黄土高原沟壑区森林和草地小流域水文行为的比较研究

分析了黄土高原沟壑区森林小流域和自然草地小流域的水文效应,并利用实测资料和模型计算结果比较了两流域的水循环特点,结果发现在郁闭度相同的情况下,森林小流域较自然草地小流域有较小的径流量、较大的蒸散量和较低的３ｍ土层平均含水量,也就是说森林的覆盖增强了水分小循环,削弱了水文大循环,并导致土壤含水量降低。同时也发现森林的上述水文效应仅当其郁闭度达到一定程度时才能表现出来。通过比较两类生态系统植物生长的土壤水分环境条件和水分利用率,认为黄土高原沟壑区在大力发展林业时应以沟谷为主     

Modeling the relationship between land use and surface water quality

It is widely known that watershed hydrology is dependent on many factors, including land use, climate, and soil conditions. But the relative impacts of different types of land use on the surface water are yet to be ascertained and quantified. This research attempted to use a comprehensive approach to examine the hydrologic effects of land use at both a regional and a local scale. Statistical and spatial analyses were employed to examine the statistical and spatial relationships of land use and the flow and water quality in receiving waters on a regional scale in the State of Ohio. Besides, a widely accepted watershed-based water quality assessment tool, the Better Assessment Science Integrating Point and Nonpoint Sources (BASINS), was adopted to model the plausible effects of land use on water quality in a local watershed in the East Fork Little Miami River Basin. The results from the statistical analyses revealed that there was a significant relationship between land use and in-stream water quality, especially for nitrogen, phosphorus and Fecal coliform. The geographic information systems (GIS) spatial analyses identified the watersheds that have high levels of contaminants and percentages of agricultural and urban lands. Furthermore, the hydrologic and water quality modeling showed that agricultural and impervious urban lands produced a much higher level of nitrogen and phosphorus than other land surfaces. From this research, it seems that the approach adopted in this study is comprehensive, covering both the regional and local scales. It also reveals that BASINS is a very useful and reliable tool, capable of characterizing the flow and water quality conditions for the study area under different watershed scales. With little modification, these models should be able to adapt to other watersheds or to simulate other contaminants. They also can be used to study the plausible impacts of global environmental change. In addition, the information on the hydrologic effects of land use is very useful. It can provide guidelines not only for resource managers in restoring our aquatic ecosystems, but also for local planners in devising viable and ecologically-sound watershed development plans, as well as for policy makers in evaluating alternate land management decisions.     

秦淮河流域句容水库农业流域水体沉积物的反硝化作用

2007年5、8、11月和2008年2月,在秦淮河流域句容水库农业流域的河流和水库中,采用自行设计制作的无扰动采样器采集了沉积物柱样,使用乙炔抑制法进行培养试验,并测定了沉积物上覆水的温度(T)、铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO-3-N)和总溶解性氮(TDN)的浓度,以及沉积物有机质(OM)和全氮(TN)含量,研究了沉积物反硝化潜势的季节变化及其影响因素.结果显示,水体沉积物反硝化潜势存在显著的季节差异,河流沉积物的反硝化潜势范围在8.85～64.04pμg·m-2·h-1之间、水库沉积物的反硝化潜势范围在5.01～28.18μg·m-2·h-1之间.沉积物反硝化潜势的季节变化与上覆水的温度、NH4+-N、NO-3-N和TDN的浓度,及沉积物的OM和TN含量的季节变化有关.     

An improved ion-exchange/diffusion method for ～(15)N isotope tracing analysis of nitrate in surface waters from watersheds

An improved method,suitable for collecting nitrate from surface waters in the watershed for 15 N isotope tracing analysis,was developed on the basis of the anion exchange coupled with diffusion through systematic simulation and comparison experiments.The results showed that the nitrate could be separated and enriched from the waters efficiently by using the improved method.Being simple and practical in operation principle and procedures,cost-economic,and highly efficient in nitrate separation/enrichment,the method met the requirements of δ 15 N mass spectrum analysis and would lay a foundation for the application of 15 N isotope tracing approach to the research on non-point source pollution in watershed.     

潮河流域降雨径流事件污染物输出特征

在半干旱半湿润地区,非点源养分污染的发生主要由降水径流事件驱动,伴随这些短暂脉冲事件流失的养分量决定着一年总的污染排放负荷,因此研究汛期降雨径流事件下水体污染动态特征是半干旱半湿润地区污染负荷模拟及控制的关键.以北京市密云水库上游的潮河流域为研究区域,2018年和2019年汛期进行古北口站和下会站的降雨径流过程水质水量同步监测.结果表明：①监测的3场降雨事件（E1、E2和E3）中,E1的降雨量和强度最大,相应的流量和污染物浓度最高;②不同降雨事件下,污染物浓度及其变化不同.大暴雨事件和暴雨事件（E1、E3）下,总氮（TN）、氨氮（NH₄⁺-N）、硝氮（NO₃^--N）、总磷（TP）和悬浮物（TSS）的浓度与流量变化过程相似;大雨事件下（E2）,总氮（TN）、氨氮（NH₄⁺-N）、总磷（TP）和悬浮物（TSS）的浓度与流量变化过程相似,硝氮（NO₃^--N）浓度变化与流量相反;③不同降雨事件下,不同形态污染物浓度及其变化不同.降雨侵蚀强烈（E1、E2）,颗粒态污染物浓度变化明显,与悬浮物（TSS）呈显著正相关关系;降雨未引起土壤侵蚀（E3）,氮磷形态以溶解态氮（TDN）和溶解态磷（TDP）为主,浓度变化主要与流量有关;④不同降雨事件下,不同站点的流量和污染物浓度不同.强降雨侵蚀事件在古北口表现更明显,引起流量和总磷（TP）、悬浮物（TSS）的变化幅度更大.以上结果可以用来确定降雨事件引发的非点源污染物输出特征,为该地区的汛期水质预测与控制提供参考.     

黄土高原沟壑区小流域土壤NO3--N的积累特征及其影响因素

以小流域为单元,分析了黄土高原沟壑区化肥投入、土壤NO₃^--N积累及其影响因素。结果表明,化肥投入是流域土地利用结构调整的重要支撑和保证因素,而流域土地利用结构的变化进一步拉动了化肥的投入。目前施肥条件下,流域内坡地果园存在显著的NO₃^--N积累,其积累量高于农田土壤,应作为今后重点监测对象。农田系统中,小麦或玉米连作土壤中NO₃^--N的积累最显著,通过作物之间的轮作可显著降低剖面中NO₃^--N的深层积累。土壤NO₃^--N的积累是小流域治理过程中产生的问题,与流域氮肥投入、氮肥吸收利用和土壤水分演变密切相关。     

遥感与GIS辅助下的非点源模型空间参数提取

非点源模型的应用面临着数据收集和管理困难等难题，本文以SWAT模型在芦溪小流域的应用为例，阐述了遥感与GIS技术在非点源研究中的应用，主要包括利用TM影像提取土地利用信息，利用GIS进行插值，划分子流域和信息提取。研究表明，遥感与GIS能够在相当程度上解决非点源模型应用中的数据收集、分析和管理困难。遥感能经济快速获取空间信息。GIS在空间数据综合分析、空间数据的插值中发挥着重要作用。建议在今后的研究工作中加强研究空间数据对非点源模型模拟结果的误差传递。     

环渤海西部地区表层土壤中的多环芳烃

利用加速溶剂提取和GC-MS分析技术,测定了采自环渤海西部地区302个表层土壤样品中16种多环芳烃的含量.结果表明,区域表土中16种多环芳烃的浓度范围为(546±854)ng·g-1.16种多环芳烃表现出典型的土壤谱分布形式,即三、四环化合物含量较高.高浓度样点多分布在京、津、唐地区,河北省西部包括邯郸西部、邢台西部、石家庄西部、张家口南部,以及山东省的济南和淄博;而浓度低值点-般位于河北省北部包括张家口和承德北部地区以及山东西北部的冲积平原地带.这些分布特征与区域排放源分布相关.低分子量多环芳烃在土壤中的浓度变异幅度小于高分子量组份.     

次降雨过程中不同土地利用配置对径流中氮流失的影响

为了解天然次降雨过程中土地利用配置对径流氮流失的影响,本研究以重庆市忠县石盘丘小流域两个不同土地利用配置的A、B子集水区为研究对象,对集水区出口径流量和氮素进行监测.A集水区为农林水复合配置模式,B集水区为传统农业配置模式,利用EMC评估次降雨过程径流中氮的平均浓度,分析次降雨过程中不同土地利用配置对径流氮素的影响.结果表明,在次降雨径流氮流失过程中,B集水区的TN浓度（1.37~15.17 mg·L^-1）>A集水区（0.84~9.28 mg·L^-1）;A集水区第一次峰值占第二次峰值的比值62%远小于B集水区的97%;A集水区的平均可溶性总氮/总氮（DN/TN）为69%,B集水区的平均可溶性总氮/总氮（DN/TN）为75%,A集水区的平均硝态氮/可溶性总氮（NN/DN）为67%,B集水区的平均硝态氮/可溶性总氮（NN/DN）为80%.不同土地利用配置对氮流失的影响显著,与B集水区相比,A集水区能有效减少氮的流失,明显消减第一次TN峰值,减少DN和NN的养分占比.本研究为三峡库区小流域面源污染防控提供了科学依据.     

岷沱江流域社会经济的水环境效应评估研究

引入"驱动力-压力-状态-影响-响应-管理"(DPSIRM)模型模拟经济社会与水环境之间的相互响应关系,构建流域社会经济的水环境效应评估的指标体系,以揭示出流域经济发展中人、水环境相互作用的链式关系.采用熵变加权法对指标体系的各指标进行赋权,得到水环境效应综合评估指数公式.以长江上游岷沱江流域为研究区域,对岷沱江流域2000—2014年水环境效应进行评估研究,通过综合及子系统评估结果分析,探析影响流域水环境可持续发展的关键因素.评估结果表明:岷沱江流域2000—2006年岷沱江流域的水环境效应处于Ⅲ级(基本安全),从2007年开始,岷沱江流域的水环境效应处于Ⅱ级(安全).岷沱江流域水环境效应评估指数在2000—2011年间呈现逐步上升的趋势,但2003—2006年略有下降,2011年达到最大,2012—2014年又逐步下降.各子系统评估指数差异性较大,有着不同的发展趋势,管理子系统各指标对综合水环境效应影响最大,其次为影响子系统指标、响应子系统指标.论文构建的流域水环境效应评估的DPSIRM及熵权模型具有实用性和可行性,为区域水环境规划与综合管理科学决策提供依据.