河北坝上与坝下不同土地利用类型土壤入渗特征及其影响因素

为查明河北省坝上与坝下不同土地利用类型土壤入渗能力,选择张北县（坝上风蚀区）和阳原县（坝下水蚀区）作为典型研究区,采用微型圆盘入渗仪测量土壤入渗特性,并分析其主要影响因素。研究结果表明：（1）阳原县不同土地利用类型土壤渗透性能表现为：高盖度草地>低盖度草地>耕地>林地,张北县表现为：草地>耕地>灌木林地>防护林地;（2）不同入渗模型拟合度之间存在显著差异,其中Philip模型拟合效果最佳;（3）土壤初始入渗速率、稳定入渗速率、稳定入渗时间与容重呈极显著负相关关系,而与总孔隙度均呈极显著正相关关系。结果表明,该区草地土壤入渗能力最强,后期开展生态工程建设时应更加重视草地涵养水源的作用。     

土壤介质对地下渗滤系统去除污染物的影响

通过对比不同土壤介质对地下渗滤系统去除污染物的影响,结果表明,粘土易造成土壤堵塞,不适于地下渗滤系统,可通过掺砂和有机物加以调整;砂土具有较高的通气透水性,对有机物、氨氮去除有利但对总氮和总磷去除不利,可通过分层布置(如上砂下壤)加以调整;壤土去除污染物性能最佳,最适宜于地下渗滤系统。     

PE微塑料对土壤水分入渗的影响及入渗模型适宜性评价

为探究微塑料对土壤水分入渗过程的影响,通过室内土柱模拟试验,设置5组微塑料添加处理(0,1,2,4,6g/kg),研究了不同微塑料含量对湿润锋运移和累积入渗量的影响,并进一步评价了主要入渗模型在微塑料污染土壤中的适用性.结果表明,湿润锋运移速率随着微塑料含量的增加呈现出先减小后增加的特征,当含量达到T2时(微塑料含量2...     

喀斯特坡地土壤稳渗率空间分布变化特征研究

为查明高异质性背景条件下喀斯特坡地土壤稳渗率空间分布变化特征,在6类典型人为活动方式石灰岩坡地针对4类主要生境类型(土面、土石面、石沟、石缝)开展生境空间分布调查和土壤理化性质分析,并利用Guelph入渗仪进行稳渗率实验。通过对比分析各生境土壤性质和土壤稳渗率关系,结合人为作用方式探讨各生境土壤性质和稳渗率空间变化特征及其演化规律。结果表明:1)喀斯特坡地土壤稳渗率普遍高于非喀斯特地区,喀斯特坡地土壤稳渗率受土壤孔隙和岩石裂隙耦合作用影响。2)各生境条件下土壤稳渗率具有高度的空间异质性,呈现"斑块状"空间分布特征。3)坡地人为作用方式变化将改变原有生境的土壤性质,进而导致各生境土壤稳渗率随人为活动进程发生相应变化。人为踩踏作用影响较小的原生林、次生林和乔灌林坡地土面和土石面生境土壤稳渗率普遍高于石沟和石缝生境,但转变为人为踩踏作用强烈的放牧灌草地或火烧人为干扰地后,土面和土石面生境土壤退化严重,土壤容重和粘粒含量增大,稳渗率显著降低。而石沟和石缝生境土壤性质和稳渗率受影响程度明显小于土面和土石面生境,土壤稳渗率仍可维持较高水平。     

黄土丘陵沟壑区小流域植被恢复对土壤稳定入渗的影响

经过20多年的退耕还林还草和封禁措施,纸坊沟流域植被得到良好恢复,并对土壤产生正面影响。流域内11种主要植物群落下以及不同生活型下土壤稳定入渗速率均有显著差异,其中灌木和草本群落下土壤稳定入渗速率较大,乔木林下较小。土壤稳定入渗速率与其影响因子之间存在相关关系,其中土壤稳定入渗速率与土壤容重、土壤总孔隙度及土壤活性孔隙度存在极显著的相关关系;与枯枝落叶层厚度也有一定的相关关系;还与土壤水稳性团聚体重量百分含量、土壤有机质含量有一定的相关关系。结果表明,黄土丘陵沟壑区进行植被建设选择灌草群落较好,天然群落可优先选择铁杆蒿、茭蒿、长芒草和白羊草等,人工灌木群落可优先选择柠条等。由于该区属森林向草原的过渡区,尽管也能种植刺槐等乔木树种,但营造乔木林应考虑林灌草隔带混交和垂直配置,并注意微地形的影响。     

东祁连山土地利用方式对土壤持水能力和渗透性的影响

为了解祁连山东段天祝高寒地区不同土地利用方式对土壤持水能力和渗透性的影响,研究选取天然草地、退耕自然恢复地、燕麦地和多年生草地4种土地利用方式,研究了不同土地利用方式对土壤持水能力和渗透性的影响。结果表明,不同土地利用方式对土壤持水能力和渗透性影响显著。土壤容重大小依次为退耕自然恢复地(1.104 g/cm³)>多年生草地(1.061 g/cm³)>燕麦地(1.011 g/cm³)>天然草地(0.781 g/cm³);总孔隙度为天然草地(68.196%)>燕麦地(60.606%)>多年生草地(58.93%)>退耕自然恢复地(57.5%);土壤最大持水量和土壤稳渗速率天然草地最大(681.966 t/hm²和3.02 mm/min),退耕自然恢复地最小(575.005 t/hm²和1.004 mm/min)。从土壤持水性能和入渗性能来看,4种土地利用方式中天然草地最好,退耕自然恢复地最差,燕麦地和多年生草地土壤持水能力和渗透性能优于退耕自然恢复地。     

北京城区绿地土壤渗透性能及其对降雨产流的影响分析

土壤渗透性是影响雨水入渗的关键因素之一,是分析土壤蓄积雨水能力的重要前提条件。针对目前城市绿地土壤渗透性能实测数据缺失、评估方法单一、指标选取较少的现状,采取实测法获取北京不同城市功能区的绿地土壤渗透速率、孔隙比、含水率等数据,并采用相关性、因子分析和多元线性回归分析法,分析影响城市建筑小区土壤渗透性的主要因素,探索建立精度更高、数据需求量更少、计算时间更短的土壤渗透模型。运用该模型得到北京市城市绿地雨水入渗能力水平,建立土壤-降雨产流之间的联系,得到以实测数据为基础,更贴近实际产流过程的径流系数。结果表明:试验样地内3种功能区土壤渗透性能排序为:居住区 > 文教区 > 商业区,实测入渗曲线均符合霍顿渗透模型;土壤内部因素中孔隙比、初始含水率和初始入渗速率三者相互关系紧密,外部因素中植被覆盖度与人为干扰情况呈强负相关,考虑到内外部因素共同作用,初始入渗速率可与初始含水率和植被覆盖度建立初步线性关系式（R2>0.9）;入渗量对雨量径流系数的影响随着降雨量和不透水区域面积比例的增大而减小,入渗量占年径流总量控制率对应的降雨量的比值为37.6%~58.2%,并与降雨量呈负相关。研究结果可为海绵城市建模和下垫面优化设计提供理论参考。     

自然失水条件下土壤的入渗特性研究

下凹绿地、雨水花园等生物滞留设施可参与雨水和地表径流的自然下渗与调节,是海绵城市建设的重要组成部分,雨水入渗对削减雨水外排具有重要作用。目前对土壤渗流的设计主要基于达西定律,但对非饱和土壤来说,达西定律并不广泛适用。对不同初始含水率土壤进行变水头渗透试验,得出其变水头渗透速度与时间的关系,并与达西定律计算结果进行对比,变水头渗透速度与时间的关系式可为海绵城市中土壤入渗的设计计算提供参考。     

Infiltration characteristics of non-aqueous phase liquids in undisturbed loessal soil cores

The widespread contamination of soils and aquifers by non-aqueous phase liquids (NAPL), such as crude oil, poses serious environmental and health hazards globally. Understanding the infiltration characteristics of NAPL in soil is crucial in mitigating or remediating soil contamination. The infiltration characteristics of crude and diesel oils into undisturbed loessal soil cores, collected in polymethyl methacrylate cylindrical columns, were investigated under a constant fluid head (3 cm) of either crude oil or diesel oil. The infiltration rate of both crude and diesel oils decreased exponentially as wetting depth increased with time. Soil core size and bulk density both had significant effects on NAPL infiltration through the undisturbed soil cores; a smaller core size or a greater bulk density could reduce oil penetration to depth. Compacting soil in areas susceptible to oil spills may be an effective stratage to reduce contamination. The infiltration of NAPL into soil cores was spatially anisotropic and heterogeneous, thus recording the data at four points on the soil core is a good stratage to improve the accuracy of experimental results. Our results revealed that crude and diesel oils, rather than their components, have a practical value for remediation of contaminated loessal soils.     

非饱和带柴油入渗实验研究及HSSM模拟

通过土柱模拟实验研究了柴油在不同含水率、不同粒径砂土中的入渗及残留特征,并采用HSSM(Hydrocarbon Spill Screening Model)模拟了柴油在含水率为6%中砂介质中的入渗过程.结果表明:随着介质含水率增加,柴油在介质中湿润锋推进速度先增大后减小,最快速度对应含水率处于相应介质最大残余含水率40%~50%范围内,残余柴油量随介质含水率增大而减小.在细砂、中砂和粗砂3种介质,柴油入渗平均湿润锋推进速度分别为0.42,0.52,0.73cm/min;平均残余柴油量分别为98.10,68.70,48.79mL. 湿润锋推进速度及残余柴油量均与介质粒径呈负相关.HSSM拟合柴油在含水率为6%中砂介质中的湿润锋推进速度为0.5832cm/min,与实验值0.5689cm/min相比,相对误差为2.51%.HSSM能较好的模拟柴油在非饱和带入渗过程,对于土壤及地下水污染预报具有重要意义.     

莲花湖库区落叶松水源涵养林土壤入渗性能的空间分布特征

以莲花湖库区落叶松水源涵养林为研究对象,由入渗速率拟合入渗模型,运用地统计学理论与方法对模型参数进行空间异质性分析。结果表明:采用Philip公式对入渗过程进行数学模拟最佳,模型参数吸渗率和稳渗率均服从对数正态分布,空间相关性强,结构比分别为0.867、0.759,变程分别为29.13 m、6.16 m,分维数分别为1.786、1.970。两者块金值都很小,小尺度内非连续性变异不明显,空间分布格局相类似,空间自相关范围内呈极显著正相关关系,相关系数R为0.48。二者相比,吸渗率空间自相关尺度大,空间分布较简单;稳渗率均一性差,空间分布复杂,破碎化程度高。     

浅析土壤渗滤技术在再生水处理中的应用

从再生水常用处理技术入手,重点介绍了土壤渗滤处理技术,并将土壤渗滤技术与其他处理技术进行比较,指出土壤渗滤技术的优势及存在的问题,对土壤渗滤技术在再生水处理中的应用进行了展望。     

生态高负荷土地快速渗滤系统处理猪场废水的效能及微生态

以经过厌氧反应器处理后的猪场废水为研究对象,探讨了新型生态高负荷土地快速渗滤系统对废水中COD、氨氮及总氮的去除情况;同时分析了该系统中的微生物群落结构以及过氧化氢酶、脲酶、硝酸盐还原酶的含量.结果表明,在水力负荷为11 cm·d~(-1)、进水COD为700 mg·L~(-1)左右的条件下,一级土地渗滤柱与二级土地渗滤柱对COD的去除率分别为78.8%与63.0%,总去除率达到了92.6%;而当水力负荷增大到22 cm·d~(-1)时,总的COD去除率仍在90.0%以上;该系统对于氨氮的去除更为显著,去除率可达99%左右.一级土地快速渗滤系统中上、中、下部的过氧化氢酶含量分别为1.899、0.990、0.323 m L·g~(-1),表明猪场废水中的有机物主要在该系统的上部与中部得以去除;二级土地快速渗滤系统上、中、下部的硝酸盐还原酶含量分别是3.453、3.831、1.971 m L·g~(-1),表明脱氮作用主要发生二级土地快速渗滤系统的上部与中部.该土地快速渗滤系统中微生物以Gram Negative与Gram Positive为主,特别是在二级土地快速渗滤系统中,AM Fungi与Actinomycetes占有一定比例,为猪场废水中难降解有机物的去除提供了保障.     

Influence of packing media on nitrogen removal in a subsurface infiltration system

Influence of packing media on nitrogen removal in a subsurface infiltration system was studied. System A was filled with loamy soil and system B was filled with mixed soil of 75% red clay with 25% cinder. Both systems were fed with sewage at the same hydraulic loading of 2 cm/d at continuous operation mode. The same excellent removal performances of COD and T-P could be achieved in both infiltration systems with removal rates about 85% and 98%, respectively. In system A, NH4^ -N removal rate was as high as 96.5% and T-N removal rate was relatively much lower as 55.7%. And in system B, NH4^ -N removal rate was as low as 75.4% and T-N removal rate was relatively much higher as 75.5 %. The difference was attributed to different soil oxidation-reduction condition that was greatly influenced by soil texture in subsurface infiltration system. Loamy soil led to oxidative condition that was favorable to nitrification and disadvantageous to denitrification. The results were just adverse to the system filled with clay. Intermittent operation was adopted to improve nitrogen removal in system B. NH4^ -N removal rate could be increased to about 95% and T-N removal rate could be increased to about 90% at intermittent operation mode in system B. Analysis of nitrogen removal mechanisms indicated that nitrification-denitrification was the primary nitrogen removal path in subsurface infiltration system and crop uptake was another important nitrogen removal way, It was the key to improve the total N removal performance that a suitable packing soil was available to present favorable oxidation-reduction condition for simultaneous nitrification and denitrification.     

聚乙烯残膜破碎过程对土壤水分入渗的影响

为探究残膜-微塑料破碎过程对土壤水分入渗能力的影响,通过室内土柱试验,设置5组残膜-微塑料比例（100%～0,75%～25%,50%～50%,25%～75%,0～100%）来模拟不同的残膜破碎程度,研究了残膜-微塑料破碎对湿润锋运移和累积入渗量的影响,并评价了主要入渗模型在不同破碎程度土壤中的适用性.结果表明,湿润锋运移速率和累积入渗量随着残膜-微塑料破碎程度的增大而增大,当入渗时间为300min时,残膜完全破碎组（T4）较未破碎组（CK）的湿润锋运移距离增大48.72%（P<0.05）,累积入渗量增大46.77%.随着残膜破碎程度的增大,各模型拟合效率呈现上升的趋势.湿润锋推进模型的参数B随着残膜破碎程度的增大呈现增大的趋势.Kostiakov模型的参数α,Philip模型中的参数S和C随残膜破碎程度增大而增大.总体上,Kostiakov模型对土壤累计入渗量的模拟效果优于Philip模型.本研究可为残膜污染土壤的水分入渗规律和模拟研究提供参考.     

黄土丘陵区不同土地利用类型下生物土壤结皮的入渗效应

为揭示黄土丘陵区BSCs(生物土壤结皮)的入渗特征,以甘肃省定西市安家沟小流域为例,选择荒草地、沙棘灌丛和油松林3种典型土地利用类型进行采样,采用环刀模拟法研究不同土地利用类型下苔藓结皮和地衣结皮对水分入渗的影响. 结果表明:①不同土地利用类型下的2种BSCs均明显减少初渗速率和达到稳渗所需时间,初渗速率降幅最小值、最大值分别出现在油松林、荒草地下地衣结皮;荒草地、沙棘灌丛苔藓结皮稳渗速率相对裸土分别增加2.4%、10.0%,而二者地衣结皮明显降低稳渗速率,降幅分别为45.2%和55.0%,油松林下苔藓结皮和地衣结皮稳渗速率均增幅为18.2%. ②苔藓结皮在3种土地利用类型下均促进土壤水分入渗,其入渗量调控率在荒草地、沙棘灌丛和油松林下分别是1.0%、10.0%和0.7%;而地衣结皮在荒草地和沙棘灌丛下明显阻碍水分入渗,其入渗量调控率的绝对值分别为43.9%和50.0%,在油松林下的入渗量调控率则为16.5%. ③Horton模型对生物土壤结皮入渗过程拟合效果最好,较适于描述本区具有生物结皮覆盖的土壤入渗特征.      

地下渗滤处理村镇生活污水的中试

以红壤土作为填充土壤,在2cm/d的水力负荷下,进行了地下渗滤系统处理村镇生活污水的现场中试.结果表明,地下渗滤系统对COD、氨氮、总磷和总氮有着良好的去除效果,去除率分别达到84.7%、70.0%、98.0%和77.7%,出水COD、氨氮、总磷和总氮的平均浓度分别为11.7mg/L、4.0mg/L、0.04mg/L、4.7mg/L,达到建设部颁发的生活杂用水水质标准对总氮去除机理的分析表明,由硝化/反硝化实现生物脱氮是地下渗滤系统去除总氮的主要途径.在本中试系统中,反硝化效果良好但硝化效果不够理想,改善土壤环境以促进硝化作用是提高总氮去除率的关键.对土壤中氧化还原电位的测定结果表明,土壤内部的还原性质是阻碍硝化反应进行的主要原因.     

内蒙古典型草原灌丛和草地斑块土壤水分入渗特征

Water is the most critical factor for controlling the vegetation pattern in arid and semiarid regions. Using a dye-tracing experiment, we analyzed the infiltration pattern beneath shrub canopy and interspace grass patches in typical steppe ecosystems. The dye coverage, uniform infiltration depth, maximum infiltration depth, total stained area and heterogeneous infiltration stained area were measured by two indices, the maximum infiltration depth index (MIDI) and heterogeneous infiltration index (HII), which were calculated by processing dye-stained photos. The MIDI and HII of soil under shrubs were 1.41±0.14 and 0.29±0.068, respectively, and larger than those of grass soil, 1.26±0.14 and 0.20±0.076. Using the MIDI, HII, field soil moisture and rainfall data, the infiltration depth and heterogeneous infiltration amount for 26 nature rainfall events were calculated. The results imply that water can infiltrate to a deeper layer beneath shrub canopy than beneath grass patches and that more water infiltration occurs beneath shrub canopy than beneath grass patches. These results are of prime importance for arid and semiarid ecosystems with a limited water supply due to high evaporation and low precipitation.     

腾发覆盖垃圾填埋场覆盖层机理试验研究及结构分析

研究了腾发覆盖垃圾场覆盖层水平衡机理并探讨了植物、土质和厚度调节对控制覆盖层水均衡的作用.6组腾发覆盖试验结果表明,腾发作用在覆盖层水量平均过程中起关键作用,覆盖层土壤水分耗散与叶面积指数表现出非线性增长关系;植物生长条件下覆盖层土壤水分总耗散量可以达到无植物覆盖情况下的3.3～4.5倍,60 cm覆盖厚度、植物生长条件下能够提供97.2 mm的土壤水库容积,而无植物生长情况下有效库容仅为62.8 mm; 降雨入渗在覆盖层中表现出非均匀运动特性,流动区域随深度的增加而呈指数递减的趋势,20、40和60 mm降雨条件下最大入渗深度与平均入渗深度的比值分别为3.65、1.77和1.40,表明土壤水库容量不仅取决于覆盖层土壤质地,厚度和初始含水率,并且与降雨量有关,非均匀入渗是植物生长条件下渗沥产生的主要原因.Hydrus-2D模拟覆盖层水均衡要素动态结果显示,相比粘土,选用砂壤性土壤能够更为有效利用腾发作用的调节和控制覆盖层水分,达到控制渗沥的目的.     

分流两段式土壤渗滤系统脱氮效果及机理研究

为解决传统土壤渗滤系统占地面积过大的问题,采用多级土壤渗滤系统和地下渗滤系统组合的新型两段式污水处理工艺,研究了在高水力负荷0.3m/d条件下分流比对其脱氮效果的影响,并通过实时定量PCR技术对不同层级的脱氮功能基因数量进行检测,进一步探究该系统中微生物脱氮机理.水质监测结果表明,分流措施可以显著提高两段式土壤渗滤系统在高负荷下的脱氮能力,当分流比为1：2时系统污染物去除能力最佳,对化学需氧量（COD）、总磷（TP）、氨氮（NH₄⁺-N）、总氮（TN）的平均去除率分别达到91.16%、96.91%、72.11%和72.27%.脱氮功能基因丰度分析结果表明,多级土壤渗滤系统中的硝化及厌氧氨氧化和地下渗滤系统中的硝化反硝化的耦合作用是该工艺微生物脱氮的主要途径.