黄土丘陵区小流域土地覆被变化对径流产沙量的影响

为探讨黄土丘陵区小流域土地覆被变化特征及其对流域径流产沙量的影响,以黄土丘陵区吕二沟、罗玉沟及其嵌套流域(桥子沟)等3个小流域为研究对象,运用数理统计学、配对流域等方法定量分析了3个小流域不同研究时段内土地覆被变化对径流产沙量的影响.结果表明,1982~2004年间,林地面积以1.07%/a的速率快速递增是吕二沟流域土地覆被变化的最明显特征,而罗玉沟流域在国家坡改梯工程影响下,坡耕地面积大幅减少,1986~1995年间约73%坡耕地转化为梯田;结合配对流域法可知,土地覆被变化是导致流域径流和产沙减少的主要原因,在相同降雨条件下,径流深、泥沙量分别减少43.76%和35.23%.流域年径流模数与年降水量和流域森林覆被率均呈指数关系,流域森林覆被率增加5%,径流模数可减少18.43%~37.58%.     

Is urban development an urban river killer? A case study of Yongding Diversion Channel in Beijing, China

The high population and concrete environment alter urban areas by changing temperature, rainfall runoff, and water resource utilization activities. This study was conducted to investigate the water quality features of the Yongding Diversion Channel in Beijing, China, and its relationship with rainfall and urban development. Monthly water quality data were obtained from April to October of 2004 at monitoring sites of Sanjiadian, Gaojing, Luodaozhuang, and Yuyuangtan. The monthly water quality grades from 2007 to 2011 were also investigated and compared with those of other rivers. Dissolved oxygen and pH showed greater decreases after one or two moderate rainfall events than several light rainfall events. The potassium permanganate index （CODMn）, ammonia nitrogen （NH3-N） and total phosphorus （TP） increased more after several light rainfall events than after one or two moderate or heavy rainfall events. Pollutant concentrations （CODMn, NH3-N, TP） in downstream regions showed greater changes than those in upstream areas after heavy rainfall events. Intense human activities around the channel greatly influenced the water quality of the channel in rainy season because of runoff pollution; however, heavy rainfall had a strong dilution effect on the pollutant concentrations in rivers. Overall, urban development has obviously deteriorated the water quality of the Yongding Diversion Channel as indicated by an increase in the water quality index from 3.22 in 2008 to 4.55 in 2010. The Pearson correlation between monthly rainfall and water quality indices from 2007 to 2011 ranged from 0.1286 to 0.6968, generally becoming weaker as rainfall and rainfall runoff became more random and extreme.     

采煤沉陷对径流影响的预测评价方法研究

矿区范围大是煤矿建设项目特点之一,因而在矿区范围内常会涉及到水体、水系或与之相关的各类环境保护目标。近些年来随着国家对环境保护工作的重视程度增加,煤炭开发和环境的矛盾日益突出,当涉及与径流相关的重要环境敏感目标时,煤炭开采对径流的影响结论将成为煤矿建设环境可行的重要依据之一。本次研究以采煤沉陷对国家级遗鸥自然保护区的影响分析为例,确定了采煤沉陷对径流预测的评价方法。结果表明,该方法可定量判断采煤沉陷对保护区所属流域和水系的影响,这为判断采煤环境影响和采取保护措施提供了支持。     

香根草及添加剂对汞污染土壤汞固定的现场试验

通过前期盆栽模拟试验发现,汞污染土壤种植香根草木屑和腐殖土或者添加木屑和腐殖土后再种植香根草都能极大抑制汞通过地表径流迁移,但是尚没有开展野外试验进行验证。因此为了进一步验证其效果,本研究在贵州万山汞矿区大水溪村汞污染农田建立了地表径流小区,现场研究了种植香根草及添加木屑和腐殖土后种植香根草对土壤汞固定的影响,研究结果显示:(1)在所有处理小区的地表径流中,颗粒态汞占总汞的96%以上,是汞迁移的最主要途径;(2)在汞污染土壤中种植香根草或者土壤中分别添加木屑或者腐殖土后再种植香根草,都能显著降低地表径流中颗粒态汞含量(46%~67%),进而减少土壤汞通过地表径流向周围环境迁移,且香根草与木屑或腐殖土结合效果更佳;(3)不同处理均降低了地表径流中可溶态汞(13%~31%)的含量。本研究能为汞矿区汞污染土壤修复提供一定理论支持和技术指导。     

模拟条件下侵蚀-沉积部位土壤CO2通量变化及其影响因素

了解土壤侵蚀与沉积对土壤CO_2通量的影响有助于正确评价侵蚀区域土壤和大气之间CO_2交换过程与机制.本试验于2014和2015年雨季(7~9月)在长武农田生态系统国家野外站进行,利用土壤碳通量测量系统LI-8100(LI-COR,Lincoln,NE,USA)和土壤温度及水分数据采集器(EM50,DECAGON,USA),测定侵蚀和沉积地貌下的土壤CO_2通量、土壤水分和温度,并采集径流泥沙.结果表明:1侵蚀区和沉积区土壤CO_2通量均值依次为1.05μmol·(m~2·s)~(-1)和1.38μmol·(m~2·s)~(-1),沉积区较侵蚀区增幅达31%(P0.05);沉积区土壤CO_2通量温度敏感性(8.14)是侵蚀区(2.34)3倍以上.2侵蚀区与沉积区土壤水分均值分别为0.21 m~3·m~(-3)和0.25 m~3·m~(-3),沉积区较侵蚀区提高19%(P0.05).尽管侵蚀区较沉积区土壤温度稍有提高(7%),但差异不显著.3泥沙中有机碳平均含量(7.26 g·kg~(-1))较试验之初(6.83 g·kg~(-1))提高6%.4土壤水分和土壤有机碳(SOC)在侵蚀区和沉积区的重新分布对土壤CO_2通量空间变异有重要影响.     

江淮农村生态型排水系统构建及截污作用研究

以安徽省巢湖北岸牌坊陈村为例,构建了一种由沟渠、水塘和湿地组合而成的生态型排水系统,并研究了该系统对农村降雨径流污染的截控作用.构建的牌坊陈村生态型排水系统实现了污水排放、收集和处理一体化,系统通过各组成单元物理、化学和生物综合作用,对降雨径流中污染物具有较高的截留率,减少了营养盐对周围水体输出负荷.3场降雨监测结果表明,系统对TSS、COD、TP和TN的平均截留率分别为78.2%、57.8%、55.5%和64.2%,系统出水中TSS、COD、TP和NH4+-N平均质量浓度分别为23.5、66.3、0.49和3.03 mg·L-1,达到《污水综合排放标准》一级标准要求.水塘作为系统主要截流、纳污以及蓄水单元,其日常水质指标TSS、COD、TP和TN平均质量浓度分别为28.0、31.2、0.47和4.65 mg·L-1,基本符合《地表水环境质量标准》中Ⅴ类标准要求.     

降雨径流过程中土地利用优化配置对磷流失的影响

为了探究土地利用优化配置对三峡库区小流域径流过程中磷素流失的影响,选取重庆忠县石盘丘小流域内传统农业模式集水区（CG）和土地利用优化配置后的集水区（EG）为研究对象,分别在两个集水区出口采样,监测降雨事件中径流过程和不同形态磷素,分析土地利用配置对磷流失规律的影响.结果表明：（1）监测的10场降雨径流过程中,EG的ρ[总磷（TP）]均低于CG,两者范围分别为0.09～0.75 mg·L^-1和0.13～2.82mg·L^-1;相对于CG, EG显著降低了TP浓度峰值.（2） EG的TP、可溶性磷（TDP）、无机态磷（DIP）和颗粒态磷（PP）在降雨径流过程中的浓度平均值EMC均较CG低,且EG与CG在TP、 TDP和DIP的EMC上均呈现显著差异（P<0.05）;降雨径流过程中两个集水区磷流失的主要形式均为TDP,但EG的TDP/TP平均值更大.（3） EG比CG的TP、 TDP、 DIP和PP的输出负荷降低45%、 43%、 57%和47%,EG和CG各形态磷素输出负荷均与径流总量极显著相关（P<0.01）, CG各形态磷与径流总量...     

基于机器学习的长江流域农田氮径流流失负荷估算

定量解析长江流域农田氮径流流失特征是实现长江及其河口氮污染有效控制的关键科学基础.基于收集的长江流域570个旱地和434个水田田间氮径流流失数据组,采用相关性分析、结构方程模型、方差分解和机器学习方法,探究了影响旱地和水田总氮径流流失强度的主要因素,建立了基于机器学习的长江流域旱地和水田总氮径流流失强度预测模型,量化了长江流域农田总氮径流流失负荷.结果表明,径流深、施氮量和土壤氮含量是影响旱地总氮径流流失强度的主要因素;径流深和施氮量是水田总氮径流流失强度的主要影响因素.与分类与回归树、多元线性回归和增强回归树方法相比,采用随机森林算法构建的长江流域旱地和水田总氮径流流失强度预测模型具有更高的精度（R²为0.65~0.94）.基于随机森林算法的预测模型估算的2013年长江流域农田总氮径流流失负荷（以N计）为0.47 Tg ·a^-1（旱地：0.25 Tg ·a^-1;水田：0.22 Tg ·a^-1）,中下游地区贡献了58%的流失负荷.模型预测5种防治情景下的长江流域农田氮流失负荷可削减2.4%~9.3%,其中减少径流量的削减效果最为显著.长江流域农田氮面源污染防治必须协同加强氮肥精准管理、减少农田径流量和提高土壤氮利用,且应将重点放在中下游地区.所发展的基于机器学习建模方法克服了氮径流流失强度与影响因素之间函数关系难以确定的问题,为估算区域或流域农田氮流失负荷提供了简便且可靠的方法.     

绿色、蓝色和蓝-绿屋顶径流水质特征

屋顶占据大量城市不透水面,实施生态屋顶建设,有利于缓解城市化造成的生态和环境问题.在北京市区搭建不同类型生态屋顶(绿色屋顶、蓝色屋顶和蓝-绿屋顶),基于对2019年雨季降雨特征、各类生态屋顶径流量以及径流中营养盐和重金属浓度的监测,计算不同生态屋顶径流污染负荷和径流水质指数(RQI),定量对比分析不同类型生态屋顶径流的综合水质差异.结果表明,在2019年雨季,各生态屋顶均表现出良好的雨水滞留能力,平均径流削减率在75.7%～78.9%之间,且不同生态屋顶的径流削减率无显著差异(P>0.05);相较雨水,各生态屋顶均为NH⁺₄-N、 DZn和DCd的汇,累积负荷削减率分别在63.8%～96.4%、68.6%～90.7%和39.8%～54.5%之间,但均为NO^-₃-N、 DCr、 DFe和DNi的释放源;蓝色屋顶是DCu的汇(累积负荷削减率为21.9%),但对雨水径流中PO^3-₄-P的累积负荷无明显影响,而绿色和蓝-绿屋顶均为PO^3-     

化肥减量配施生物炭和秸秆增加了坡耕地壤中流磷流失风险

紫色土坡耕地是中国西南地区的重要农耕用地,也是三峡库区农业非点源污染的主要来源地之一,采取合理的措施控制其土壤养分流失对该区域非点源污染治理具有重要意义.以紫色土坡耕地为研究对象,通过3 a(2018～2020年)大田试验,设置不施肥(CK)、常规施肥(CF)、优化施肥(OF)、生物炭+优化施肥减量15%(BF)和秸秆+优化施肥减量15%(SF)这5个处理,对自然降雨条件下坡耕地地表径流(0～20 cm)和壤中流(20～60 cm)磷流失规律进行监测与评估.结果表明,施肥减少了紫色土坡耕地产沙量和地表径流流失通量,但增加了壤中流流失通量.地表径流正磷酸盐(PO^3-₄-P)、全磷(TP)和颗粒态磷(PP)总流失通量以BF处理最高,SF处理最低.各施肥处理壤中流磷流失通量均高于CK处理,且PO^3-₄-P和TP流失通量以BF处理最高(213.88 g·hm^-2和694.54 g·hm^-2),其次为OF和SF处理.冗余分析(RDA)结果表明,地表径流流失通量和生物...