别为16.19、21.01、0.74、1.39和2.39 mg·L-1;在蒲家头暴雨径流汇中,TSS、COD、NH+4-N、TP和TN的平均浓度分别为3.10、15.69、0.90、0.78和3.58 mg·L-1;暴雨径流中各重金属浓度均低于国家地表水Ⅱ类标准.与地表水标准比较,漕桥和蒲家头TP的EMC分别超出地表水Ⅴ类标准1.9倍、3.5倍,TN分别超标1.8倍、1.2倍.另外,农田下垫面中的TSS和COD年污染负荷最高.     

边界入流风场扰动对模拟城市大气扩散的影响

借助计算流体动力学(CFD)模式Fluent分析中性层结下边界入流风场(即风速和风向)扰动对地面点源释放情景下城市大气扩散过程的影响,其中边界入流条件以风速和湍流动能廓线的形式给出.研究发现CFD模式能够合理刻画实际城市中的特征流型(如涡旋,峡谷效应等),而且模拟的风速、风向和湍流动能均与观测数据吻合较好.敏感性试验结果表明,城区内的流场和湍流以及与之密切相关的污染物空间分布对边界入流风速和风向的扰动十分敏感.而这可能是造成已有研究中浓度模拟值与观测值不一致的主要原因之一.因此,在模拟城市大气扩散过程时应当考虑边界入流风场不确定性对模拟结果的影响.     

湖泊水库暴雨径流悬移质模拟研究

本文根据暴雨径流悬移质浓度变化特点，采用最小二乘法对暴雨期间污染源各监测数据进行回归分析处理，并考虑到表面风力，建立了湖泊水库暴雨径流是移质模型。对滇池湖泊某次暴雨过程的悬移质泥沙进行了模拟计算，得到了该次暴雨径流的泥沙淤积等值线分布图。计算结果表明，该模型应用于滇池湖泊是成功的，具有较强的通用性。     

湖泊暴雨径流水质模拟研究

根据暴雨径流污染物浓度变化特点，采用最小二乘法对暴雨期间污染源各监测数据进行回归分析处理，对湖底糙率采用自动调整处理，建立了湖泊暴雨径流水质模型．对滇池湖泊某次暴雨过程的总磷和总氮进行了模拟研究，计算结果表明，该模型应用于滇池湖泊是成功的．     

雨水口径流流量计量方法的研究及应用

针对雨水口及其他跌落水流的流量测量问题,提出一种基于动量变化率而测定来流冲击力的计量流量的方法。具体步骤是通过力传感装置和称重变送器将下落水流冲击力转化为电压信号,依据率定实验过程中电压值的变化,最终换算成雨水口径流流量。结果表明,应用该计量方法进行雨水口流量测量,其获得的流量精度较高,适应雨水口的流量变化,是一种计量雨水口流量的有效方法。     

于桥水库流域暴雨径流中锰的输送特征及其对水库水质的影响

对于桥水库流域内暴雨径流中锰含量形态的研究表明,锰主要以悬浮状态存在,其中易释放的、潜在释放的和非释放形态的锰所占比例分别为10％、60％和30％.以溶解态迁移的锰极少.流域内的锰矿-含锰页岩带提高了暴雨径流中总锰的浓度,对于桥水库水质造成了一定的影响.     

滇池流域富磷地区暴雨径流中磷素的沉降及输移规律

滇池流域的磷矿分布及其开采是导致滇池湖泊富营养化的重要原因.因此,本文对滇池流域富磷地区暴雨径流中磷素输出、输移过程中总磷含量与颗粒粒径的关系进行了研究.结果发现,不同土地利用类型的污染源在暴雨中的磷流失量差异性显著,呈现磷矿开采区>林地>台地的特征;暴雨径流水样沉淀8h后,TP浓度显著下降;两场暴雨径流水样中,平均63.3%的磷素随粒径<0.02mm的颗粒流失,其中,平均43.8%的磷素随粒径<0.008mm的颗粒流失;两场暴雨径流中,仅有1.5%的总磷从污染源经沟渠最终进入了河道.研究表明,径流中所含总磷以小于0.02mm的颗粒物形式流失,通过延长水力停留时间可以达到良好的沉淀去除效果,而沟渠系统在面源总磷污染的控制过程中起着重要作用.     

雨水口截污装置对径流污染的控制效果

城市降雨径流污染对水环境造成严重危害,市政雨水口作为收集雨水的构筑物,可以改造为源头截污设施。试验采取雨水口增设截污网篮的形式,对雨水口进、出水进行了采样检测,分析结果表明:径流雨水中污染物成分复杂,在雨季初期及降雨间隔时间较长的情况下,径流污染负荷尤为明显。截污装置以物理截留功能为主,对SS去除效果较好,场降雨平均去除率为54.5%,对COD、可滤残渣等污染物的去除效果相对较差。截污装置作为一种简易净化措施,可以应用于新建、改建及扩建地区的市政雨水口,起到控制径流污染、缓解黑臭水体的功能。     

沥青油毡屋面降雨径流污染物浓度历时变化研究

城市面源污染是我国水环境质量恶化的重要原因之一.屋面是城市下垫面的主要组成部分,因而屋面暴雨径流污染成为城市面源污染的重要来源.以北京市典型的文教区为例,在2004年对沥青油毡屋面径流水质进行了为期4个月的监测,指标包括pH、SS、COD、TN、TP、BOD5及Cu、Cr、Zn、Cd和Pb等重金属.监测结果表明,屋面径流水质污染比较严重,COD、TN和BOD5均值一般都超过地表水环境质量Ⅴ级标准;屋面初期径流污染物浓度大,随着降雨历时的延长,COD、TN、TP、BOD5及SS的浓度大幅度下降;污染物的起始浓度以及浓度达到稳定所需的时间随雨前晴天数的不同而有较大变化.屋面暴雨径流中的重金属浓度在整个降雨过程中均较低,而且随降雨历时的延长,其浓度变化较小.     

城市地表灰尘-降雨径流系统重金属生物有效性研究

以上海中心城区为例,定点采集地表灰尘、径流悬浮物、雨水口和河流沉积物,探讨重金属在地表灰尘-降雨径流系统中的环境行为及其生物有效性变化.研究表明,研究区域地表灰尘重金属浓度高于上海土壤背景值,其中Zn、Pb、Cd和Cu高出5~7倍,Cr和Ni高出2倍,径流非点源污染Pb、Cr和Ni贡献较大,Cd、Cu和Zn污染程度较轻.多介质赋存形态研究表明,重金属生物有效性依次为Zn>Ni>Cd>Cu>Pb>Cr.其中Cr、Zn和Cu在4种介质中分别以残渣态、碳酸盐态和有机态为主;Ni地表灰尘以残渣态为主,其它3种介质以碳酸盐态为主;Cd地表灰尘以有机态为主,径流悬浮物以非稳定形态为主;Pb在迁移过程中主导形态由铁锰结合态变为有机态.非稳定形态(F1+F2)在径流悬浮物组分中占有最高比例,6种重金属迁移比率平均值为1.74,说明从地表灰尘到径流颗粒物,重金属生物有效性明显升高,径流水体毒性和潜在生态效应值得关注;雨水口和河流沉积物残渣态含量较高,成为重金属在城市地表环境迁移的蓄积库.     

上海中心城区土地利用变化对区域降雨径流的影响研究

土地利用变化导致的城市下垫面改变对降雨径流关系有着重要影响。选择高度城市化的上海中心城区,利用初损和径流量修正方法并经实测数据验证后的SCS-CN修正模型,在城市集水区尺度上,初步探讨模拟了1947—2006年中心城区在0.5～10 a一遇设计暴雨重现期条件下持续1 h的降雨事件和丰、平、枯降雨年份下的径流系数,并分析了土地利用方式、前期土壤湿润程度(AMC)和降雨因素对中心城区60 a降雨径流关系的影响。结果表明:①60 a间,AMCⅠ和0.5～10 a一遇设计暴雨重现期条件下的径流系数相对增长17.21%～6.14%,枯、平和丰水年的年径流系数相对增长分别为20.49%、11.83%和10.02%;②土地利用类型、土壤入渗能力和AMC类型,与降雨强度共同构成影响降雨径流关系的两方面重要因素。随着降雨强度的增大,在AMCⅠ→Ⅲ过程中,土地利用改变对降雨径流关系的影响趋小,降雨类型起决定作用;而降雨强度越小,土壤AMC越干燥,土地利用改变对降雨径流关系影响越强;③不同降雨强度和降水年条件下的径流系数均随CN值的增大而增加,其径流系数与CN值之间分别可用线性(R20.999)和指数(R20.987)关系表示。     

黄土高原坡耕地沟蚀土壤质量评价

黄土高原坡耕地沟蚀广泛而严重。科学评价沟蚀土壤质量是侵蚀环境下土壤保育和利用的重要基础。论文以沟间土壤为对照,分析了坡耕地沟蚀对土壤质量单因子的影响并建立了沟蚀土壤质量综合评价模型。利用加权和法对黄土高原坡耕地不同沟蚀深度下土壤质量进行综合评价。结果表明：①沟蚀对坡耕地不同土壤质量因子的影响有较大差异。沟蚀导致土壤硬化,pH值增加,而土壤团聚体和养分含量（除全磷）随着沟蚀深度增加表现出明显的层次性,近似呈＂W＂型变化规律。②沟蚀深度对土壤质量的影响可以用幂函数y=0.866 8 x-0.142（R2=0.877）较好地拟合。微度侵蚀（〈5 cm）、中度侵蚀（5～30 cm）和重度侵蚀（30～50 cm）的土壤质量指数较沟间土壤分别降低了10.6%、27.9%和36.5%。沟蚀深度5 cm和30 cm是土壤质量显著下降的两个关键点。③反映沟蚀土壤质量的指标可以归为肥力因子、质地因子和结构因子三类。土壤有机质、水稳性团聚体、土壤比表面积和容重4项指标能够很好地反映土壤质量状况,可作为坡耕地沟蚀土壤质量的表征指标。     

气候变化及人类活动对地表径流改变的贡献率及其量化方法研究进展

地表径流的变化受气候变化和人类活动的双重驱动力作用,定量评估气候变化及人类活动对地表径流变化的影响对水资源管理具有重大意义。论文以水文循环过程为主线,分过程阐述气候变化及人类活动影响地表径流发生变化的机制机理,对各种量化二者对地表径流变化贡献率的方法进行比较,然后分析全球部分流域气候变化和人类活动对地表径流变化影响的差异。研究结果表明：1）气候变化和人类活动参与水文循环的各个过程之中,不同水文过程中气候变化和人类活动影响地表径流变化的途径不同;2）不同量化方法的适用范围和条件不同,不同方法对同一流域的研究结果可能不一致;3）全球不同流域间气候变化和人类活动对地表径流变化贡献率存在明显区域差异。现阶段,综合多种突变检验方法有利于提高识别地表径流突变点的准确率;消除干扰因素（如气象水文等数据选取、模型方法参数设置和方法本身不确定性）有利于提高同一流域不同量化方法评估结果的一致性;如何更好地耦合基于物理的水文模型方法和基于数学的经验统计方法来量化二者对地表径流变化的贡献率是未来研究的重点。     

合肥市不同下垫面降雨径流水质特征分析

通过对合肥市4种不同类型下垫面27场降雨径流和自然降雨水样中SS、COD、TN和TP水质指标的分析,探讨了草地、屋面、校内路面和校外道路降雨径流污染物历时变化规律及初期冲刷效应,比较了不同类型下垫面降雨径流和自然降雨水样中污染物浓度分布的差异,计算了场次降雨径流污染物的事件平均浓度.结果表明,不同下垫面降雨径流污染物浓度随时间变化的规律相似,且大多存在初期冲刷现象,一般在降雨初期污染物浓度较高,随着降雨历时的延长污染物浓度呈下降趋势,并趋于平稳;不同下垫面降雨径流和自然降雨水样中TN污染负荷较高,大气湿沉降对降雨径流中TN的贡献很大;校外道路降雨径流水样中SS、COD、TN和TP浓度的变化范围冬半年大于夏半年,不同下垫面条件对降雨径流中污染物EMC的影响存在差异.     

黄土高原坡耕地沟蚀土壤质量评价

黄土高原坡耕地沟蚀广泛而严重。科学评价沟蚀土壤质量是侵蚀环境下土壤保育和利用的重要基础。论文以沟间土壤为对照,分析了坡耕地沟蚀对土壤质量单因子的影响并建立了沟蚀土壤质量综合评价模型。利用加权和法对黄土高原坡耕地不同沟蚀深度下土壤质量进行综合评价。结果表明:①沟蚀对坡耕地不同土壤质量因子的影响有较大差异。沟蚀导致土壤硬化,pH值增加,而土壤团聚体和养分含量(除全磷)随着沟蚀深度增加表现出明显的层次性,近似呈"W"型变化规律。②沟蚀深度对土壤质量的影响可以用幂函数y=0.866 8 x ^-0.142(R²=0.877)较好地拟合。微度侵蚀(<5 cm)、中度侵蚀(5~30 cm)和重度侵蚀(30~50 cm)的土壤质量指数较沟间土壤分别降低了10.6%、27.9%和36.5%。沟蚀深度5 cm和30 cm是土壤质量显著下降的两个关键点。③反映沟蚀土壤质量的指标可以归为肥力因子、质地因子和结构因子三类。土壤有机质、水稳性团聚体、土壤比表面积和容重4项指标能够很好地反映土壤质量状况,可作为坡耕地沟蚀土壤质量的表征指标。     

复杂地形条件下根系对土壤有机碳的贡献

在地形条件复杂的地区,量化根系对土壤有机碳的贡献对科学评价水土流失区的土壤碳储量具有重要意义.本研究在黄土高原丘陵沟壑区的砖窑沟小流域内,基于地貌类型(梁峁坡、沟坡和沟谷)和植被措施(农田、林地和草地措施)两大因素采集土壤和根系样品,在流域尺度上研究根系密度(FRD)对土壤有机碳密度(SOCD)的贡献.在砖窑沟小流域内,地形、植被措施和土层厚度及其交互作用显著影响SOCD和FRD的空间分布. SOCD和FRD在不同地形部位下均呈现出沟谷沟坡梁峁坡的趋势,在不同植被措施下均呈现出林地措施草地措施农田措施的趋势,在不同土层厚度上均呈现出表层(0～20 cm)大于下层(20～100 cm)的趋势.此外,FRD对SOCD的影响显著(P 0. 05),SOCD随着FRD增加呈现出对数增加的趋势,且不同地形和植被措施下的根系-碳转化效率差异显著(P 0. 05).在农田措施下,沟谷(0. 87)的根系-碳转化效率均是沟坡(0. 43)和梁峁坡(0. 43)的2. 0倍;在草地措施下,沟坡(0. 57)的根系-碳转化效率分别是沟谷(0. 45)和梁峁坡(0. 27)的1. 3倍和2. 1倍;在林地措施下,梁峁坡(0. 56)的根系-碳转化效率是沟坡(0. 44)的1. 3倍.因此,在砖窑沟小流域内,从增加根系-碳转化效率的角度而言,沟谷适合进行农业生产,沟坡适宜进行退耕还草,而梁峁坡适合进行退耕还林.     

黄土高原植被重建对小流域水循环的影响

在黄土高原,植被重建是减少水土流失改善区域生态环境的有效措施,因而植被重建对水分循环的影响成为黄土高原地区生态环境问题研究的核心。论文利用流域对比分析法,以位于甘肃省西峰市南小河沟流域的一条森林小流域和一条荒坡草地小流域为对象,通过对1956～2000年水文要素的监测和分析,得出:44年内森林植被累积减少地表径流37％;前15-20年内植被减流作用随树龄的增长而增加,后24～30年植被的减流作用几乎保持不变;月径流量的减少主要集中在6-9月份;森林小流域相对于对比小流域,44年内土壤含水量累积减少约222mm,平均每年减少5mm;而蒸散量相对荒坡草地流域累积增加了620mm,平均每年多蒸散14mm。     

黄土高原沟壑区森林和草地小流域水文行为的比较研究

分析了黄土高原沟壑区森林小流域和自然草地小流域的水文效应,并利用实测资料和模型计算结果比较了两流域的水循环特点,结果发现在郁闭度相同的情况下,森林小流域较自然草地小流域有较小的径流量、较大的蒸散量和较低的３ｍ土层平均含水量,也就是说森林的覆盖增强了水分小循环,削弱了水文大循环,并导致土壤含水量降低。同时也发现森林的上述水文效应仅当其郁闭度达到一定程度时才能表现出来。通过比较两类生态系统植物生长的土壤水分环境条件和水分利用率,认为黄土高原沟壑区在大力发展林业时应以沟谷为主     

黄土高塬沟壑区砚瓦川流域水沙关系及其对流域治理的响应

选取黄土高塬沟壑区砚瓦川流域作为研究对象,分析综合治理前后年水沙关系及次降雨水沙关系变化及其对流域治理的响应,研究结果表明：1997年为砚瓦川流域减水减沙作用明显生效的转折年。治理期（1998-2009年）与基准期（1981-1997年）相比,无论年尺度还是次降雨尺度上,径流深与输沙模数间的关系均发生显著变化,其单位径流输沙量显著降低。其中在次降雨尺度上水沙关系趋于稳定的临界径流深为3 mm;当降雨量<50 mm、雨强<4 mm/h或历时>3 h 时,治理期较基准期水沙关系变化显著。水土保持综合治理是造成年尺度和次降雨尺度上水沙关系变化显著的原因,并且可以显著降低中低降雨量、中低雨强和中长历时降雨的单位径流输沙量。