植被过滤带水土保持和水质净化效益研究

植被过滤带是水土保持和面源污染防控的重要措施之一。本研究于2016年8月在鹫峰人工降雨大厅通过土槽植草冲刷试验,观测不同宽度和坡度的植被过滤带(高羊茅)对地表径流、总悬浮物(TSS)以及污染物(TN、TP、K)的削减效果,定量分析植被过滤带宽度、坡度及入流流量大小等因素对植被过滤带径流拦蓄、TSS拦截和水质净化效益的影响。结果表明:植被过滤带的宽度对径流拦蓄效益影响较大,宽度为1、3和5 m植被过滤带的径流削减率分别为25.9%、79.6%、79.7%;污染物(TN、TP、K)削减率随着宽度逐渐增大,分别为51.7%~92.9%、44.4%~98.8%、31.7%~97.9%;TSS削减率分别为97.6%、99.4%和77.4%。随着坡度的增加(3°、7°和10°),径流和TSS的削减率呈逐渐减小趋势。对于同一个植被过滤带而言,较小的入流流量所对应的径流和TSS削减率较大,而污染物负荷削减率较小。研究表明,植被过滤带能有效拦蓄径流、拦截悬浮固体等污染物质,具有较好水土保持和水质净化效益。      

混播草皮缓冲带对农田径流氮磷去除效果研究

草皮缓冲带作为防治农业面源污染的一种有效技术得到越来越广泛的应用。以去除氮磷效果最佳为目标,提出了将草皮混播技术运用到缓冲带的构建中,并筛选出了合理的草种混播比例。根据豆科牧草和禾本科牧草的相容性,选择扬州本地具有推广价值的草坪草本植物白花三叶草(Trifolium repens)与高羊茅(Festuca arundinacea)作为供试植被,研究不同草种混播比例下草皮缓冲带对农田径流污染物的去除效果。结果表明,在总氮、总磷进水浓度分别为7.78²7.22mg/L和0.4727.22mg/L和0.47¹.61 mg/L的试验条件下,混播草皮的存在明显提高缓冲带对污染物的去除效果,且对渗流水污染物的去除效果明显高于径流,当白花三叶草与高羊茅混播比例为1∶3时,缓冲带对径流水和渗流水中总氮、总磷的去除效果较好,且植物生长状况良好,具有较好的环境适应性。     

下凹式绿地对降雨径流及其污染物削减作用

针对日益严重的城市内涝及降雨径流污染问题,搭建下凹式绿地装置,人工配水模拟地表降雨径流及污染物,通过改变基质种类和结构、不同植被考察下凹式绿地对降雨径流污染物去除效果及对降雨径流的削减效果。结果表明:无植被覆盖情况下,沸石、草炭土分层填装和混合填装处理装置中,4#沸石+土壤混合填装的装置对COD、NH3-N和TP的去除效果最好,分别达到55.61%,99.55%和89.00%;2#沸石+土壤分层装置对径流削减能力最强;种植植被狗牙根和高羊茅后装置对污染物的去除率和径流削减能力明显提升,其中种植高羊茅的装置去除效果较优,对COD、NH3-N和TP的去除率达到66.78%,89.98%和96.92%,径流削减率最高,达到了46.00%。     

不同宽度模拟植被过滤带对农田径流、泥沙以及氮磷的拦截效果

化肥的大量使用在提高作物产量的同时,也导致了严重的环境污染。该研究通过在土槽上进行浑水冲刷试验,定量研究了模拟植被过滤带对径流、泥沙、总氮、以及总磷的拦截效果。结果表明,在进水流量(0.173 L·s-1)和流速(0.7 m·s-1)一定的条件下,模拟植被过滤带的宽度对污染物的拦截效果影响较大。当宽度分别为1、2、3 m时,模拟植被过滤带对径流的拦截率分别为32%、51%、69%;对泥沙的拦截率分别为78%、88%、92%;对总氮的拦截率分别为65%、75%、84%;对总磷的拦截率分别为80%、93%、95%。同时,3种宽度下的泥沙量、总氮量、总磷量均与径流量呈显著线性正相关关系(泥沙量:r1=0.69,r2=0.84,r3=0.63;总氮量:r1=0.98,r2=0.89,r3=0.95;总磷量:r1=0.62,r2=0.47,r3=0.41),表明径流量在一定程度上决定了流经植被过滤带后出流的泥沙量、总氮量以及总磷量。研究证实,茎秆密集的草本植被过滤带能有效拦截径流、泥沙、总氮以及总磷,对农田水土流失和农业面源污染具有较好的防治效果。     

混播草皮缓冲带对农田径流氮磷去除效果研究

草皮缓冲带作为防治农业面源污染的一种有效技术得到越来越广泛的应用。以去除氮磷效果最佳为目标,提出了将草皮混播技术运用到缓冲带的构建中,并筛选出了合理的草种混播比例。根据豆科牧草和禾本科牧草的相容性,选择扬州本地具有推广价值的草坪草本植物白花三叶草(Trifolium repens)与高羊茅(Festuca arundinacea)作为供试植被,研究不同草种混播比例下草皮缓冲带对农田径流污染物的去除效果。结果表明,在总氮、总磷进水浓度分别为7.78~27.22mg/L和0.47~1.61 mg/L的试验条件下,混播草皮的存在明显提高缓冲带对污染物的去除效果,且对渗流水污染物的去除效果明显高于径流,当白花三叶草与高羊茅混播比例为1∶3时,缓冲带对径流水和渗流水中总氮、总磷的去除效果较好,且植物生长状况良好,具有较好的环境适应性。     

柳枝稷植被过滤带拦污增效试验初步研究

针对黄土高原严重水土流失引起面源污染与水资源紧缺的问题,在自主研发设计的坡地高效农业用水滤清系统基础上,通过6组不同雨强的模拟降雨试验,分析了不同雨强下坡地径流中污染物输出特征,研究了不同长度的柳枝稷植被过滤带对污染物的净化效果,并对植被过滤带柳枝稷的生产效益进行了评价。结果表明:坡面径流中泥沙和总磷含量随雨强的增加而增加,总氮含量随雨强的增加而减小,COD含量随雨强增加先减小后增加。3 m长和5 m长的柳枝稷植被过滤带都能显著削减径流中的泥沙和总磷含量,而两种长度的削减作用间无显著差异;5 m长过滤带还能显著削减径流中COD含量,整个过滤带对总氮的削减效果不明显。过滤带柳枝稷产量和品质均优于大田种植柳枝稷,过滤带内距径流入口越近柳枝稷干物质产量越高,过滤带柳枝稷单位面积干物产量提高29%,蛋白质产量增加53%,淀粉产量增加23%。滤清系统柳枝稷植被过滤带不但能有效拦截水沙和面源污染物,而且能够将所拦截污染物作为肥料吸收利用,高效利用水土资源,在黄土高原地区有广泛的应用前景。     

土壤-植物系统对径流污染物截留的影响因子分析

通过比较3种土壤-植物系统,分析确定了植被条件、污染物浓度、进水流量和坡度对地表径流污染物去除率的影响。研究结果表明：植被条件、进水浓度、进水流量和坡度对污染物去除率的影响因污染物的存在状态和性质不同而变化;颗粒态污染物SS、PP和CODMn的截留特征受4种因素的影响显著,“土壤-紫花苜蓿”和“土壤-高羊茅”系统的污染物去除率显著优于对照系统,并随进水浓度、进水流量和坡度增加而降低;溶解态污染物NO-3-N、NH+4-N和TDP的净化效果受植被条件和进水浓度的影响显著,“土壤-高羊茅”系统的污染物去除率显著优于“土壤-紫花苜蓿”和对照系统,NO-3-N去除率在中等浓度时最高,NH+4-N和TDP去除率随浓度增加而显著增加,NO-3-N去除率受进水流量影响显著,随进水流量增加而降低,NH+4-N去除率受坡度影响显著,随坡度的增加而降低。研究得出在构建土壤-植物系统的实践中,应根据上游污染源区污染状况及受纳水体水质要求设计净化系统,并选种地表密集生长的植被及适当降低系统坡度来提高土壤-植物系统的环境功能。     

干热河谷植被覆盖对雨季地表径流和土壤水分的影响

[目的]研究干热河谷植被覆盖对雨季地表径流和土壤水分变化的影响。[方法]对云南省元谋县的金沙江段干热河谷植被覆盖坡面及裸地进行雨季地表径流和土壤含水量的连续观测,并对观测数据进行统计学分析。[结果]植被覆盖能够显著减少地表径流量,对照小区（裸地）地表径流量是植被覆盖小区的22倍;植被覆盖下0-180 cm土壤含水量比裸地增加37.6%;植被覆盖提高了土壤深层含水量的稳定性,并保持土壤物理性质稳定;不同深度土壤不仅水分含量差异显著,而且土壤水分含量变化也明显不同。[结论]坡面植被覆盖能够明显改变土壤水文,维持土壤水分含量在较高水平,特别是20 cm以下的土层。     

干热河谷植被覆盖对雨季地表径流和土壤水分的影响（摘要）

[目的]研究干热河谷植被覆盖对雨季地表径流和土壤水分变化的影响。[方法]对云南省元谋县的金沙江段干热河谷植被覆盖坡面及裸地进行雨季地表径流和土壤含水量的连续观测,并对观测数据进行统计学分析。[结果]植被覆盖能够显著减少地表径流量,对照小区（裸地）地表径流量是植被覆盖小区的22倍;植被覆盖下0～180cm土壤含水量比裸地增加37.6%;植被覆盖提高了土壤深层含水量的稳定性,并保持土壤物理性质稳定;不同深度土壤不仅水分含量差异显著,而且土壤水分含量变化也明显不同。[结论]坡面植被覆盖能够明显改变土壤水文,维持土壤水分含量在较高水平,特别是20cm以下的土层。     

不同结构草皮缓冲带对农田径流氮磷去除效果研究

通过对流过不同结构型式混播草皮缓冲带径流中污染物迁移影响的分析,研究其对农田径流氮磷的去除效果。结果表明,在TN、TP进水平均浓度分别为17.89 mg/L和1.04 mg/L的试验条件下,混播草皮缓冲带结构对农田径流TN、TP的去除能力具有明显差异,含有生态草沟的混播草皮缓冲带对TN、TP的去除能力明显强于单一缓坡和缓坡-阶梯结构的混播草皮缓冲带,其对径流水TN和渗流水TN的质量浓度削减率分别为51.08%和58.75%,对径流水TP和渗流水TP的质量浓度削减率分别为51.31%和65.29%。     

降雨对烟地地表径流和土壤渗透性能的影响

以烤烟种植地所设径流场为研究对象,采用相关分析、线性回归等分析方法,对不同降雨强度下产流时间及地表径流特性进行了分析,重点研究降雨因子对地表径流和土壤的影响.通过研究烤烟种植地降雨、地表径流和土壤入渗三者之间的关系.试验结果表明,地表径流与降雨呈线性关系,降雨量越大,线性关系越明显;而降雨对土壤的渗透性能也有明显影响.     

基于Marr小波在水文中的应用

利用小波分析的时域、频域多分辨功能,以松花江流域哈尔滨站83a的年径流量为例,通过Marr小波变换系数图,得出不同的水文周期和径流量异常的具体时间及丰、枯交替变化过程。从而为水文系统中、长期预测提供背景分析资料及依据。     

基于混沌神经网络的径流预测模型

【目的】揭示径流时间序列变化规律并进行预测,为水库调度提供指导。【方法】针对径流时间序列的非线性特点,利用重构相空间的嵌入维数确定神经网络的结构,建立了基于混沌相空间重构的径流量预测BP网络模型,并利用该模型对位于陕西省汉江上游的石泉水文站的径流时间序列进行了预测。【结果】实例计算结果表明,石泉水文站月平均流量的时间序列具有混沌性,最大嵌入维数为12,依此构建的BP神经网络收敛速度快、预测精度较好。【结论】利用重构相空间中的最佳嵌入维数,可合理确定BP神经网络的输入层节点数。     

晋西黄土残塬沟壑区水土保持林坡面径流规律研究

该文以坡面径流泥沙观测场为基本观测手段，对晋西黄土残塬沟壑区不同地类的坡面进行了为期３年的现场观测．结果表明：在黄土地区降雨量与径流量的关系不明显，径流的发生决定于雨强和土壤性质；现有的人工林和天然灌木林具有良好的拦蓄径流、固持土壤的防护功能．     

城市不透水区降雨径流量及径流水质变化规律研究

研究城市降雨径流量及径流水质对城市水文学理论扩充及城市雨水资源集蓄利用具有重要意义.通过对2010～2011年保定市区6～8月份降雨产流过程中屋面、路面等类型下垫面的降雨径流量及径流水质的同步监测,初步分析了城市降雨径流量及径流水质的变化规律.研究结果表明:不同屋面及路面降雨径流量与降雨量均呈现相关性显著的线性关系;城...     

保护性耕作的不同因素对降雨入渗的影响

通过 2次人工模拟降雨试验 ,研究了机械化保护性耕作以及秸秆覆盖、表土耕作及机具压实 3因素对降雨入渗的影响。结果表明保护性耕作有延缓径流 ,增加降雨入渗的作用 ;秸秆覆盖和机具压实是影响降雨入渗的主要因素 ,表土耕作的影响相对较小。在土壤干燥 ,降雨强度为 72 mm.h-1的条件下 ,保护性耕作处理与传统翻耕处理比较 ,其地表产生径流的时间延迟 12～ 16 min,且稳定入渗率提高 1.5～ 1.6倍 ;分析各因素的影响可知 ,秸秆覆盖使径流延迟 8min产生 ,稳定入渗率提高 1.1倍 ;机具压实使径流早 7min产生 ,稳定入渗率降低 4 7.5。进一步研究压实程度和覆盖率对降雨入渗的影响 ,结果表明 :秸秆覆盖率越高 ,径流开始的时间和土壤含水量达到饱和的时间越晚 ,且稳定入渗率越高。在所试的秸秆覆盖率范围 (0～ 70 )内 ,同等降雨条件下 ,随着秸秆覆盖率的增大 ,径流量近似按二次曲线减少。随着土壤含水量的增大 ,秸秆覆盖对降雨入渗的作用减弱而压实的影响增强 ,压实可使表层土壤的体积质量增大 ,土壤入渗性能降低。在土壤含水量较高 ,降雨强度为 82 .5 mm.h-1条件下 ,压实使径流产生时间比无压实的早 13min,使稳定入渗率降低86 .8。机器质量越大 ,压实影响的深度越大。试验表明 ,小拖拉机和中型拖拉机都使     

人工杉木林间伐对水土流失影响的研究

该文以江西省大岗山的人工杉木林为研究对象,分析间伐对水土流失的影响。结果表明:①间伐后,林下植被发展迅速,覆盖度增加,径流系数较未间伐的林地小,未间伐林地的径流系数是间伐林地的4.67倍;②随着时间的发展,同一样地的降雨产流量与1次降雨量、30 min降雨强度、60 min降雨强度的相关关系降低,间伐样地的上述相关关系比未间伐样地的更弱;③间伐样地的径流含沙率明显低于未间伐样地。④适度间伐虽然降低了林分的郁闭度,削弱了林冠的截留率,但是林下植被的迅速发展,使得林分整体的蓄水和保土效益明显增加。      

径流序列分类识别理论模型的建立与应用

模糊划分理论具有严谨的理论和物理基础,考虑了水文现象发生的必然性与随机性以及在划分、识别中的模糊性,是一种无模式可参考的分类理论。文章应用模糊划分理论模型进行了年径流序列的模糊划分,根据划分结果,利用LVQ进行了年径流过程的枯、平、丰识别,建立了年径流序列的分类识别模型,并用黄河上游61年径流水文资料进行了验证。结果表明,建立的年径流系列分类识别理论模型是可行的。     

黄土高原典型流域次降雨径流侵蚀产沙规律研究

【目的】研究黄土高原地区小流域次降雨径流侵蚀产沙规律,建立适宜于该地区的侵蚀产沙预报模型。【方法】根据岔巴沟流域32年实测的水沙资料,采用径流侵蚀功率、地貌分形信息维数的计算模型及多元非线性回归方法,分析了黄土高原地区岔巴沟流域的次降雨径流侵蚀产沙规律。【结果】岔巴沟流域次降雨侵蚀产沙模数Ms与径流侵蚀功率E、地貌形态分形信息维数Di有很好的相关性,模型具有较高的精度和一定的适用性。【结论】基于流域径流侵蚀功率与地貌形态分形信息维数的岔巴沟流域次降雨侵蚀产沙预报模型,能够近似反映不同尺度流域次降雨径流侵蚀产沙特性及水沙传递的关系,为建立具有广泛适用性和较高预报精度的黄土高原流域次降雨径流侵蚀产沙预报模型提供了理论依据。     

新疆河流径流模拟

新疆的水文气象资料的数量和范围都较小,在对其径流模拟中,首先要解决∶⒈径流的形成机制如何？⒉如何模拟融雪径流？⒊模型输入的时空分布估计。通过大量的资料分析与流域实地调查,笔者认为,新疆山区具有湿润半湿润地区的产流特征和干旱半干旱地区的气候特征。使用温度指标的融雪模型能较好地适应现时的水文气象观测条件。需要搜集与径流形成有关的各种直接或间接的资料,包括人们的感性认识,分析它们的内在联系与关系,以解决水文气象资料缺乏的困难,从而使径流模拟工作能够进行。在本文中,给出了面积分别为１９０５８ｋｍ２和１６３０ｋｍ２的两个流域模拟实例。