城市降雨屋面径流污染分析和管理控制

城市屋面是城市不透水面积的一个重要组成部分,屋面径流是城市非点源污染的一个重要来源。分析国外对屋面径流水质研究情况并结合自己的实验结果发现,屋面径流水质含有的污染物浓度较高。实验研究表明不同屋面材料、屋面的使用时间长短、位于不同功能区的屋面其径流中污染物浓度存在有很大的差异,其大致的规律是混凝土屋面径流的污染指标基本上都比较高,屋面使用的年载越长,其径流中污染物浓度相对越高,靠近交通要道的屋面,径流中污染物浓度都较高。用无量纲累积污染物量与累积径流量的比值方法分析初始冲刷效应,发现屋面径流初始冲刷比较明显。屋面径流处理后实现再利用,处理过程简单,可以成为城市用水的一个重要来源。     

上海城市河岸带对降雨径流氮垂直去除研究

在上海市城市河岸带人工绿地建设了微区径流场,进行了5次模拟降雨径流实验,研究了人工绿地岸带下渗流中氮浓度和去除率的时空变化。结果表明：人工绿地岸带对垂直下渗流中氮有显著的净化作用,且主要集中于土壤的0~30 cm以内,TN和NH4+去除率在399%和398%以上,NO3-+NO2-去除率除11月为负值外,其余月份均在100%以上;在30~60 cm深度,由于土壤氮的析出导致径流中氮浓度增加,去除率降低;而60~90 cm深度的去除率增加。径流场内下渗流中氮浓度具有明显的水平空间变化,随距入水端距离的增加,30 cm深度下渗流中氮浓度先上升后下降;人工绿地岸带对下渗流中氮的净化作用均随淹水时间的延长呈降低趋势,且季节变化明显,在10月和4月具有较高的去除率,0~30 cm内TN、NH4+和NO3-+NO2-的去除率可分别达635%、891%和416%以上     

降雨径流面源污染年负荷预测方法的开发——以镇江古运河为例

在对镇江古运河2009~2013年的降雨量、降雨径流污染物量监测的基础上,运用回归分析建立降雨量-径流污染方程,并采用灰色理论对未来降雨量进行预测,进而得出降雨径流面源污染年负荷值。结果表明:2014~2020年间,镇江古运河降雨径流中污染物TP、NH₃-N和SS的年负荷与降雨量同向变化,2020年降雨量达到1 381.2 mm时,污染物TP、NH₃-N和SS的年负荷可分别达到217.15 t、421.4 t、5 811.87 t,数值较大;灰色理论与回归分析结合所提出的降雨径流面源污染年负荷预测方法,能够在小样本、贫信息和波动数据序列情况下,简捷有效的对降雨径流面源污染负荷进行高精度的预测,实用与推广价值较大。     

农田降雨径流污染模型探讨——以上海郊区农田氮素污染模型为例

农田降雨径流污染是非点源污染研究中的一个重要问题 ,估算其发生负荷的难度很大。通过对农田降雨径流污染模型结构的理解和适当简化不可直接建模的部分 ,对农田非点源污染物输出的重要环节———降雨径流和污染物迁移进行了模拟。根据实测资料对SCS法的部分参数作了修正 ,使小块农田的降雨径流关系适合上海的区域自然地理条件 ;采用比较完善的径流试验资料建立了相应的径流单位线 ;并利用水流流速与固体颗粒被冲刷强度的关系 ,选择合适的试验资料 ,分析得到了径流过程与氮素流失浓度的相关关系 ,从而建立了以修正的SCS法、径流单位线和径流过程与氮素流失浓度的关系为基础的农田降雨径流污染模型。在具备较长系列降雨量资料的条件下 ,该模型确定了不同降雨量频率代表年份上海郊区农田氮素的年流失量     

丹江口库区典型小流域地表径流氮素动态变化

探明面源污染特征对制定丹江口水库水质保障体系具有重要意义。以胡家山小流域为研究对象,对村落和林 耕复合两种典型土地利用类型和流域各集水区出口地表径流氮浓度进行了连续监测。结果表明：村落降雨径流中总氮、硝态氮浓度较高,其中总氮均值超过20 mg/L,变化幅度都不大;氨氮浓度较低,但变化剧烈,这种氮浓度演变过程和降雨强度关系密切。硝态氮是村落氮输出的主要形态,占总氮输出的6031%～9655%,与总氮输出变化过程具有显著的相关性。林 耕地的氮浓度相对较低,总氮表现出上升—下降—平稳—上升的变化过程,硝态氮和总氮变化有着显著的相关性。在空间传输过程中,小流域下游氮浓度表现出稀释和富集两种效应,其中村落的氮输出对两种效应影响较大;在时间上,受耕作制度和气象变化,各集水区的氮浓度季节性变化明显,总氮浓度表现出春季>夏季>秋季>冬季,硝氮浓度表现出秋季>夏季>春季>冬季。胡家山小流域径流中氮素的含量均高于水库水体氮素含量,总氮高于地表水Ⅴ类水质标准,需要加强对小流域污染源的控制与处理,尤其是对村落径流的处理。
     

近50 a澴河上游汛期降雨径流多尺度时空演变

人类活动和气候变化可能导致水文资料的一致性遭到破坏。为研究澴河上游汛期降雨、径流的一致性,基于澴河花园水文站及流域内6个雨量站1963~2013年汛期实测资料,以全汛期、最大1日、3日、7日为时间尺度,首先通过Pettitt检验和Mann-Kendall检验对降雨、径流序列进行趋势与突变检验;其次采用不均匀系数和重心模型对降雨时空变化进行定量分析,基于日流量历时曲线分析不同相对历时流量的变化规律;最后分析降雨径流关系的时间变化特征。结果表明:澴河上游流域汛期降雨存在不显著下降趋势,各历时降雨空间分布未发生显著变化,降雨重心基本分布在广水站和草店站之间。花园站汛期平均流量呈减小趋势,最大1日、3日、7日平均流量显著减小;高流量下降趋势和低流量上升趋势均较明显,高、低流量相对于中流量的离差均为减小趋势。汛期径流系数呈下降趋势,降雨、径流深多年平均下降率分别为11.6、20.8 mm/10 a;径流系数与降雨量呈分段线性关系,约在汛期降雨为565 mm处出现转折。     

模拟降雨径流作用下红壤坡面侵蚀水动力学机制

土壤侵蚀过程受控于侵蚀外营力和土壤抗侵蚀性能,深入理解坡面流水动力学特性及其侵蚀动力是研究土壤侵蚀动力学机制的基础。利用可变坡土槽,通过不同雨强(60、90和120 mm/h)和径流冲刷(10、15和20 L/min)组合模拟试验,研究了第四纪黏土红壤坡面水流的水动力学特征参数及其与土壤侵蚀量间的关系。结果显示:降雨和径流冲刷影响了坡面产流产沙过程和坡面流水力学特性,其中平均流速v、平均水深h、雷诺数Re和水流功率ω均随降雨强度和上方来水流量的增加而增大,相对水深曼宁糙率n/h则减小,其水力学他参数(弗如德数Fr、阻力系数f和水流剪切力τ)变化规律不明显。坡面水流平均速度取值范围为0.21~0.45 m/s,平均水深取值范围为5.6~9.4 mm,在试验条件下红壤坡面侵蚀水流流态大部分均处于"紊流-急流区"。不论从径流角度看或是从泥沙角度分析,由相对水深和曼宁糙率系数两种水动力因子共同组成的复合水动力特征参数-相对水深曼宁糙率,是表征不同上方来水流量和降雨强度条件下第四纪粘土红壤坡面侵蚀特征的水动力参数。     

丹江口库区坡耕地柑桔园不同覆盖方式下地表径流氮磷流失特征

以坡耕地柑桔园为研究对象,地表覆盖方式采用对照、秸秆覆盖和地膜覆盖3个处理,实验采用完全方案。结果表明,在本实验条件下,坡地地膜覆盖处理一定程度增加了径流量,而秸秆覆盖处理与对照每次降雨径流量基本相当;各处理土壤氮磷养分均有一定程度的流失,以氮素流失量较高,磷素流失量相对较低;在地膜覆盖条件下,柑桔园地表径流中N、P流失量较高,其总氮和总磷流失系数分别达0054%和0064%,而秸秆覆盖总氮和总磷流失系数最低;对不同地表覆盖方式柑桔园地表径流水体氮素形态特征分析表明,可溶性氮素占总氮的比例较高,可溶性氮素中又以NO-3 N为主,而NH+4 N所占的比重较低。以上结果说明,在丹江口库区,氮素污染风险要高于磷,防控的主要矛盾是氮,而秸秆覆盖是减少坡耕地养分流失较好的管理措施     

梯级开发对河流径流过程和水温过程均化作用的研究

长江中上游干流及主要支流正在大规模地进行水电开发,随着这些梯级水库群的建设,自然河流中具有重要生态意义的流量过程和水热过程发生变化,导致流量和水温均化,引起了一些河流生态环境问题。根据现有资料统计,结合金沙江下游正在建设的溪洛渡和向家坝水电站,对比分析了梯级水电工程径流调节后与天然过程的差异程度,探讨了河流径流过程和水温过程均化现象对生境的影响。将均化系数λ引入,定量计算了水库调节对天然径流的均化作用;采用宽度平均的立面二维k-ε水温模型,初步分析了梯级水电工程对水温过程均化作用。最后提出减小梯级水库对长江生态环境影响的对策和建议.     

大盈江流域降雨径流变化趋势及原因分析

采用滑动平均法、累积距平法和Mann—Kendall检验法对大盈江流域1956年以来逐月长系列降雨、径流资料进行分析研究。结果显示：大盈江流域降雨与径流变化过程关系密切，但两者变化趋势因受气候与人类活动干扰表现出一定的差异；近45年来，降雨呈增多趋势（通过了α=0．05的M-K检验），其中9月份降雨量增多趋势非常明显（通过了α=0．01的M-K检验）；与降雨量的显著增多不同，年径流量的增加趋势不显著，其中2月份径流量显著减少，9月份径流量显著增多（均通过了α0．05的N-K检验），且年内分配不均匀程度增大。流域降雨的增加可能是由于全球气候变暖，导致南亚季风增强引起的。影响年径流量的因素较复杂，气候变化和地下径流量等自然因素是主要原因，但人类活动影响的作用正在增加。旱季人类活动对径流量影响较大。     

基于SCS法模拟的上海郊区农田地表产流特征及原因

利用上海市近8 a的日降雨数据,采用修正的SCS模型模拟得出上海地区农田地表径流流量,分析出了上海地区农田地表产流的特征。主要结论：（1）旱地在土壤湿度为干燥、几乎饱和、饱和条件下产生地表径流临界降雨量分别为847、358、141 mm;水田的土壤湿度几乎一直为饱和状态,产生地表径流的降雨临界值为026 mm。（2）旱地和水田产流量分布形状都呈极度右偏状,旱地和水田产流最大值分别为13559和18570 mm,但是9811%的天数中旱地产流量小于10 mm,9540%的天数中水田产流量小于20 mm。年产流量在月份中分布比例大体上是以6月和8月为峰的双峰分布,这个峰有从8月向6月前移的趋势。旱地产流量相对于水田的更加集中在5～9月。（3）旱地年产流总天数在50 d左右波动,水田年产流天数在120 d上下波动。旱地连续产流的天数一般不会超过5 d,水田连续产流天数一般不会超过7 d     

城市绿化屋顶的微气候调节与径流削减效应研究

快速城市化与气候变化双重作用下,热岛效应与城市内涝成为最为突出的城市环境问题。绿化屋顶因能有效利用闲置屋面添緑、帮助城市缓解热岛和暴雨径流而受到关注。以往研究较多探讨单种气象条件下、单个小面积实验型绿化屋面的气候水文调节功能,本研究基于夏秋两季的微气候水文观测数据,定量分析不同气象条件下5种典型绿化屋顶的降温和径流削减效应。首先选择晴朗、多云、降雨3种典型夏日天气条件,分析草坪、裸土、菜地、小面积花园、大面积花园5种类型绿化屋顶与对照光屋顶之间的温度差日变化规律,探讨绿化屋顶热效应强度及时空特征;其次,选择暴雨、大雨、中雨及小雨4次典型降雨,分析大面积草坪与花园型绿化屋顶上的降雨-滞蓄过程及径流削减率。研究结果表明:绿化屋顶降温与升温效应并存,晴朗无风天气条件下,距离屋面10 cm和150 cm两个高度上,绿化屋顶最高可降低气温5.3℃和2.5℃,多云及降雨天气条件下降温强度下降,升温时段延长;白天草坪与裸土上的大气温度高于对照光屋顶,其它绿化屋顶的温度低于对照屋顶;夜间5个绿化屋顶的大气温度均低于对照屋顶,且降温效应按照大面积花园、草坪、小面积花园、裸土、菜地的顺序递减。绿化屋顶径流削减效益与绿化类型及降雨强度密切相关,花园型绿化对一次典型暴雨、大雨、中雨、小雨的径流削减率分别为50.8%、78%、100%、100%,简易型绿化的4次径流削减率分别为24.3%,58.6%,98.2%和100%。研究结果可为同气候区其他城市绿化屋顶环境设计及管理提供一定参考价值。     

典型喀斯特流域地表产流输出特征

由于喀斯特区域表层岩溶带的结构和构造表现为高度的异质性,以及大量缺失定位观测资料,使得该区域目前还没有较为完善的产汇流模型。对特定小流域地表产流输出过程的分析,有利于对流域内部各种水文过程的认识。本研究正是基于这一背景,通过对一完整自然年的地表产流输出进行分析发现,流域地表径流输出主要发生在5~10月份;受雨强和壤中流向地表径流转化过程的影响,5月份的地表径流产流输出为突发衰弱型伴有明显的迟滞效应,其他月份主要为渐进增强衰弱型,迟滞效应较5月份明显减弱;如去除5月份的影响,6~10月份流域地表径流输出量与降雨量呈显著正相关关系(p0.05,r=0.99);壤中流向地表径流径流转化具有明显的季节性差异;就全年而言,经由卡口站地表径流输出的量占全年降雨总量的23.1%。     

三江源区气候及水文变化特征研究

以1961~2007年三江源区的气象及径流资料为基础,采用M K法和R/S分析法分析三江源区气候及水文要素变化趋势及进行未来变化趋势预测,并采用主成分分析法判定径流过程的主要驱动要素。研究表明:三江源区气温普遍显著升高,水面蒸发和地温随着气温的升高也不断增加,降水的增加并不显著,而年径流尤其是夏秋季节径流存在明显减小的趋势。R/S分析结果表明气候和水文要素未来总体的变化趋势与过去一致。三江源区径流过程是由气温起主导作用,径流对气温变化较降水变化更为敏感。本研究将为三江源区水资源开发利用及优化配置提供科学借鉴,同时为三江源区的生态建设和保护提供参考依据     

城市边缘区土地利用动态规划管理系统

城市边缘区是城市中最活跃、变化最为迅速的地区，是城市研究的重点地区之一。在分析了城市边缘区土地利用结构特征以及土地利用结构的形成机制的基础上，设计了城市边缘区土地利用动态规划管理系统，包括动态监测子系统、预警子系统和决策子系统三部分。系统的建立围绕边缘区土地的增值特点和土地利用动态更替规律，通过对边缘区土地质量和地价的动态评价，模拟边缘区土地利用的动态更替趋势，在此基础上，从生态环境效益、社会效益和经济效益三方面对边缘区已有的土地利用规划进行分析和调整，并据此提出管理措施。作为一个循环反馈的运行机制，系统充分利用经济杠杆作为调节的终结，以保证规划的合理调整和实施可能，从而促进边缘区土地利用结构的优化。     

武汉月湖和莲花湖表层沉积物中持久性有机物的污染状况

采用气－质联用技术分析了武汉汉阳月湖和莲花湖的4个表层沉积物样品中的有机污染物,探讨了两湖沉积物受持久性有机物污染的程度。月湖中共检测出124种有机物,其中属环境优先控制污染物和美国EPA筛选的内分泌干扰物19种;莲花湖中共检测出186种有机物,环境优先控制污染物和美国EPA筛选的内分泌干扰物34种。主要污染物包括：酞酸酯、酯类、酚类、杂环和苯及其衍生物等。污染物浓度顺序为L1＞L2＞Y2＞Y1,莲花湖中有机物浓度明显高于月湖。两湖邻苯二甲酸酯的含量最高,占了污染物总量的96%~98%,邻苯二甲酸乙基己基酯（平均值 17 59903 ng/g 干重）和邻苯二甲酸二丁酯（平均值 2 515.76 ng/g 干重）是两湖沉积物中的主要酞酸酯类污染物。     

北京城市人口增长调控研究

北京城市人口的增长是必然的 ,但必须对人口规模进行必要的调控 ,这是北京实现可持续发展的需要。北京城市人口增长调控要运用市场化的方式 ,辅之以必要的行政措施 ,以结构调整为导向 ,适度控制城市人口数量的增长 ,重点优化城市人口结构 ,合理调整城市人口空间布局