近地表土壤水分条件对坡面农业非点源污染物运移的影响

采用人工模拟降雨实验,研究了近地表土壤水分条件,尤其是土壤水分饱和条件对土壤侵蚀过程中农业非点源污染物运移的影响.结果表明,前期近地表土壤水分条件对土壤侵蚀过程中农业非点源污染物的迁移有着很大影响.饱和含水量时径流及泥沙中非点源污染物的流失浓度和流失量大于非饱和含水量,且前期近地表土壤含水量越大,径流及泥沙中农业非点源污染物的流失浓度和流失量越大.土壤氮素的主要流失途径是降雨所产生的径流,约占总流失量的90.4%～99.8%;土壤磷素的流失途径是降雨径流和侵蚀产沙,分别占总流失量的2.67%～23.5%和76.5%～97.3%.同时,土壤质地对磷素养分的流失有很大影响,杨凌土随泥沙流失的DP浓度和流失量均大于安塞黄绵土.最后,提出了采取最佳管理措施等控制农业非点源污染的针对性建议.     

黄土丘陵区坡面水蚀对降雨和下垫面微观格局的响应

黄土高原严重的土壤侵蚀是降雨和复杂脆弱的下垫面共同作用的结果.以微型小区尺度上(1.2 m×1.2 m;2 m×1.2m)模拟降雨技术为基本研究手段,定量刻画了降雨量和降雨强度等基本降雨特征值对定西安家沟自然坡面上荒草、沙棘中位、沙棘下位、沙棘上位、结皮裸地和裸地等不同植株微观格局及其处理下的水蚀过程的影响.主要取得以下结果:①雨强和雨量对水蚀的发生均能产生显著影响,但以雨强的影响力更大;②前期土壤含水量与产流时间显著负相关,而与径流量和侵蚀量显著正相关.前期含水量相同时,不同植株微景观格局对产流时间发挥了关键作用;③不同植株及其微观格局遏制地表径流的能力迥异.在50～60 mm.h-1的大雨强作用下,有沙棘覆盖的小区径流系数仅为5%～8%,荒草地为25%,结皮裸地为45%,而裸地则高达63%;④有沙棘覆盖的小区中,沙棘在小区中所处的具体位置对于水土流失效应又极为重要,以沙棘下位的水土保持效果最好.     

微塑料对土壤水分入渗和蒸发的影响

为探究不同丰度（土壤干重的0.5%、1%、2%）和不同类型（PP、PVC、PE）微塑料对土壤水分入渗和蒸发的影响,采用室内土柱模拟的方法,阐明了不同丰度及不同类型微塑料对土壤水分累积入渗时间、土壤含水率、湿润锋和蒸发特性等的影响,其中A1,A2,A3、Q1,Q2,Q3和Z1,Z2,Z3分别代表PE、PVC和PP在0.5%、1%和2%丰度下的实验编号.结果表明,不同类型和不同丰度下的微塑料对土壤水分入渗和蒸发存在显著差异,同类型条件下随着微塑料丰度增大,累积入渗时间显著增加,而类型不同丰度相同微塑料赋存条件下,PP实验组累积入渗时间>PVC实验组累积入渗时间>PE实验组累积入渗时间>空白实验组累积入渗时间;赋存微塑料条件下土壤含水率最大值基本呈现于土层深度10~25 cm处,空白组CK出现在20~25 cm处;相同入渗时间内土壤湿润锋运移距离和湿润锋运移速率随微塑料丰度增加而减小,当入渗时间为60 min时,A1、A2、A3,Q1、Q2、Q3和Z1、Z2、Z3湿润锋运移距离较CK分别减少4.38%、8.76%、10.58%,7.30%、10.22%、14.60%和10.95%、13.14%、15.33%,其中PP微塑料的影响最为显著;微塑料赋存对土壤水分蒸发产生抑制作用,同类型微塑料下土壤的累积蒸发量随丰度的增加而减小,在蒸发27 h时,添加2%丰度下PP、PVC和PE微塑料的实验土柱累积蒸发量比CK分别减小22.9%、19.4%和13.3%,Rose蒸发模型更能较真实地反映微塑料赋存情况下土壤累积蒸发量随时间的变化情况.研究可为微塑料赋存条件下土壤水分运移的变化研究提供理论基础.     

模拟降雨条件下料浆石对土壤水分入渗的影响

论文基于田间坡地人工模拟降雨实验,分析了料浆石覆盖及嵌入对入渗过程的影响,对比了其入渗速率及拟合参数的变化趋势。其结果表明,随料浆石覆盖度及料浆石嵌入含量的增加,入渗补给系数逐渐减小,且后者对其影响显著;料浆石嵌入小区的平均入渗速率及稳定入渗速率随料浆石含量的增加而缓慢减小。Kostiakov入渗经验公式和Philip方程均可以对降雨入渗过程进行描述。     

微塑料种类、浓度和粒径对黄土区土壤有效磷含量的影响

化肥和塑料薄膜等化工产品的使用可显著促进粮食生产和土壤肥力改善,但地膜的残留积累不仅影响化肥的有效性,也会给农业环境带来潜在污染和威胁.通过添加不同含量和粒径的传统微塑料（PE、PVC）与生物可降解微塑料（PBS、PLA）,分析了土壤中有效磷含量变化特征及其影响因素.结果表明：(1)传统微塑料与生物可降解微塑料都能显著降低土壤有效磷含量（p<0.05）,但生物可降解微塑料对有效磷含量的降低幅度约为传统微塑料的2倍;(2)随着微塑料浓度的增加,土壤有效磷含量呈先降低后增加趋势,当微塑料浓度达到5%（质量分数）时对土壤有效磷含量的影响最为显著,降低幅度达22.5%～73.6%;(3)随着微塑料粒径的增大,土壤有效磷含量逐渐升高;(4)在砂质土壤中,微塑料种类、浓度和粒径变化均未对有效磷含量产生显著影响.微塑料残留量、种类和粒径等性状对有效磷含量的影响因土壤质地不同而存在显著差异.上述结果可为不同土壤条件下微塑料的治理和调控提供参考.     

黄土丘陵区典型植被枯落物坡面分布及混入土壤对土壤性状的影响

黄土丘陵区植被的恢复可能影响枯落物分布特征,进而对土壤性状产生影响。论文选取刺槐（Robinia pseudoacacia）人工林、柠条（Caragana intermedia）人工林、铁杆蒿（Artemisia gmelini）群落和白羊草（Bothriochloa ischaemum）群落4种典型植被样地,研究其枯落物坡面（坡长40~80 m）分布特征及自然条件混入土壤中对土壤理化性状的影响。结果表明：1）4种典型植被样地地表枯落物蓄积量（143.89~833.04 g/m²）、盖度（0.36~0.63）和厚度（0.77~2.03 cm）均表现为刺槐人工林>柠条人工林>铁杆蒿群落>白羊草群落;土壤中枯落物混入量（178.80~657.21 g/m²）和混入深度（1.33~2.29 cm）均表现为刺槐人工林>铁杆蒿群落>柠条人工林>白羊草群落;土壤中枯落物混入量占枯落物总蓄积量的比例（45.91%~74.02%）表现为铁杆蒿群落>柠条人工林>白羊草群落>刺槐人工林。2）4种典型植被样地地表枯落物蓄积量和土壤中枯落物混入量均为坡下高于坡上,受径流冲刷和泥沙分离—输移—沉积过程的影响,枯落物地表蓄积量和土壤混入量在坡中波动较大;随枯落物地表盖度的增加,地表枯落物蓄积量呈指数函数增加（P<0.01）,且随地表枯落物蓄积量的增加,土壤中枯落物混入量呈对数函数增加（P<0.01）。3）土壤容重、粘结力和水稳性团聚体几何平均直径（WAS-GMD）随土壤中枯落物混入量的增大而线性降低（P<0.01）,土壤有机碳和全氮含量在铁杆蒿群落和白羊草群落中均随土壤中枯落物混入量的增大而线性增加（P<0.05）。该研究将为评价黄土高原退耕还林还（草）工程生态成效、修正土壤侵蚀预报模型提供重要依据。     

坡度和雨强对喀斯特地区坡面产流产沙的影响

利用径流小区观测法,分析了坡度和雨强对贵州喀斯特地区4种地类坡面产流产沙的影响。结果表明,随坡度的增大,各地类坡面产流产沙量并没有表现出一致增大或减小的趋势,它们在很大程度上受土地利用方式和土壤类型的制约;随最大30 min雨强(I)的增大,坡面的产流产沙量增大。坡度为13°时,坡耕地在各地类中的产流产沙量最小,随坡度增大逐渐超过其他地类;除13°径流小区外,经济林地(梨树)在各种坡度、雨强范围内的产流产沙量均为各地类中最少;水保林地(香樟)在各种情况下的产流量虽较大,但产沙量相对较小;裸地在观测条件下的产流产沙量均较大。     

坡度和植被盖度对河岸坡面侵蚀产沙特征的影响

坡度和植被盖度是影响坡面土壤侵蚀的重要因子,探讨坡面土壤侵蚀产沙对坡度和植被盖度的响应,对坡面土壤侵蚀产沙的预测和调控具有重要意义。研究基于野外模拟径流冲刷试验,分析了不同坡度（5°、10°、15°、20°）和植被盖度（0、15%、30%）条件下坡面径流系数、泥沙量、时段径流含沙量和侵蚀泥沙粒径组成的变化过程,并运用双因素方差分析和相对贡献指数阐明黄河下游河岸坡面侵蚀产沙特征对坡度和植被盖度交互作用的响应。结果表明：不同植被盖度下坡面径流系数随冲刷历时增加而增加,在冲刷历时前5 min增幅较快,之后增幅变慢并趋于平缓;坡面径流含沙量随冲刷历时呈逐渐下降趋势,随后趋于平缓。坡度小于15°时,不同植被盖度之间的径流系数和时段径流含沙量差异较为明显,坡度大于15°后差异减小。侵蚀产生的泥沙量随冲刷历时和坡度的增加而增加;在同一坡度上,植被覆盖越低,侵蚀产生泥沙量越大。侵蚀泥沙的主要富集粒级中,Dx(10)以粉粒为主,Dx(50)以粗粉粒和极细砂粒为主,Dx(90)以极细砂粒和细砂粒为主。双因素方差分析表明,坡度对河岸坡面侵蚀产生的径流系数、产沙量和径流含沙量均有极显著影响（P<0.001）,植被盖度对产沙量和径流系数有极显著影响（P<0.001）,而坡度和植被盖度的交互作用仅对径流系数有显著影响（P<0.01）,同时相对贡献指数表明,在坡度和植被盖度对坡面侵蚀产沙的交互作用中,植被盖度的作用随坡度的增加逐渐减弱,而坡度的作用逐渐增强,并成为影响坡面水土流失的主导因素。     

采深对煤矿沉陷区坡面形态及侵蚀的影响分析

井下采煤产生的大范围岩移必然最终改变原有地表形态并影响坡面侵蚀特征及规律。该文从井下与地表相结合的新视角,结合彬长矿区水土流失特征和典型煤矿采矿条件,以采深、地表坡面坡度等因素为变量,构建了30个不同类型的数值模型,通过数值模拟方法研究并揭示井下采深对地表坡面形态及侵蚀的影响规律。结果表明:(1)随着采深的增加,地表坡面坡度增大幅度呈现减小的变化趋势。在相同采深条件下,坡度增大率与坡面自然坡度整体上呈负相关。(2)随着采深的增加,地表坡面坡长减小幅度呈现减小的变化趋势,且自然坡度越小,该变化趋势越明显。地表坡面坡长减小率与自然坡度随着采深的增加呈现先正相关后负相关的关系,自然坡度为26.57°是拐点。(3)采深的增加会削弱地表坡面产流产沙的强度增幅,缓解坡面侵蚀加剧的程度,这种效应在坡度较小的坡面更加显著。井下采煤引起地表坡面坡度的增大是产生这一规律的主因。     

坡面植草沟入渗模拟及对海绵城市建设影响分析

植草沟是海绵城市建设的重要措施之一。基于坡面流运动波方程和Richards非饱和土入渗方程,建立了植草沟坡面雨水入渗的数学模型及求解方法,计算分析了植草沟坡面雨水入渗及产流的规律,阐明了不同降雨强度对植草沟坡面产流的影响。计算结果表明:植草沟可明显推迟洪峰时间,减少洪峰流量;在海绵城市建设时,应考虑通过增加植草沟排水口高度,增加其蓄水能力,延长入渗时间,增加雨水入渗量。     

近地表土壤水分条件对黄土坡面溶质径流迁移的影响

近地表土壤水分条件对农田化学物质输出过程和地表水质有很大影响。以黄土区缓坡耕地为研究对象,利用地下供水和前期降雨措施改变坡面近地表土壤水分条件,通过室内模拟降雨试验研究坡面水土流失和土壤溶质（NO₃^-、PO₄^3-、K⁺和Br^-）的迁移特征。结果表明地下供水对土壤溶质迁移影响最大,水土流失量和溶质地表流失量显著高于其它处理。前期降雨处理地表径流量和泥沙量大于对照处理,而径流和泥沙溶质平均浓度相对较低。NO₃^-和Br^-坡面迁移的主要载体是地表径流,PO₄^3-主要随侵蚀泥沙迁移, K⁺两者兼有。地下供水坡地出现明显的土壤侵蚀后,地表径流中PO₄^3-和K⁺的浓度急剧增加。土壤初始含水量较高的地下供水和前期降雨坡地是土壤侵蚀和吸附态溶质流失的敏感区,对应的等效径流迁移深度也较大。     

降雨特征和下垫面特征对径流污染的影响分析

对深圳光明新区典型下垫面的径流雨水水质和水量进行了监测分析,采用Pearson相关系数法研究了降雨特征和下垫面参数对径流污染物的平均浓度(event mean concentrations,EMCs)的影响。结果表明:(1)降雨特征和下垫面特征共同影响着污染物EMCs,而且污染物EMCs随雨前干旱天数、平均雨强和车流量的增加而上升,随着降雨量、降雨历时、最大雨强和汇流面的增加而下降。(2)雨前干旱天数、降雨量、降雨历时和车流量是影响研究区域降雨径流污染的主要参数。(3)污染物的冲刷规律存在一个临界雨强,当降雨强度小于临界雨强时,污染物以冲刷和溶解为主,污染物浓度随着雨强的增加而升高;当大于临界雨强时,污染物以稀释为主,随着雨强的增加,污染物浓度有所降低;公园植被浅沟中SS的累积和冲刷规律的临界雨强(或范围)介于0.15~0.49 mm/min。该研究结果旨在为研究区域降雨径流污染的评价和控制方案的设计、优化提供基础数据。     

区域尺度地形因素对奇台绿洲土壤盐渍化空间分布的影响

在对土壤盐分实测分析的基础上,研究新疆天山北坡奇台绿洲盐碱土的分布特征同SRTM数据提取的地形信息的相关性,探讨了区域尺度基于地形因子的土壤盐碱化分异规律. 结果表明:研究区土壤盐化与碱化并存,主要盐分类型为硫酸钠盐和氯化钠盐. 盐分在垂直剖面上呈V型分布,硫酸盐具有明显的表聚性. 在区域尺度上,地形对当前盐碱土分布的空间格局起主要作用,低于680 m高程的缓坡区为积盐区,高于740 m高程的陡坡区为碱化区. 研究区的碱化是典型的脱盐碱化,盐化和碱化的演化趋势表现为明显的逆向特征,即盐分随着海拔高度的降低而增高,pH则随着海拔高度的降低而减少. 地形因素对表层(0～20 cm)和中层(＞20～60 cm)土壤盐分分布格局影响较大,随着深度的增加,相关性下降. 高程与大部分盐分指标呈极显著相关,其对盐渍化程度、各盐分离子空间分布格局的影响作用大于坡度.      

一次典型沙尘过程对我国热带地区空气质量影响分析

2023年3月中上旬,受北方地区沙尘天气的影响,位处我国热带地区的海南省大部分市县均出现颗粒物浓度骤然升高的现象.为进一步探究我国环境空气质量变化受沙尘天气的影响以及进行颗粒物远距离传输来源解析,本文利用常规大气污染物及气象数据,结合海南边界点位颗粒物组分数据,运用后向轨迹分析、相关性分析等方法研究了此次沙尘过程对海南省环境空气质量的影响及来源分析.结果表明:(1)海南省全省范围内均受到此次沙尘天气不同程度的影响,浮尘由北向南扩散,PM₁₀浓度显著升高.(2)以海口市为例,受沙尘过程影响后,PM₁₀浓度出现明显上升,PM_2.5/PM₁₀比值迅速下降,O₃、CO、NO₂及SO₂浓度出现同步上升趋势.(3)沙尘过程造成PM₁₀中化学组分浓度整体升高,其中,硅、铝、硫、钙等地壳元素上升显著,硫元素受本地源及沙尘天气共同影响虽浓度增加但占比降低,氯元素等海盐粒子则与此次过程关系较小;相关性分析得出,铝、硅、钾、钙、锰、铁...     

城市化对青岛夏季海陆风环流影响的个例分析

基于分辨率为500 m的青岛地区下垫面土地利用资料,利用中尺度大气数值模式Weather Research& Forecast(WRF),模拟分析了不同城市下垫面情形下,2007年8月4-5日青岛地区的一次海陆风过程.控制试验和干农田下垫面及城市下垫面两个敏感性试验都模拟出了海陆风的转换过程及城市小风区和城市热岛现象.模拟分析结果表明,城市化进程下城市区域气温明显升高,增温幅度为1～2℃,高密度城市下垫面造成的城市热岛效应增大了海陆温差,加强了海风,青岛城市热岛环流受海陆风影响显著;干农田地貌与灌溉农田、林地下垫面相比,不利于局地降温,但与城市下垫面相比,有效地加强了近地面风速.     

降雨对农家堆肥氮磷流失的影响及其面源污染风险分析

采用原位研究方法,经过历时120 d的农家堆肥试验,对比分析了秸秆、棚膜、土层、裸露等4种覆盖堆肥方式中,降雨对总氮、氨氮、硝态氮、总磷和可溶性磷径流流失的影响及其面源污染风险.结果表明,各种覆盖方式的堆肥随着堆肥的腐熟和径流的增加,氮素、磷素的径流流失浓度逐渐降低,其中总氮、氨氮、硝态氮浓度随时间的变化符合一级动力学方程,而总磷、可溶性磷符合直线方程.从各处理趋势来看,各种氮磷养分径流流失浓度与流失强度表现为无覆盖>秸秆覆盖>土层覆盖>棚膜覆盖.棚膜覆盖堆肥对面源污染的风险较小,可以作为改善农村环境卫生、控制氮磷流失的堆肥方法.     

2次降雨间隔时间对城市地表径流污染负荷的影响

2003～2005年通过对武汉市十里铺集水区12次降雨径流的水量和水质过程监测,研究了城市降雨径流污染负荷同2次降雨间隔时间的关系,探讨了城市地表状况、排水系统管理以及降雨特征在城市降雨径流污染负荷形成中的作用.结果表明,城市降雨径流污染负荷受2次降雨间隔时间和降雨径流量的共同影响.2次降雨间隔时间与初期降雨径流污染负荷存在显著的正相关关系 (p<0.01).汉阳地区城市地表卫生管理差和雨、污合流制的排水系统是城市径流污染负荷形成的主要原因.可以利用2次降雨间隔时间和降雨径流量预测城市降雨径流污染负荷.加强城市地表卫生管理和排水系统的管理,降低污染物在晴天累积的程度,从源头上减少污染物的数量,是有效控制城市降雨径流污染的首先途径.     

降雨对城市道路交通行驶速度的影响分析

天气状况是影响城市道路交通行驶效率的重要因素。本研究的目的是结合浮动车GPS数据和气象站降雨量检测数据,分析降雨对城市道路交通行驶速度的影响。应用t检验比较了广州市降雨天和非降雨天的城市路段交通行驶速度的差异性,分别用Spearman相关系数和Pearson相关系数描述了降雨量和速度变化的关系。结果表明:降雨天和非降雨天的交通行驶速度的差异比较显著;持续性降雨造成交通行驶速度的较大波动,同时造成部分路段交通行驶速度的下降,快速路和主干道的速度下降比较明显;降雨量和速度变化量之间的相关性不明显。     

地形和逆温层对兰州市污染物输送的影响

结合兰州市地理和气候环境,给出了兰州山谷Froude数的范围.并根据气流到达山体时 爬升或侧绕的临界Froude数大约为1的基本认识,揭示了山体高度、逆温层强度和地面水平风 速对Froude数和水平输送的影响以及在几个假定的山体高度下Froude数随逆温强度和地面水 平风速的动态分布特征.同时,说明了污染物临界高度和烟囱临界高度对山体高度、逆温层强 度和地面水平风速的依赖关系.通过敏感性试验,发现了对气流输送有重要影响的逆温强度和 山体高度及水平风速的关键值.