3种有机硅喷涂集雨面后的产流特征与集雨效率

集雨工程的建造往往比较复杂,寻找更经济、简便的集雨材料是干旱半干旱地区雨水资源利用的重要研究方向。高分子有机硅由于其具有良好的防水性、化学惰性、操作简单等特性,成为新型集雨材料的潜在选择。试验选用3种不同性质的硅烷(有机硅)乳液,设计4种有机硅与水的稀释比例(1∶7,1∶10,1∶13,1∶16),3种集雨面坡度(0°,9°,15°),通过室外模拟降雨进行集雨效率观测。结果表明,集雨效率道康宁IE-6683最大,为96.96%,道康宁520次之,为96.50%,有机硅原液为90.24%;3种有机硅与水的比例在1∶13与1∶16时集雨效果较好,平均集雨效率在90%以上;集雨面坡度对集雨效率具有显著影响,有机硅原液在坡度为0°与9°变化时集雨效率随坡度增加而增加,坡度为15°时集雨效率有所下降,道康宁520与道康宁IE-6683集雨效率均随集雨面坡度的变大而增加。     

一种新型沙漠压沙造林人工集雨板集雨产流特性的研究

沙漠区干旱少雨,传统的压沙雨养造林不能有效提高植物成活率,而雨水收集利用能使沙漠造林得到充分灌溉。对研发的一种具有高集雨率的集雨板面集雨产流特性进行了试验观测和分析,结果表明,临界降雨量达到或接近0.115 mm时,该集雨板面即可产生径流,产流时间接近于降雨时间,径流强度略低于降雨强度,雨水收集率达90%以上,高于目前普遍应用的人工集雨板,具有诸如集雨板无入渗损失、蒸发损失少等优异特性,对造林苗木灌溉充分,压沙效果显著,有望应用于沙漠压沙雨养造林,从而解决当前植物成活率低的问题。     

流域尺度与治理对产流模式的影响分析研究

通过次洪过程线分析及地下径汉分割计算，研究了流域治理后产流模式的变化和不同尺度流域间产流模式的差异，研究表明，治理后的流域其产流模式表现出变化的趋势，未治理状态下，不同尺度的流域，其产流模式存在着差异。     

人工集水面降雨戏流观测实验研究

野外降雨径流观测实验研究表明：土质集水面（自然黄土皮面、清除草草自然黄土坡面和夯实集水面）的降雨产流方式为超渗产流，受降雨强度的影响大，径流的产生主要是由几次高强度的暴雨引起。此类集水面的年平均集水效率在7．4％－35．5％之间，因此，增大集水区面积是保证土质集水面收集到更多雨水的基本途径。油毡、沥青和混凝土处理集水面的产流过程受降雨量和降雨强度的影响小，年平均集水效率在50％－80％之间，但投资成本较高，其雨水利用方向是和设施农业相结合，修建固定集水面，发展高投入高产出农业。塑料膜集水面一次性投入低且平均集水效率较高，但寿命较短，建议利用简单临时性的移动塑料集水面收集雨水以供大田作物缺水期补灌。     

坡面产流机制研究刍议

随着水文学的发展,坡面产流问题越来越受到水文学领域的重视。对坡面产流机制(这里的坡面产流包括地表径流产流和壤中流产流两个部分)的研究现状详细进行了回顾与分析,并提出了目前产流机制所面临的问题,以期推动降雨产流计算方法和流域水文模型机构的发展。     

辽宁省平原区产流规律的探讨

辽宁省中部平原区位于辽、浑、太河下游 ,土壤透水性较好 ,地面坡度比较缓。该区产流特性主要是降雨先满足入渗 ,当包气带饱和后才开始产流 ,或者在雨强特大时 ,在产流的过程中逐渐使包气带饱和。地下水埋藏深度是影响平原区产流量及降雨补给包气带和地下水的补给量的主要因素。降雨与地下水位增量的关系为直线和抛物线型 ,地下水埋深 <0 .8m时为直线 ,埋深 >0 .8m时为曲线 ,当地下水位深度在 2 .8m时 ,地下水位趋于稳定。地下水位愈低地下库容愈大 ,当地下水库容至某一值时 ,地下水库容将趋于稳定。如能结合平原区的降雨和地下水观测积累的资料 ,用降雨径流关系推求平原区的径流量 ,会收到较好的效果     

生物结皮坡面不同降雨历时的产流特征

黄土高原退耕还林(草)工程实施后,生物结皮广泛发育,显著影响坡面产流。已有大量研究探索了生物结皮对径流的影响,但相关结论存在较大分歧。该研究以黄土高原典型生物结皮坡面为研究对象,通过人工模拟降雨试验,研究了生物结皮坡面产流过程。结果表明:生物结皮坡面较翻耕后的裸土坡面显著降低了初始产流时间,裸土坡面初始产流时间是生物结皮坡面的1.59～3.04倍。生物结皮盖度与初始产流时间之间呈显著的负相关关系;降雨15min时与60 min时生物结皮对坡面径流的影响发生逆转,90 mm/h的雨强下,当降雨历时为15 min时,生物结皮坡面较裸土坡面增加75.42%的径流;当降雨历时为60min时,生物结皮坡面径流量较裸土坡面降低52.42%;生物结皮影响了土壤水分入渗速率,导致生物结皮坡面与裸土坡面随降雨历时变化的产流特征出现差异,裸土坡面降雨60 min时的入渗率较15 min时降低了34.30%,高盖度生物结皮坡面降低了6.38%;生物结皮对坡面入渗产流的影响与降雨历时有极大的关系,降雨历时不同,很可能得到截然相反的结论,考虑生物结皮因素的野外降雨试验,降雨历时应不少于45min。研究结果为解释生物结皮影响坡面入渗产流方面存在的分歧提供了科学依据,进一步明确了干旱半干旱地区生物结皮的水文效应。     

红壤坡地雨水产流及其土壤流失的垫面反应

通过4年(1998～2001年)径流场定位观测研究,探明了不同植被垫面雨水产流过程中系统水土流失有显著性差异。水流失量为农作区>常绿灌木区、针叶林区>常绿果园区>退化区、恢复区。坡地不同垫面间雨水地表径流的差异存在,为坡地雨水利用和利用坡地集雨支持农田灌溉提供了依据和可调控性。土壤流失量受人为干预、耕作强度的影响很大,坡地从自然保护到作物栽培,系统的土壤流失量提高20倍。茶果林地的土壤流失低于作物耕种的2～3倍,而高于自然利用和自然保护的6～12倍。养分流失在数量和质量上皆取决于垫面构成。提出了利用坡地集雨优势,构建与单元生态系统水循环平衡相适应的坡地农林复合生态系统,并通过水平衡生态建设来维系生态系统的水分平衡。     

新疆天池自然保护区春季融雪产流特征分析

通过对新疆天池自然保护区春季融雪期间径流小区的定位观测试验,对新疆天池自然保护区不同土地利用类型的降雪、积雪和融雪产流规律进行了研究.结果表明:(1)雪岭云杉的截雪率明显高于杨树,约75%,是杨树的3～4倍;(2)不同土地利用类型的融雪产流率依次为:裸露地(15.6%)＞杨树林地(8.5%)＞草地(1.6%)＞雪岭云杉林(0);(3)比起林地,草地融雪径流发生的时间较早;(4)植被因子、坡度、土壤性质都显著地影响着草地融雪径流量的大小,且植被因子对于草地融雪径流的影响大于土壤性质以及坡度对于草地融雪径流的影响.     

川中丘陵区紫色土坡耕地产流特征试验研究

通过人工模拟降雨方法对四川盆地紫色土坡耕地产流特征进行研究,得到以下结论:(1)在大雨强情况下,起始产流时间受坡度影响不明显;在小雨强时,起始产流时间随坡度的增加而缩短。小雨强下坡度对起始产流时间的影响可用幂函数表示,相关性显著。(2)裸地径流强度明显大于农地,且变化剧烈;(3)大雨强下坡度对径流系数的影响显著,并存在临界坡度:裸地介于10~°15,°农地约为20°。     

雨水径流对受纳水体的污染特性研究

以前湖校区为研究对象,以润溪湖为受纳水体,通过对路面雨水径流及湖水在雨前、雨中、雨后的水样进行pH、浊度、SS,COD,TP和氨氮指标测试,探究各项污染物浓度在三个阶段的变化规律,对水体水质作了综合评价,进行受纳水体污染物浓度增加值与雨水径流水质相关性分析。结果表明:雨水径流的汇入,使受纳水体的pH有所降低、其余5项指标浓度均有所增加,水质类别从Ⅳ类水增加到Ⅴ类水,相关性分析结果显著,说明雨水径流的汇入是造成水体污染物增加的主要原因,显著性相关回归方程可用于推算该区域内受纳水体污染物的增加量,预测水体污染程度。并提出了相应的建议,为解决由城市雨水径流所引起的非点源污染问题提供理论参考依据。     

基于修正SCS-CN模型集雨垄径流预测

为了探寻半干旱区垄沟集雨种植控制水土流失和增产的机理,利用前2年(2012—2013年)日降雨量、实测径流和修正SCS—CN模型,率定集雨垄的径流模型参数CN、λ和α,然后利用后3年(2014—2016年)日降雨量和实测径流资料检验该模型有效性,预测不同覆盖材料(土壤结皮、生物可降解地膜和塑料地膜)和不同垄宽(30,4...     

土壤对城市雨水径流中污染物的削减作用

[目的]分析城市雨水径流在土壤中的净化情况及径流污染物对土壤环境造成的影响。[方法]在充分了解陕西省西安市某地土壤特性和当地雨水径流水质的基础上,模拟城市土壤表层系统和雨水径流装置,研究雨水径流中的污染物在下渗过程中土壤表层对它们的削减作用及土壤基本理化性质的变化。[结果]在土壤层厚度为20cm,雨水渗透量为6 000ml,径流时间3h的条件下,裸土和绿地表层土壤对模拟雨水中各污染物的去除率均达到40%以上;土壤的密度及pH值基本未发生变化,氮的含量由原土的54.95mg/kg分别增加到65.10(绿地)和68.60mg/kg(裸土),有效磷的含量由原土的59.23mg/kg变化到82.39mg/kg(裸土)和39.93mg/kg(绿地),有机质的含量由原土的18.32mg/kg变化到19.28mg/kg(裸土)和14.04mg/kg(绿地)。[结论]绿地对雨水径流处理效果较好。在渗流过程中,土壤对氨氮的截留效果较为明显,短时间内土壤基本物理性质变化不大。     

人工集水面降雨径流观测实验研究

野外降雨径流观测实验研究表明 :土质集水面 (自然黄土坡面、清除杂草自然黄土坡面和夯实集水面 )的降雨产流方式为超渗产流 ,受降雨强度的影响大 ,径流的产生主要是由几次高强度的暴雨引起。此类集水面的年平均集水效率在 7.4%～ 35 .5 %之间 ,因此 ,增大集水区面积是保证土质集水面收集到更多雨水的基本途径。油毡、沥青和混凝土处理集水面的产流过程受降雨量和降雨强度的影响小 ,年平均集水效率在 5 0 %～ 80 %之间 ,但投资成本较高 ,其雨水利用方向是和设施农业相结合 ,修建固定集水面 ,发展高投入高产出农业。塑料膜集水面一次性投入低且平均集水效率较高 ,但寿命较短 ,建议利用简单临时性的移动塑料集水面收集雨水以供大田作物缺水期补灌。     

粉煤灰资源化特性及路面修复应用技术研究

研究了粉煤灰的资源化特性,提出了粉煤灰脱炭高值利用理论;利用脱炭粉煤灰和高效早强减水剂的“双掺”技术,进行了公路混凝土路面的修复技术研究;结果表明脱炭粉煤灰用于混凝土路面替代水泥量可达２０％,较好地解决了公路路面工程中直接利用粉煤灰所存在的主要问题。     

山地校园不同下垫面雨水径流重金属污染特征和健康风险评估

[目的] 了解山地校园不同下垫面雨水径流重金属污染特征及雨水径流中重金属元素对于人体的健康风险,为山地海绵城市建设提供径流污染控制参考和人员健康保护基础数据。[方法] 2019年7月22日在重庆交通大学针对屋顶、道路、停车场和广场4种典型的下垫面进行了雨水径流的取样监测,并统计分析场次降雨平均浓度（EMC）、电导率（EC）、钠吸附率（SAR）、危险商（HQ）和危险指数（HI）。[结果] 广场径流过程中重金属元素整体变化波动较大,道路雨水径流的重金属健康风险最大而屋顶健康风险最小;大多重金属污染物在产流后的10 min内出现了降幅,其中Fe和Mn的降幅较大,Zn的降幅中等,Cu的降幅最低;As和Cr是雨水径流中健康风险最高的重金属污染物。[结论] 山地校园重金属污染物冲刷速度较快,人流大的下垫面雨水径流中重金属元素变化波动较大,但健康风险较低;车流大的下垫面雨水径流中重金属元素波动较为稳定,但健康风险较高。     

河岸带耕地降雨径流产流特征分析

在孟津黄河漫滩的河岸带上开展了野外定位观测,研究了自然降雨情况下,河岸林地转变成农耕地前后降雨地表径流产流的污染特征。结果表明,河岸滩区具有较强的土壤人渗能力,径流产流的次降雨量临界值为20mm;滩区径流系数相对偏小：耕地平均3．5％,林地平均2．0％;在耕地开垦初期,由于雨滴的直接溅蚀,表土存在“板结”现象,径流系数增加较为明显。河岸滩区的降雨径流呈弱碱性（pH=8．0—9．5）,且盐分含量偏高;耕地径流和林地径流水质的差异表现在耕地径流具有较低的高锰酸盐指数和总氮含量;由于耕地的径流产生量明显大于林地,耕地径流的污染物（土壤颗粒物、有机物、总氮和总磷）产生总量约是林地径流的1．5-3．0倍。土壤翻动后的首次降雨通常会引起耕地较平时5—10倍的土壤颗粒物和总磷流失。林改耕后,径流颗粒物和总磷含量较参照耕地平均增加3倍,成为滨河漫滩农田开垦初期的应首要控制的污染物。河岸滩区在河岸缓冲、屏障和面源污染物削减方面具有重要的水文生态功能,因此在河岸滩区的开发进程中,应注重加强对原生河岸带的生态保护与管理。     

小流域集水效率的试验研究--以山东安口小流域为例

小流域的农业生产主要以雨养农业为主,其集水效率是雨水集蓄利用工程的关键。以山东安口小流域为例,通过对影响小流域集水效率的主要因素——土壤入渗能力的试验,揭示土壤入渗对流域集水的影响,并利用径流系数法对集水量进行了估算,也具有较高的准确性。试验研究表明,在类似于安口流域的这类区域,土壤稳定入渗率较低,而径流系数较高,平均为0.46,因此利用(天然)径流场收集雨水发展雨养农业则极为有利。     

岔巴沟流域汛期径流模拟及地表产流特征分析

气候变化是影响流域水文循环过程的重要驱动因素,近年来,气候变化导致极端降雨—径流事件的频繁发生对人类社会经济发展构成了严重的威胁。因此,迫切需要开展流域水文模拟和产流特征分析。土壤和水评估工具(SWAT)是一种具有物理机制的分布式水文模型,已被广泛用于评价变化环境下的水文过程。以黄土高原岔巴沟流域为研究区,通过利用与黄土高原地区产流模式更为接近的Green-Ampt下渗法驱动SWAT模型模拟了岔巴沟流域日尺度的水文过程,并以水文响应单元为分析对象,结合4个降雨—径流事件的地表产流量和地表径流系数分析了降雨强度和前期土壤含水量对不同土地覆被产流特征的影响。结果表明：(1)基于Green-Ampt下渗法驱动的SWAT模型率定期和验证期E_NS为0.76,0.74,R²为0.78,0.75,模型能够较好地模拟日尺度流域水文过程;(2)流域不同土地覆被下地表径流系数随最大雨强的增加呈显著上升趋势,且最大降雨强度大于16 mm/h后地表径流系数显著增加,当土地覆被为耕地时降雨转化为地表径流的比例最大,其次为草地和林地;(3)前期土壤含水量的大小可以揭示大...