节水灌溉措施下湘东北丘陵林-稻汇水区复合系统铅的迁移

铅通过食物链的迁移和积累对人类健康的毒害作用日益为社会所重视,而水稻是人类铅摄入的主要途径之一,因此,对稻田土壤铅的迁入途径及其过程特征的研究十分必要.为了探明湖南地区远离城镇、工矿区的丘陵稻区铅的输入、迁移、滞留机制,选择位于湘东北地域的汩罗市桃林林场的林地-山塘-稻田汇水区系统作为研究对象,在水稻大田生长期间,原位研究其大气沉降、岗地径流、山塘水、稻田水、水稻生长等过程的铅通量.结果表明：①输入系统的铅源是大气沉降,其中,在水稻生育前期通过东南季风输入的区域外源铅占90%;②山塘是大气沉降铅的主要集纳地貌单元,存留了大气沉降输入岗地和山塘总铅的66%;③林-稻汇水区系统岗地铅净留存28.8~57.7 g·hm^-2,山塘铅净留存604.3~961.9 g·hm^-2,稻田铅净留存89.6~90.9 g·hm^-2;而对照系统岗地铅净输出173.3 g·hm^-2,山塘净留存3427.6 g·hm^-2,稻田净留存87.1 g·hm^-2;④岗地和山塘对铅的截留量能够互补;⑤从岗地通过径流-山塘水过程迁移到稻田的大分子有机物能够增强稻田对铅的截留.综上所述,丘陵林-稻汇水区系统中铅的循环与大气沉降有关,系统内岗地森林类型、郁闭度、降水产流及泥沙、有机物的输出都会影响铅在系统中的迁移和分配.     

海绵城市地块汇水区颗粒污染物的传输

目前我国海绵工程建设多集中在地块汇水区单元内开展,通过多个低影响开发(LID)设施协同完成地表径流水质水量的调控,但基于地块汇水区尺度下城市面源污染的产生和控制效果鲜有报道.本研究比较分析了不同硬化率地块汇水单元内的面源颗粒污染物晴天累积、降雨冲刷、地表径流及径流输出负荷状况.结果表明,地块汇水单元内硬质路面是面源颗粒污染物贡献的最主要的下垫面类型,中硬化率(61.1%)地块和高硬化率(73.6%)地块路面街尘累积量分别约占汇水区单元的88.4%(2.22～12.51 g·m~(-2))和90.1%(4.99～33.43 g·m~(-2)),对径流SS的输出贡献比率分别约为91.7%(0.97～7.34 g·m~(-2))和90.5%(0.92～18.77 g·m~(-2)),降雨径流SS污染负荷占比分别约为95.2%和83.1%,经LID设施处理后输出径流污染负荷约为地表径流的24.0%和40.2%.硬质路面的街尘晴天累积及降雨冲刷以150μm为主,地表径流及输出径流则以50μm粒径段为主,同时地块不透水比例的增加,细粒径(105μm)颗粒物的累积及冲刷分布增大(24.4%和106.4%),而粒径50μm的颗粒物在路面径流中的分布减小(12.4%).屋面的街尘累积、冲刷及降雨径流的粒径分布状况与硬质路面大致相似,但中硬化率地块(1 000μm)和高硬化率地块(250～450μm、45μm)在3个粒径段范围的颗粒物累积和冲刷相较于路面街尘粒径分布明显增加(1 000μm:58.1%和108.5%; 250～450μm:72.9%和41.8%;45μm:59.2%和64.8%).以上结果揭示了颗粒污染物在地块汇水区尺度下的污染全过程(累积-冲刷-输出)分布及LID设施对地块整体SS污染负荷的控制效果,可为地块汇水单元内LID设施工程绩效的科学评估提供重要参考.     

塘库沉积的137Cs法断代测定三峡库区小流域产沙量

本文以三峡库区重庆忠县黄冲子小流域和工农沟小流域为研究区域,依据塘库修建时间(1955年)、退耕还林工程启动时间(2000年)和~(137)Cs示踪技术,确定了小流域不同时期产沙量及产沙模数,并分析比较了不同小流域的塘库沉积物~(137)Cs含量和产沙模数。研究结果表明,黄冲子小流域和工农沟小流域1955~1963年、1963~2000年、2001~2014年的产沙模数均呈下降趋势,库区小流域生态环境得到明显改善;黄冲子小流域不同时期产沙模数均大于工农沟小流域,工农沟塘库沉积物1963年~(137)Cs峰值和表层泥沙~(137)Cs浓度均小于黄冲子塘库,主要与小流域的土地利用类型以及侵蚀方式有关。在以后的研究中,应该加强库区小流域沟道侵蚀产沙量的定量估算,为长江经济带生态环境建设提供参考依据。     

Analysing the sensitivity behaviour of two hydrology models

Recently, the New Morris Method has been presented as an effective sensitivity analysis tool for mathematical models. The New Morris Method estimates the sensitivity of an output parameter to a given set of input parameters (first-order effects) and the extent these parameters interact with each other (second-order effects). This method requires the specification of two parameters (runs and resolution) that control the sampling of the output parameter to determine its sensitivity to various inputs. The criteria for these parameters have been set on the analysis of a well-behaved analytical function (see Cropp and Braddock, Reliab. Eng. Syst. Saf. 78:77–83, 2002), which may not be applicable to other physical models that describe complex processes. This paper will investigate the appropriateness of the criteria from (Cropp and Braddock, 2002) and hence the effectiveness of the New Morris Method to determine the sensitivity behaviour of two hydrologic models: the Soil Erosion and Deposition System and Griffith University Representation of Urban Hydrology. In the first case, this paper will separately analyse the sensitivity of an output parameter on a set of input parameters (first- and second-order effects) for each model and discuss the physical meaning of these sensitivities. This will be followed by an investigation into the sampling criteria by exploring the convergence of the sensitivity behaviour for each model as the sampling of the parameter space is increased. By comparing these trends to the convergence behaviour from Cropp and Braddock (2002), we will determine how well the New Morris Method estimates the sensitivity for each model and whether the sampling criteria are appropriate for these models. It will be shown that the New Morris Method can provide additional insight into the functioning of these models, and that, under a different metric, the sensitivity behaviour of these models does converge confirming the sampling criteria set by Cropp and Braddock.     

Test of a Modelling System for Estimating Nitrogen Leaching – A Pilot Study in a Small Agricultural Catchment

Nitrogen leaching is a world-wide concern for the quality of ground- and surfacewater. Measures to abate this is still limited by a lack of understanding mechanisms behind all factors describing the leaching process, time lags between countermeasures and improvement in waterquality and spatial distribution of nitrogen leaching. The purpose of this study was to do an initial test of the SOILNDB model system which is built on the existing mechanistic SOIL and SOILN models and an automatic parameterization procedure for use of simplified input data. The test was done by simulating nitrogen leaching from each of the 150 fields in a small catchment during a three-year study period. The simulated mean root-zone nitrogen leaching rate from all the fields in the catchment was compared to measurements of nitrogen flow in the stream draining the catchment and showed good agreement in between-year dynamics.     

长江源头的小流域综合治理及其效能

孟宗沟小流域是长江源头高寒牧区水土流失综合治理试点。通过沟道与坡面两方面的治理，工程措施与生物措施相结合，增加地面、坡面植被，栏蓄径流，减少泥沙下泄，在防护效能上取得了显著成果。     

赣江流域山丘荒地的形成、危害和开发途径

赣江流域的山丘荒地总面积约为 2902×10⁴亩,除 35×10⁴亩属于“十边草地”零星分布于路边、河边、田边、村边、沟边之外,比较成片的约有 2867×10⁴亩（见表 1）,略多于现有耕地,而且相当于现有林地的一半。这些荒地 3/4以上分布在红壤丘陵（低丘岗地 388×10⁴亩,占13.5％;中低丘1236×10⁴亩,占43.1％;高丘605×10⁴亩,占21.2％;山地638×10⁴亩,占22.3％）,而且主要分于于上、中游地区（上游地区占60.2％,中游地区占25.4％,下游地区占14.4％）。综合开发治理、合理利用这些山丘荒地,是赣江流域、特别是上、中游地区的农民摆脱贫穷落后困境、实现小康目标的重要环节之一。     

流域管理:权力产权的外部性问题

水资源的自然、经济和社会属性要求政府对流域的开发和利用进行管理,以解决个体使用者的外部性问题.但实际上由于政府并不是只有单一目标的统一组织,在分权体制下,不同区域、部门的政府单元掌握着实际权力.由于权力也存在外部性,各管理区域、部门之间存在利益冲突,导致政府的管理失效.解决政府权力外部性的办法:一是要转变政府职能,改变政府的激励机制;二是严格界定各政府单元的权力界限,对流域进行统一管理.     

流域水环境监测质量管理制度构建初探

针对目前我国流域水环境监测管理制度的现状和流域水监测质量管理体系的缺失,从流域水环境监测管理、监督、流域水环境监测机构资质认定、质量事故行政追究和流域水环境监测机构内部质量管理等方面进行了研究,并构架了流域水环境监测的质量管理、监督、考核、评价、追究等一系列体制、机制。     

基流对亚热带农业流域氮素输出的贡献研究

随着经济的迅猛发展和人民生活水平的逐步提高,亚热带农业小流域的面源污染日趋严峻,恶化的水体环境质量已经成为该区域可持续发展和生态文明建设的重要障碍.基流过程对流域生态水文过程有重要影响,因此本研究选取湖南省长沙县的脱甲和涧山两个农业小流域作为调查对象,通过流域观测和模型估算方法,对比分析2011年1月至2013年12月间流域基流过程对总氮(TN)输出的贡献.结果表明,在较高强度水稻种植的脱甲流域的月平均基流流量、平均基流TN流量加权浓度和平均基流对TN输出贡献[15.2 mm·month~(-1)、4.14 mg·L~(-1)和0.54 kg·(hm~2·month)~(-1)],均大于较低强度水稻种植的涧山流域[11.4 mm·month~(-1)、1.72 mg·L~(-1)和0.20 kg·(hm2·month)~(-1)].基流对TN输出贡献呈现明显的季节性变化,如在水稻生长季,脱甲和涧山流域基流对TN输出贡献分别为23.2%和18.6%,均低于休耕季的46.9%和40.0%,表明水稻种植会提高休耕季的流域基流过程对TN输出的贡献.因此,为缓解农业小流域水体面源污染,应当在农业小流域中实施合理的稻田管理措施来降低基流对TN输出的贡献.