利用回归分析确定降水入渗补给量

目前常用降水量乘以降水入渗补给系数的方法计算降水入渗补给量,此法不能表现降水特征、蒸发等因素对降水入渗补给的影响．为解决不同时间尺度、不同降水特征和蒸发情况下的降水入渗补给量,在分析郑州地下水均衡试验场地中渗透仪实测入渗量、降水和蒸发资料的基础上,利用均匀设计法选取最优的与降水入渗补给量关系密切的前期降水量和蒸发量的期次,然后利用回归分析建立各岩性和埋深的年、月和日尺度上的降水入渗函数,可以比较准确的计算降水入渗补给量．表3,参9．     

土地利用变化对茂名市降水入渗补给量的影响

大气降水是地下水补给的主要来源,确定降水入渗补给量对地下水资源管理和规划有着重要意义。以茂名市为研究区,基于Wet Spass分布式水文模型及Geo SOS-FLUS模型,结合GIS技术,估算2010年的降水入渗补给量,分析未来土地利用变化及其对降水入渗补给的影响。结果表明,(1)降水大部分转化为蒸散发量,入渗补给量次之,年平均降水入渗补给量为684.63 mm;不同土地利用类型下,径流量、蒸散发量和降水入渗补给量存在显著差异性,由于城市规划的作用和区域土壤质地的差异,林地、居民用地的降水入渗补给能力较大,高达800 mm,荒地最小。(2)近20年来,居民大量开垦荒地,草地转变为耕地和林地,有利于降水入渗的土地利用类型面积减少,使得降水入渗补给量减少,土地利用变化影响着地下水的水量平衡。(3)到2050年,各类土地利用类型在区域上的分布更加集中,水域面积大量减少,耕地面积普遍大于其他类型土地,导致大部分面积的降水入渗补给量将呈现减少的趋势,全年、丰水期的降水入渗补给量变化较相似,与枯水期的变化相差较大;到2100年则偏向于林地和草地的增加,降水入渗补给量呈增加趋势。可见,在未来一段时期内,茂名市在追求经济高速发展的同时,应加强对生态环境的保护,加大绿化面积,使地下水得到一定量的补给。本研究结果可为茂名市未来土地规划提供一定依据,以进一步加强对地下水的管理和保护。     

华南滨海小流域降雨入渗对地下水的补给分析

以华南滨海小流域——中山大学滨海水循环试验基地(试验基地)作为研究区,在对该流域地下水和雨水分别进行采样、实验分析的基础上,利用氯量平衡法(CMB)与地下水动态法计算了该流域的降雨入渗补给系数与给水度。研究发现,试验基地地下水主要受降雨补给,地下水埋深在雨季(4—9月)、旱季(10—3月)的变动范围大致为0～1.5 m与0～0.5 m。根据CMB计算结果,补给区、中间区雨季降雨入渗补给系数分别为旱季的1.3～1.6倍和1.3～2.0倍,且补给区大于中间区(M5井除外)。利用地下水动态法计算次降雨入渗补给系数,所得雨季、旱季的均值(7.6%和4.6%)与CMB计算结果(7.7%和5.3%)较为接近。给水度、雨强与入渗补给系数均存在一定的线性关系。将地下水埋深分别与降雨入渗补给量及潜水蒸发量进行多项式拟合对比,发现降雨入渗对地下水的最大入渗补给埋深约为2.3 m,当埋深为3.1 m时,地下水可获得最大净补给量。     

华南滨海小流域降雨入渗对地下水的补给分析

以华南滨海小流域——中山大学滨海水循环试验基地（试验基地）作为研究区,在对该流域地下水和雨水分别进行采样、实验分析的基础上,利用氯量平衡法（CMB）与地下水动态法计算了该流域的降雨入渗补给系数与给水度。研究发现,试验基地地下水主要受降雨补给,地下水埋深在雨季（4—9月）、旱季（10—3月）的变动范围大致为0～1.5 m与0～0.5 m。根据CMB计算结果,补给区、中间区雨季降雨入渗补给系数分别为旱季的1.3～1.6倍和1.3～2.0倍,且补给区大于中间区（M5井除外）。利用地下水动态法计算次降雨入渗补给系数,所得雨季、旱季的均值（7.6%和4.6%）与CMB计算结果（7.7%和5.3%）较为接近。给水度、雨强与入渗补给系数均存在一定的线性关系。将地下水埋深分别与降雨入渗补给量及潜水蒸发量进行多项式拟合对比,发现降雨入渗对地下水的最大入渗补给埋深约为2.3 m,当埋深为3.1 m时,地下水可获得最大净补给量。     

砒砂岩区不同土地利用类型土壤入渗性能及其影响因素研究

砒砂岩区是黄河中游粗泥沙集中来源区之一。为了探究砒砂岩区不同土地利用类型土壤入渗性能及其影响因素,该文以砒砂岩区鲍家沟小流域的林地、水浇地、草地和裸地土壤为研究对象。采用野外双环法测定土壤入渗速率,运用约束性排序方法分析了土壤因子与入渗速率的关系。结果表明:(1)研究区不同土地利用类型土壤容重在1.34-1.52g·cm~(-3)之间,林地和水浇地相比其他土地利用类型土壤更为疏松且肥沃,利于水分的入渗;(2)研究区林地的初渗速率为14.96 mm·min~(-1)显著高于其他土地利用类型,其余依次为水浇地、草地和裸地,稳渗速率在0.53-2.71mm·min~(-1)之间,呈水浇地林地草地裸地的趋势;(3)4种模型中Kostiakov模型对砒砂岩区不同土地利用类型土壤入渗过程模拟效果最好;(4)冗余分析排序关系可以充分反映土壤因子对入渗速率的影响作用,土壤容重对初渗速率的解释能力最强,土壤有机质含量对稳渗速率的解释能力最强。砒砂岩区林地土壤肥力条件良好,其水分入渗过程主要受土壤容重的影响。而草地、裸地的土壤贫瘠且结构较差,入渗过程受多因素的综合影响。水浇地土壤结构与人为管理措施有关,其入渗过程主要受土壤养分条件的影响。     

济源盆地地表水和地下水的水化学及氢、氧同位素特征

运用氢氧同位素和水化学成分作为水循环过程的示踪剂,研究济源盆地地表水和地下水之间的转化关系.通过现场调查,系统地采集了该区浅层、中深层地下水和河水样品,并在实验室进行了水化学成分(K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO2-4、HCO-3)和氢氧稳定同位素组分(D、18O)测定.基于水化学和同位素测定结果,揭示盆地地表水和地下水循环特征.水化学分析结果显示,济源盆地水体的水化学类型主要为HCO3-SO4-Ca-Mg,属于低矿化度水,浅层地下水和河水联系紧密,不同水体水化学成分主要受到岩石风化作用的影响.氢氧稳定同位素研究表明,大气降水是盆地不同水体的主要补给源,地下水在接受降水的补给后经过了不同程度的蒸发作用,中深层地下水受蒸发影响较小,浅层地下水和河水受蒸发影响较大.浅层地下水和河水的主要补给方式是地表大气降水的垂直渗入补给,中深层地下水接受北部太行山区的径流补给,补给高程为620—1185 m.     

封育草地土壤生物结皮对水分入渗与植物多样性的影响

盐池县柳杨堡乡从2000年开始采取封育措施,长期的无人为干扰使封育区内产生土壤生物结皮,结皮对水分有一定影响,进而影响封育区植被的恢复。采用双环入渗法分析生物结皮对土壤水分的影响,并通过对人工封育区内的植被调查测定去除土壤结皮前后的植物多样性变化。结果表明：有生物结皮覆盖的土壤入渗曲线的最高峰比无生物结皮覆盖的低约5 cm,有生物结皮覆盖的土壤初始入渗速率为0.8 cm·min^-1,而无生物结皮覆盖的土壤初始入渗速率为2.6 cm·min^-1,随着封育年限的增加,土壤生物结皮的覆盖面积及厚度逐年增加,结构也更紧密,影响土壤的水分入渗,不利于植被的生长,而通过对封育区内新翻耕土层和未翻耕的土层的植物多样性比较,新翻耕的土层中的植物多样性指数明显高于未翻耕土层。因此对封育区内采取适度翻耕,能够减少生物结皮对土壤水分入渗的负面影响,能够更有效的利用降水,促进植被恢复。     

白石砬子自然保护区几种主要植被类型土壤入渗特性研究

为了深入研究辽东山区森林土壤的水源涵养功能,以白石砬子自然保护区内的6种主要植被类型下土壤为研究对象,采用野外双环试验和室内理化性质分析相结合的方法,研究了不同植被类型下土壤入渗能力及其与理化性质的关系。结果表明,不同植被类型土壤的初渗率、稳渗率、平均入渗率、渗透总量均表现为下层低于上层,最大值是最小值的近3倍;不同植被类型间土壤入渗能力差异较大,其中A层初渗率排列顺序为原生红松阔叶混交林>红松人工林>鱼鳞云杉臭冷杉林>农地>蒙古栎林>杂木林,B层初渗率排列顺序为鱼鳞云杉臭冷杉林>农地>杂木林>红松人工林>原生红松阔叶混交林>蒙古栎林,A层稳渗率排列顺序为红松人工林>鱼鳞云杉臭冷杉林>原生红松阔叶混交林>杂木林>蒙古栎林>农地,B层稳渗率以杂木林最大,为3.8 mm?min-1,原生红松阔叶混交林最小,仅为1.1 mm?min-1,其他4种植被类型土壤稳渗率几乎无差异,A层平均入渗率排列顺序为红松人工林>原生红松阔叶混交林>鱼鳞云杉臭冷杉林>杂木林>蒙古栎林>农地,B层平均入渗率排列顺序为杂木林>鱼鳞云杉臭冷杉林>红松人工林>蒙古栎林>农地>原生红松阔叶混交林,A层的渗透总量以红松阔叶混交林和红松人工林最大,蒙古栎林和农地相对较低,B层的渗透总量以杂木林最大,红松阔叶混交林最小;主成分分析评价的土壤入渗能力排序为红松人工林>鱼鳞云杉臭冷杉林>原生红松阔叶混交林>杂木林>蒙古栎林>农地,初渗率、稳渗率、平均入渗率和渗透总量等4个指标综合起来能够很好的表达土壤入渗能力,其主成分方差的累积贡献率为90.662%;不同层次土壤入渗速率与入渗时间均存在良好的幂函数关系;土壤的稳渗率、平均入渗率、渗透总量与非毛管孔隙度呈显著正相关关系,初渗率与非毛管孔隙存在相关性,但不显著。与容重存在负相关关系,但不显著。     

辽宁东部山区几种主要森林植被类型土壤渗透性能研究

沿辽河水系设置临时标准地 ,对辽宁东部山区具有代表性的油松林、落叶松林、红松林、柞木林、杂木林及灌丛 6种植被类型的土壤水分的入渗性能进行了研究。结果表明 ,辽东山区 6种植被类型下土壤都表现出较强的渗透性能。A层的初始入渗率 (f0 /mm·min- 1) 1 2 .8～ 6 1 .1 ,平均值为 38.7,B层 1 6 .8～4 1 .7,平均值为 2 7.0 ,C层 2 9.2～ 38.2 ,平均值为 2 4 .4 ;A层的稳定入渗率 (fc/mm·min- 1) 2 .6～ 4 .2 ,平均值为 3.5 ,B层 2 .2～ 4 .1 ,平均值为 2 .9,C层 1 .1～ 3.3,平均值为 2 .2 ;A层的饱和导水率 (k10 /mm·min- 1)1 .5 3～ 2 .2 3,平均值为 1 .86 ,B层 0 .77～ 2 .0 5 ,平均值为 1 .2 7,C层 0 .5 0～ 1 .2 8,平均值为 0 .79。不同植被类型下不同土壤发生层次的入渗能力差异显著 :一般地 ,阔叶林下土壤的入渗性能明显好于针叶林 ,榛丛下土壤也表现出很好的渗透性能 ;不同土层入渗性能大小为A层 >B层 >C层。林龄差异在 2个龄级以上时 ,林龄越大 ,土壤初渗性能越好。用Horton方程拟合土壤饱和渗透过程 ,模拟结果与实测结果相近。     

降水处理对南亚热带季风林土壤微生物群落结构的影响

全球变暖导致降水格局的变化,进而影响到土壤碳排放与土壤环境特征,土壤微生物群落结构是反映这一变化的有效早期响应指示。以南亚热带鼎湖山季风常绿阔叶林(季风林)土壤为对象,探讨降水变化对不同土壤层土壤微生物群落的影响,试验设置3种降水变化处理(年降水量不变但降水次数增加、减少50%降水量、自然降水),采用磷脂脂肪酸(PLFA)技术提取土壤微生物含量。结果表明:(1)不同降水处理对同一土层土壤微生物总PLFAs量、细菌PLFAs量、真菌PLFAs量、放线菌PLFAs量、丛枝菌根真菌PLFAs量影响不显著(P0.05);(2)0~10 cm土层中,土壤微生物细菌(革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌)、真菌、放线菌和丛枝菌根真菌的相对丰度值差异不明显,说明不同降水处理条件下,该层土壤微生物群落结构较为相似;(3)10~20 cm土层中,不同降水处理对细菌(革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌)的相对丰度产生明显的影响(P0.05);(4)在所有试验处理中,土壤p H作为一个重要的影响因子,与土壤微生物总PLFAs量成极显著负相关关系(P0.01)。     

Ecological properties of soil water and effects on forest vegetation in the Loess Plateau

In the Loess Plateau of China, soil water has three ecological properties: high infiltration capacity, high storage capacity and availability to deep plant roots. Soil desiccation is the most serious problem for forest vegetation in the Loess Plateau. Arid soils are the result of intensified soil desiccation caused by disturbances in plant succession, which constitute the ecological foundation of soil water. The negative effects of the arid soil layer on surface water infiltration for recharging underground water are discussed in terms of ecological hydrology. The arid soil layer disrupts the link between surface water and underground water and prevents vertical precipitation infiltration from supplementing underground water. Forest vegetation has a significant runoff-retaining efficiency that reduces total runoff from forest areas leading to low surface and ground runoff which affect the water cycle on a watershed scale.     

利用矿化垃圾层预防和控制渗滤液导排系统堵塞

在卫生填埋场中,垃圾渗滤液导排系统堵塞普遍存在,悬浮固体形成的物理堵塞、有机物降解和金属离子沉淀导致的生物-化学堵塞是引起导排系统堵塞的关键因素.本文构建了"矿化垃圾+砾石层导排"的渗滤液下渗装置,通过矿化垃圾预处理渗滤液中悬浮固体和有机物以控制导排系统发生的物理和生物-化学堵塞.结果表明,在矿化垃圾层,渗滤液中化学需氧量(COD)和悬浮固体(SS)去除较多,去除率分别达到了85%和87%,并且Ca²⁺浓度也出现了波动较大的现象;然而,渗滤液在砾石层下渗过程中,其COD、SS和Ca²⁺浓度保持稳定.并且,砾石层可排水孔隙率在长期运行的过程中没有明显变化,表明渗滤液在砾石导排层没有形成明显的沉淀.与此同时,在没有添加矿化垃圾的对照组发现,砾石层可排水孔隙率减少最多的区段是渗滤液的进水点位(可排水孔隙率减少达到了53%),即渗滤液有机负荷最大处的饱和砾石层堵塞最为严重,其无机堵塞物主要是碳酸钙等.因此,在渗滤液流入砾石层前,采用矿化垃圾层部分饱和的方式对渗滤液中有机物和悬浮固体进行预处理,可以预防和控制渗滤液在砾石层形成沉淀堵塞.研究为填埋场的运行管理渗滤液导排系统堵塞提供了新的思路和方法.     

Foliar absorption of intercepted rainfall improves woody plant water status most during drought

A large proportion of rainfall in dryland ecosystems is intercepted by plant foliage and is generally assumed to evaporate to the atmosphere or drip onto the soil surface without being absorbed. We demonstrate foliar absorption of intercepted rainfall in a widely distributed, continental dryland, woody-plant genus: Juniperus. We observed substantial improvement in plant water status, exceeding 1.0 MPa water potential for drought-stressed plants, following precipitation on an experimental plot that excluded soil water infiltration. Experiments that wetted shoots with unlabeled and with isotopically labeled water confirmed that water potential responded substantially to foliar wetting, that these responses were not attributable to re-equilibration with other portions of the xylem, and that magnitude of response increased with water stress. Foliar absorption is not included in most ecological, hydrological, and atmospheric models; has implications for interpreting plant isotopic signatures; and not only supplements water acquisition associated with increases in soil moisture that follow large or repeated precipitation events, but also enables plants to bypass soil water uptake and benefit from the majority of precipitation events, which wet foliage but do not increase soil moisture substantially. Foliar absorption of intercepted water could be more important than previously appreciated, especially during drought when water stress is greatest.     

城市降雨径流水质污染分析

目前我国对一些小流域的农业区面源污染积累较多经验，对城市面源污染的研究比较少，这是因为随着城市化进程的加速，这是人类在城市上的活动能力较农业区大幅度地增加，从而导致城市地面污染种类繁多复杂。本文通过应用径流形成原理理论对其进行初步分析，提出现行适用的控制城市径流污染的方法为工程和非工程的两大类。     

一种新型城市雨水截污下渗装置

以开展城市雨水综合利用为目的，详细介绍了由系列产品组成的一种新型城市雨水截污下渗系统的实现原理和设计方案。该系统的研究成果，对于实现城市地下水源补给，削减城市雨洪灾害影响，减轻泄洪河道下游压力，改善城市环境和清污劳动强度具有重要的实用价值。     

Evaluation of SWAT sub-daily runoff estimation at small agricultural watershed in Korea

A study was undertaken for the prediction of runoff flow from 0.8 ha field-sized agricultural watershed in South Korea using Soil and Water Assessment Tool (SWAT) sub-daily. The SWAT model with sub-daily configuration predicted flow from the watershed within the range of acceptable accuracy. The SWAT sub-daily simulations were carried out for a total of 18 rainfall events, 9 each for calibration and validation. Overall trend and extent of matching simulated flow for the rainfall events in 2007-2008 with measured data during the calibration process were coefficient of determination (R²) value of 0.88 and Nash and Sutcliffe Efficiency (E_NS) value of 0.88. For validation, R² and E_NS values were 0.9 and 0.84, respectively. Whereas R² and E_NS values for simulation results using daily rainfall data were 0.79 and -0.01, respectively, that were observed to be out of acceptable limits for the model simulation. The importance of higher time resolution (hourly) precipitation records for flow simulation were evaluated by comparing R² and E_NS with 15 min, 2 h, 6 h and 12 h precipitation data, which resulted in lower statistics with increases in time resolution of precipitation data. The SWAT sub-daily sensitivity analysis was performed with the consideration of hydraulic parameter and was found as in the rank order of CN2 (curve number), ESCO (soil evaporation compensation factor), GW_DELAY (ground water delay time), ALPHA_BF ( base flow alpha factor), GWQMN ( a threshold minimum depth of water in the shallow aquifer required for return flow to occur) , REVAPMN (minimum depth of water in shallow aquifer for re-evaporation to occur) , LAT_TIME (lateral flow travel time) respectively. These sensitive parameters were evaluated at 10% higher and lower values of the parameters, corresponding to 70.5% higher and 23.2% lower in simulated flow out from the SWAT model. From the results obtained in this study, hourly precipitation record for SWAT sub-daily with Green-Ampt infiltration method was proven to be efficient for runoff estimation at field sized watershed with higher accuracies that could be efficiently used to develop site-specific Best Management Practices (BMPs) considering rainfall intensity, rather than simply using daily rainfall data.     

Impact of Land-Based Sources On Marine Environment: Phytoplankton Blooms Within an Annual Cycle

The discharge water into the western region of Alexandria (Egypt), creates suitable conditions for the acceleration of the phytoplankton growth; daily replenishment of nutrients and development of density stratified water column. Water transparency and ammonia concentrations seem to be affecting the variations of the numerical standing crop. Eight phytoplankton bloom pulses of different causative species were observed. Asterionella glacialis represents a newly recorded red tide species in the neritic waters of Alexandria.     

Impact of Land-Based Sources On Marine Environment: Phytoplankton Blooms Within an Annual Cycle

The discharge water into the western region of Alexandria (Egypt), creates suitable conditions for the acceleration of the phytoplankton growth; daily replenishment of nutrients and development of density stratified water column. Water transparency and ammonia concentrations seem to be affecting the variations of the numerical standing crop. Eight phytoplankton bloom pulses of different causative species were observed. Asterionella glacialis represents a newly recorded red tide species in the neritic waters of Alexandria.     

甘肃黄土高原各级降水和极端降水时空分布特征

利用甘肃黄土高原地区1960－2011年12个及周边4个站点的逐日降水观测资料,用阈值检测方法计算出甘肃黄土高原地区极端降水的阈值并运用气候线性趋势、多项式拟合、反距离加权法、Mann-Kendall检验、Morlet小波、R／S方法分析了近52a甘肃黄土高原各级雨量和R95极端降水的时空变化特征及对未来进行预测。结果表明：①近52a来甘肃黄土高原春季以小雨为主,夏、秋季以暴雨为主,冬季以大雪为主,R95极端降水主要集中在夏季;②春、秋季主要以大雨降水强度最强,夏季暴雨降水强度最强,冬季则为大雪;R95极端降水强度夏季降水强度最强。③小雪呈显著增加,微雨、中雨、大雨、微雪、R95极端降水量均呈显著减少;④微雨量、小雨量、中雨量、大雨量、R95极端降水量与年降水总量有很好的相关性,对年降水总量有很好的响应;⑤在空间分布上,各量级降水和R95极端降水大部分存在减小趋势,减小区主要集中在西南部和东北部;⑥各量级降水和R95极端降水突变年份不尽相同;⑦各量级降水和R95极端降水在不同的时间序列存在长短不同的周期震荡;⑧R／S分析表明不同量级降水和R95极端降水的未来变化趋势和过去一致。