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。     

沸石渗滤床在城市初期雨水径流污染控制的应用研究

根据城市初期雨水径流的污染负荷初始冲刷效应以及主要污染物COD和N/P与SS成线性相关性的污染特点,对初期雨水的主要污染物COD和N/P开展了控制技术研究。以示范工程为基础,研究城市初期雨水径流污染控制的强化处理技术即沸石渗滤床技术,运行结果表明,对NH3-N、TP、COD都有较好的去除效果,其中对NH3-N的去除效果较为明显,进水氨氮浓度在2～5 mg/L,出水都能达到地表IV类水标准(NH3-N≤0.5 mg/L)。     

西安市城市主干道路面径流初期冲刷效应

以西安市城市主干道南二环太白路高架桥为路面径流采样区域,采用人工等时间间隔采样方法,在桥梁排水立管对2010年9—11月的3场径流事件进行全程采样,测试径流过程SS、COD、溶解性COD、NH3-N、Pb、溶解性Pb、Zn和溶解性Zn的浓度变化,研究路面径流的初期冲刷效应及其影响因素。结果表明,西安市城市主干道路面径流污染严重,降雨数小时后的末期径流仍具有较高的污染水平;径流过程污染物浓度变化规律与其赋存形态有关,SS、COD、Pb等以颗粒态为主的污染物的浓度随雨强变化剧烈波动,NH3-N、溶解态COD、溶解态Zn等以溶解态为主的污染物浓度变化受雨强影响较小,随径流过程呈逐渐减小趋势;路面径流初期冲刷现象并非普遍存在,与污染物的赋存状态和场次降雨特征密切相关,溶解态污染物易于出现初期冲刷现象,颗粒态污染物是否出现初期冲刷与场次降雨特征有关;测试的3场径流事件初期30%的径流携带的SS、COD、溶解性COD、NH3-N、Pb、Zn和溶解性Zn的负荷占场次径流总负荷的比例分别为21.8%～50.0%、25.5%～49.3%、36.3%～52.6%、52.6%～66.7%、26.8%～45.0%、27.2%～63.4%和36.2%～62.6%,表明仅对初期径流进行治理无法实现对西安市路面径流污染的有效控制。     

面源磷负荷改进输出系数模型及其应用

传统的输出系数模型是模拟较大流域面源污染的有效手段,但它假设同一土地利用类型的输出系数相同,忽视了营养物径流和截留过程中其他流域特征对输出系数空间分布的影响,难以为流域分区管理提供依据。在传统输出系数模型基础上,引入产污因子（CI）和截留因子（RI）,校正地形、降雨、植被缓冲带对面源磷流失空间格局的影响。用改进输出系数模型模拟滇池流域面源磷负荷并将模拟结果应用于流域管理。结果表明,改进的输出系数模型能更好地模拟面源磷污染的空间格局,识别出面源总磷的关键风险区--湖滨平原地带以及与入滇河流邻近的山谷、台地。以2008年滇池流域面源总磷的模拟结果（3525 t）为基准,若单位面积磷肥施用量减少20%,面源总磷负荷将减少86%;若环湖公路内侧全部实现退耕还林或还草,面源总磷负荷将减少60%;若同时实施减少磷肥施用量和环湖公路内退耕两项措施,面源总磷负荷将减少130%     

不同草皮构建的湖泊缓冲带对污染物的净化效果研究

选择宜兴地区常见的3种草皮百慕大(Cynodon dactylon)、白花三叶草(Trifolium repens)、高羊茅(Festuca arundinacea),利用自行设计的实验装置模拟构建草皮缓冲带,并模拟宜兴地区降雨时产生的汇流过程和雨量进行太湖缓冲带对陆域面源污染物的净化效果研究.结果表明,草皮缓冲带能有效地截留径流中的SS,3种草皮缓冲带的径流对SS的去除率为百慕大缓冲带＞三叶草缓冲带＞高羊茅缓冲带＞空白对照(不种植草皮的空白土壤),且沿程去除效果增强;草皮缓冲带的渗流对TN、NH3-N、TP净化效果均显著(p＜0.05)高于径流;3种草皮缓冲带在试验槽前0.9m处的污染物去除效果最为明显,湖泊缓冲带的宽度与其污染物截留效果呈正比;总体来说,草皮生物量与其构建的湖泊缓冲带的污染物去除率呈正相关,三叶草和百慕大有较大的地上生物量,其构建的缓冲带表现出较高的污染物去除率,而高羊茅的地上生物量相对较小,其构建的缓冲带污染物去除率也相对较低.     

成都雨水处理利用工程措施探讨

成都降水呈现极强的季节性特征,夏季降水占全年降水的50%左右;降雨水质呈现明显偏硝酸的混合酸性.针对成都地区雨水污染物特征,对当前雨水处理及回用工程中的中水工程、屋顶绿化、调蓄池、绿地系统以及湿地系统在成都应用时所应注意的一些关键因素进行了讨论.     

不同热力背景对城市降雨（暴雨）的影响（Ⅰ）—降雨分布的空间差异

如何准确描述和预测降雨（暴雨）的空间分布,已成为城市减灾防灾的重要内容,本文探讨了利用热信息研究城市降雨空间分布差异的方法。在遥感、GIS技术支持下,利用对没的期夏、冬季热图像的主成分析和图像分割,将上海市1958－1998年热环境划分为自然、低温、高温3种不同的热力背景。在此基础上,就不同热力背景对城市降雨（暴雨）分布空间差异的影响规律进行了研究,为建立城市降雨空间差异预报模型奠定了基础。     

皖南丘陵地区小流域氮素径流输出的动态变化

以亚热带北部皖南丘陵地区小流域定位实地观测为基础 ,研究了农林共存小流域氮素径流输出规律。发现小流域氮素径流输出季节性变化明显。降雨和施肥是影响这一变化的重要因子 ,模拟分析表明 ,它们与氮素输出之间具有很好的线性相关关系     

绿地系统对径流污染物净化机理

采用城市绿地和降雨系统模拟装置,研究绿地系统对径流污染物的净化机理。研究表明,模拟绿地对径流污染物的削减和污染物总量的控制有较好作用。降雨0．5h内污染物质主要被0cm-15cm层土壤所吸附,2h后各层对有机质、氮磷的吸附能力基本相同。绿地系统对径流污染物中COD、NH4^＋ -N、NO3^- -N及TP去除率为37．6％～49．9％;降雨期间污染物的去除主要靠土壤和植物根系的截留、吸附和吸收作用,因此对土壤NH4^＋ -N、NO3^- -N及TP的吸附过程用Langmiur方程进行拟和,发现土壤对NH4^＋ -N及TP的吸附反应在常温下自发进行程度较强,对NO3^- -N的吸附反应在常温下较难进行。且降雨后微生物开始降解吸附于土壤颗粒表面和植物根系的污染物,降雨后第5d~8d,土壤中微生物数量达到最大值,说明雨后土壤中污染物的降解主要发生在降雨后第2d-8d内,且t4d～17d土壤污染物含量基本降到降雨前水平,土壤得到再生．     

城市合流制管网降雨径流污染特征分析

对北京市老城区合流制管网排除系统下游干管进行降雨径流监测,分析降雨径流和生活污水混合后的水质变化特征,以便为合流制管网污染控制提供数据依据。结果表明北京市合流制管网污染程度较高,其污染过程受降雨过程、管道汇流过程、地表径流污染特征和管道沉积物冲刷等综合影响。