不同清理方式对北京市透水砖铺装渗透率衰减过程影响

目的透水砖铺装作为新兴的径流调控措施之一，已被广泛应用于我国海绵城市建设。由于缺乏长期监测数据，透水砖铺装渗透率衰减过程及不同清理方式的维护效果尚不明确。本文通过室内模拟多年雨水径流入渗过程实验，定量监测其渗透率衰减过程并对比不同清理维护措施效果。方法基于透水砖铺装入流?渗透实验，测定分析了不清理以及真空抽吸尘和压力水冲洗两种清理维护方式下透水砖铺装系统渗透率的衰减过程和实验前后找平层粒径分布的变化特征。结果3种清理方式下，透水砖铺装渗透率均呈指数衰减趋势，运行7年后，不清理、真空抽吸尘和压力水冲洗清理下透水砖铺装渗透率分别为26、229 和19 mm/h，分别衰减了99.6%、96.3%和99.7%，真空抽吸尘的清理效果优于压力水冲洗。3种清理方式下透水砖铺装的悬浮颗粒物平均去除率在95% ~ 98%之间，差异不显著（P ＞ 0.05，n = 7），铺装系统的找平层上部细颗粒物含量分别增加了29.2%、15.6%和30.1%。更新透水砖（即“新砖 + 旧找平层 + 旧土工布”）可将透水砖铺装系统的渗透速率恢复至新建系统的28.3% ~ 32.4%，而更新找平层和土工布可将渗透率恢复至新建系统的63.8% ~ 72.6%。结论雨水径流携带的细颗粒物在找平层上层聚集是透水砖铺装系统堵塞的主要原因，采用真空抽吸尘清理可有效减少找平层上层的细颗粒物含量，更新找平层和土工布比更新透水砖层可取得更好的透水性能恢复效果。      

人工模拟不同降雨强度对贵阳市花溪区石灰土水分运移的影响

采用人工降雨对各种降雨强度进行模拟,观测花溪区石灰土土壤水分在不同雨强下的入渗情况,总结和探讨了不同降雨强度对典型喀斯特区域石灰土土壤水分入渗的影响规律。结果表明:对于石灰土,降雨强度小于60 mm/h的降雨归类于有效降雨,≥60 mm/h的降雨归类为侵蚀性降雨。40 mm/h雨强降雨对土壤水分补充效果优于20 mm/h雨强降雨。在60~80 mm/h雨强范围的降雨是利用率最低的降雨,降雨强度越大,产流量越高,对土壤的侵蚀力越强,土壤对降雨的吸收率越低。雨强越大,土壤表层含水率变化越大,土壤水分的增加过程在降雨后20 min达到最大值然后缓慢降低。     

陕北黄土坡地枣园降雨入渗产流试验与模拟

【目的】对陕北榆林黄土坡地枣园的降雨入渗、产流进行试验与模拟研究,为陕北坡地枣园雨水的高效利用提供指导。【方法】在陕北枣园径流小区,利用人工降雨试验,开展不同降雨强度(0.8,1.0,1.3mm/min)和不同初始土壤含水率(0.08,0.15,0.24cm3/cm3)条件下的降雨、入渗产流试验,运用Richards入渗方程结合水量平衡方程对人工降雨的入渗、产流过程进行模拟。【结果】土壤含水率相同条件下,降雨强度越大产流时刻越早,入渗达到稳定的时间越短,累积入渗量和径流量越大;降雨强度相同条件下,土壤初始含水率越大,产流越快,平均入渗率越小,趋于稳定入渗的时间越短,累积产流量也越大。模拟值与实测值相比,累积入渗量相对误差小于3%,平方根误差小于0.3mm;累积径流量平均误差≤12.5%,平方根误差小于0.4mm。模拟产流起始时刻普遍滞后于实测产流时刻,滞后时间最少为0.8min,最多为2.55min,其原因与坡面饱和导水率的空间变异性及降雨的不均匀性有关。【结论】采用Richards入渗方程并结合水量平衡方程模拟黄土坡地径流小区的降雨入渗、产流过程,结果合理可靠,且比较符合实际,但产流起始时间的模拟还需进一步探索。     

秸秆覆盖对降雨人渗影响的试验研究

为研究作物秸秆覆盖对改善农田自然降水利用效果的作用。采用人工降雨的方法模拟小雨、中雨和大雨3种不同降雨强度，对雨后玉米、小麦秸秆覆盖地与裸地0～20cm土层土壤含水率分布情况进行了试验。结果表明：小雨后，由于秸秆覆盖阻滞入渗的作用，秸秆覆盖地0～5cm土层土壤含水率短时间内低于裸地．但降雨后24h玉米秸秆覆盖地已与裸地持平，以后逐渐高于裸地，降雨后52h小麦秸秆覆盖地已高于裸地，且裸地水分蒸发量高于秸秆覆盖地；中雨后，秸秆覆盖阻滞入渗作用表现在土壤5～20cm土层；大雨后，秸秆覆盖阻滞入渗作用表现在10～20cm土层。秸秆的吸水性会暂时阻滞雨水的入渗，但随着时间的延长，以及秸秆覆盖抑制水分蒸发的作用，秸秆覆盖地雨水入渗效果均高于裸地，秸秆覆盖在降雨小的情况下仍然有利于雨水的利用。     

再生材料透水砖强度影响因素研究

为深入分析不同因素对再生材料透水砖强度的影响,本文运用控制变量法,研究了水胶比、目标孔隙率、砂砖骨率、再生砖骨料掺量四种因素对透水砖强度的影响.结果表明:水胶比为0.32,目标孔隙率为20％,砂砖骨率为35％,骨料掺量为1104.9 kg/m3时,再生材料透水砖的抗压强度及抗折强度最高.     

秸秆覆盖对降雨入渗影响的试验研究

为研究作物秸秆覆盖对改善农田自然降水利用效果的作用 ,采用人工降雨的方法模拟小雨、中雨和大雨 3种不同降雨强度 ,对雨后玉米、小麦秸秆覆盖地与裸地 0～ 2 0cm土层土壤含水率分布情况进行了试验。结果表明 :小雨后 ,由于秸秆覆盖阻滞入渗的作用 ,秸秆覆盖地 0～ 5cm土层土壤含水率短时间内低于裸地 ,但降雨后 2 4h玉米秸秆覆盖地已与裸地持平 ,以后逐渐高于裸地 ,降雨后 5 2h小麦秸秆覆盖地已高于裸地 ,且裸地水分蒸发量高于秸秆覆盖地 ;中雨后 ,秸秆覆盖阻滞入渗作用表现在土壤 5～ 2 0cm土层 ;大雨后 ,秸秆覆盖阻滞入渗作用表现在10～ 2 0cm土层。秸秆的吸水性会暂时阻滞雨水的入渗 ,但随着时间的延长 ,以及秸秆覆盖抑制水分蒸发的作用 ,秸秆覆盖地雨水入渗效果均高于裸地 ,秸秆覆盖在降雨小的情况下仍然有利于雨水的利用。     

枫香麻栎混交林土壤优先流特征及其对碳运移的影响

为探究不同降雨强度土壤优先流的水文特性及其对碳运移的影响,以南京紫金山枫香麻栎混交林为研究对象,通过野外染色示踪法,阐明10 mm、25 mm、50 mm三种模拟降雨强度下,土壤优先流的发育情况;通过计算优先流路径贡献率,研究优先流对土壤有机碳、无机碳、水溶性有机碳、水溶性无机碳运移的影响。结果表明:①随着模拟降雨强度增加,土壤纵剖面土壤优先流区面积比及其深度增大。当模拟降雨强度为10mm、25 mm和50 mm时,土壤纵剖面优先流区面积占比最大分别为15.33%、37.01%和69.14%,土壤优先流最大深度为27.59 cm、35.83 cm和42.00 cm。②土壤优先流区面积比与模拟降雨强度存在显著正相关关系;与优先流对水溶性有机碳的贡献率存在显著正相关关系,优先流的发育对土壤中水溶性有机碳产生运移作用;与优先流程度评价指数呈显著负相关关系。③降雨强度的增加,可以增强优先流的发育程度,优先流对水溶性有机碳运移的贡献率为15.06%～64.04%。     

不同下垫面径流系数与雨强及历时关系的实验研究

城市下垫面类型的多样化,使得径流系数在时空上的变化越来越复杂。采用自制模拟降雨系统,对SBS、不透水地砖、水泥地面、透水砖和草地等典型下垫面进行了实验研究。结果表明:弱透水性的下垫面径流系数容易达到较高的稳定值,透水砖的下渗能力接近草地。双曲线模型能够较准确地描述径流系数与单影响因素之间的关系,并得了到具有一定物理意义的降雨历时(或雨强)与各下垫面径流系数的最优拟合公式,且除透水砖外其相关系数达92%~97%,可见降雨历时对径流系数的影响较大。相同降雨条件下,3种弱透水性下垫面按径流系数由大到小依次为:不透水砖、SBS、水泥路面。降雨量较小时,下垫面的表面洼蓄及附着水层的比例不能忽略,此时径流系数不能反映渗透能力。透水砖和草地的下渗能力很强,适当增加其面积可提高城市雨水下渗能力。本研究可为城市雨水利用研究的后续工作提供参考。     

中小雨强下谷子坡地的降雨入渗特征模拟

【目的】研究谷子坡地的降雨入渗特征,为谷子坡地水分管理及防治水土流失提供科学依据。【方法】采用人工模拟降雨的方法,以裸露坡地为对照,研究中小雨强(40mm/h)下,3°、5°、10°、15°的坡地在谷子拔节初期、拔节中期、抽穗初期和灌浆初期的降雨入渗特征,并筛选出最优拟合模型。【结果】谷子坡地最初入渗率较高,随降雨历时的延长入渗率呈下降趋势,至降雨后50min基本接近稳定入渗阶段,入渗率与入渗时间之间符合幂函数关系。入渗总量随坡度的增大而减小,随谷子生长期的延长而增大;与裸地相比,谷子坡地的初始入渗率、稳定入渗率、平均入渗率、累积入渗量分别提高了10.4%,28.17%,16.46%和20.47%。Kostiakov模型基本能模拟谷子坡地的入渗特征,但平均入渗率估算值(0.420mm/min)比实测值(0.474mm/min)降低了11.39%。【结论】谷子坡地的入渗总量大于裸地,入渗曲线可用Kostiakov模型拟合。     

生态植草沟结构参数变化对降雨径流调蓄净化效应的影响

通过对5条不同结构参数的生态植草沟进行模拟降雨径流实验,分析生态植草沟结构参数变化对降雨径流的调蓄效应和污染物净化效应的影响,找出效果最佳的结构参数和相关影响因素。结果表明,5种结构参数的生态植草沟在大雨(12mm/h)和暴雨(24、30mm/h)情况下对降雨径流洪峰的延缓均能超过20min,同时对降雨径流的削减率均能达到20%以上;5种结构参数的生态植草沟中对径流污染物净化效果最佳的结构组合是:20cm种植土+30cm砌块砖+10cm砾石,此结构对总悬浮物(TSS)、化学需氧量(COD)、氨氮(NH+4-N)和总磷(TP)的削减率分别为89.3%、48.0%、72.3%和85.3%;随着砌块砖厚度增加、砾石厚度减少,植草沟对TSS和TP的削减率都增大;随着砾石厚度增加、砌块砖厚度减小,植草沟对COD的削减率增大;砌块砖层和砾石层组合结构的植草沟对氨氮的削减率较高。     

城市透水性下垫面降雨径流污染的影响因素研究

[目的]探究城市透水性下垫面降雨径流污染的影响因素。[方法]从降雨径流产汇流特性和污染物冲刷规律角度,在实验室条件下对3种透水性下垫面(草地、透水砖、压实裸地)的降雨径流污染进行正交试验。[结果]草地、透水砖及压实裸地的次降雨径流系数差异较大,分别为0.28~0.43、0.35~0.55、0.72~0.74,地表的溶解性污染物冲刷进入径流水体中的比例较高,冲刷率可达50.00%~88.00%。坡度和降雨强度极大地影响产流过程,是影响产汇流时间、径流水量和电导率的重要因素;流量峰值产生时间、电导率峰值产生时间、退水时间、退水量和径流系数主要取决于下垫面性质;降雨动能的影响大于下垫面的入渗量,是影响溶解性污染物冲刷效率的最主要因素。[结论]该研究可为海绵城市建设提供科学依据。     

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     

海南不同林分地表径流特征分析

目的探讨桉树林、橡胶林和次生林3种森林地表径流的月动态以及不同雨量等级发生的地表径流规律,为准确评价3种森林水源涵养效益以及人工林可持续经营提供科学依据。方法在海南黎母山不同林分建立径流场,其中桉树林中有4个（F1、F2、F3、F4）,橡胶林有1个（F5）、次生林中有1个（F6）,从2010年4月到2011年3月进行地表径流观测,对比分析了3种森林类型地表径流特征,并借助G（2,1）模型基本思路以及sigmoid模型预测了月地表径流系数。结果（1）F1 ~ F6径流场全年地表径流量分别为230 、49 、170.1 、84.2 、340 、396.4 mm,其中雨季地表径流量分别占全年地表径流量的90.28%、91.61%、87.89%、92.74%、91.86%、90.88%。（2）各月地表径流量大小呈现相同的顺序,即F6 > F5 > F1 > F3 > F4 > F2。（3）雨季次生林地表径流总量是桉树林的1.75 ~ 8.11倍,橡胶林是桉树林的1.49 ~ 6.89倍。（4）单次降雨超过10 mm才会发生地表径流,地表径流随降雨等级而增大,大于60 mm的降雨量占全年总雨量的57.95%,而F1 ~ F6径流场产生的地表径流分别占全年地表径流量的84.92%、89.08%、82.14%、87.75%、79.56%、83.49%。sigmoid模型对雨季地表径流系数的预测精到高于旱季,但对2010年8月各径流场的地表径流预测偏差较大。结论该地区5年生桉树、6年生橡胶人工林的地表径流并不总是比次生林大,因此在评价人工林水源涵养能力时有必要考虑林龄和地理位置。      

马尾松低效人工林不同改造模式下降雨及产流特征

为探究马尾松Pinus massoniana低效人工林不同模式改造初期降雨及地表径流特征,以四川省高县来复镇5个相邻径流小区内的马尾松低效人工林为研究对象,采用林下补植樟树Cinnamomum camphora（Ⅱ号小区）、马尾松皆伐后更新樟树（Ⅲ号小区和Ⅳ号小区）、马尾松皆伐后第2年更新樟树（Ⅴ号小区）3种不同林下更新改造方式以及马尾松纯林为对照（Ⅰ号小区）,分析降雨量、不同改造模式产流量以及它们之间的关系。结果表明:研究区降雨主要集中于每年6-9月。在低效林改造初期2.5 a内,24 h累计最大降雨量为93.6 mm,最小产流降雨量6.9 mm;最大产流量3.002 0 m3,最小产流量0.006 4 m3。5个径流小区在小雨条件下几乎无地表径流产生,平均单次产流量大小排序为Ⅲ号小区>Ⅳ号小区>Ⅴ号小区>Ⅱ号小区>Ⅰ号小区,与受人为干扰强度一致;2014年下半年径流系数比2012年下半年分别下降29.36%,26.30%,47.37%,41.54%和43.97%。对降雨量与径流量进行相关性分析表明,其相关系数均大于0.905。3个皆伐径流小区在改造初期对地表径流的减滞效果更为明显。     

小陇山林区强降雨径流过程分析

为探讨在小陇山林区强降雨过程中地表径流的形成过程及其变化特征,利用实际观测资料分析了2次强降水径流过程。结果表明,由于2次降雨量和降水强度的不同,测流堰水位和流量有所不同,洪峰出现时间也不同。第1次降雨量为68.0mm,降雨历时9.50h,水位最高1.039m,集水区径流最大值滞后于降雨峰值2.66h,该集水区共计降水97 043.698m3,通过测流堰流出73 908.525m3;第2次降雨量为121.0mm,降雨历时7.00h,水位最高1.321m,集水区径流最大值滞后于降雨峰值5h,该集水区共计降水178 389.2m3,通过测流堰流出158 735.73m3。     

基于通径分析的陕北黄土坡面径流产沙影响因素

通过对陕北半干旱黄土区16场有径流产沙发生的次降雨数据进行收集,以径流量和产沙量为因变量,植被类型、植被盖度、坡度、坡向、降雨量、降雨历时、场均雨强、I5、I10、I15、I30、土壤密度、土壤稳渗率作为自变量,在进行逐步回归分析的基础上,对影响径流量及产沙量的主要因素进行通径分析,结果表明:1)植被盖度、降雨量、降雨历时、I30、稳渗率是影响径流量的主要因素,径流量、植被盖度、坡度、降雨量、场均雨强、I15、土壤密度为影响坡面降雨产沙量的主要因素;2)降雨历时、降雨量、I30对径流量起到决定性作用,且对径流量产生影响的直接影响因素排序为降雨历时I30降雨量植被盖度稳渗率,而间接影响排序为降雨量降雨历时稳渗率I30植被盖度,决定系数排序为d降雨量·降雨历时d降雨历时·降雨历时dI30·I30d降雨量·降雨量d植被盖度·植被盖度;3)径流量、降雨量、I15对产沙量起到决定性作用。对产沙量影响因素排序:从直接通径系数来看,径流量I15土壤密度降雨量场均雨强植被盖度坡度;从间接通径系数来看,降雨量场均雨强植被盖度I15土壤密度径流量坡度;从决定系数来看,d径流量·径流量d径流量·降雨量d径流量·I15dI15·I15d土壤密度·土壤密度d降雨量·降雨量。      

华北典型山区坡地径流的退水过程研究

通过位于北京市怀柔区东台沟的华北山区典型坡面径流场内人工模拟降雨实验,分别讨论了地表径流、壤中流和基岩风化带出流共3层的退水特征,三者比较结果表明,壤中流最早开始退水,其退水历时最长,流量最小;地表径流的退水一般受降雨和地形地貌的影响,雨停后迅速消退;基岩风化带出流通常在地表径流退水的后半段开始.影响因子分析表明,降雨历时与地表径流的退水流量呈幂函数变化趋势;雨强与地表径流的退水流量呈对数变化趋势;雨强与壤中流和基岩风化带出流的退水流量之和呈线性变化趋势.雨强还影响退水流量在总径流量中的分配比例.地表径流、壤中流和基岩风化带出流的退水流量分别占总流量的7.8%、1.7%和5.9%.当雨强1.5 mm/min时,随雨强增加地表径流退水量的比例呈直线增加趋势,雨强2 mm/min时地表径流退水量所占比例反而下降.基岩风化带出流的退水流量所占比例呈幂函数逐渐下降的趋势,壤中流的比例一直较小.计算结果表明,该区退水常数可以分地表径流退水和壤中流-基岩风化带退水共2层,其值分别为0.75和0.94这一结果为进一步研究坡面水文过程乃至流域的退水过程提供了参数.      

苏南马尾松林分冠层水文过程对降雨的响应特征

目的探究不同雨量级、雨强下马尾松林冠截留、树干径流、穿透雨变化的特征与联系,为苏南丘陵区马尾松林的可持续经营管理提供科学依据。方法2012年9月到2013年8月,选取34年生马尾松林,使用RG3-M翻斗式自记雨量计、自制树干径流收集装置、集水槽收集降雨、树干径流、穿透雨数据,定位监测马尾松林外降雨、林冠截留量、树干径流、穿透雨,建立并验证Gash模型的适用性。结果（1）降雨主要集中在5—8月,林冠截留量、树干径流量、穿透雨量对降雨量有良好的响应,树干径流率和穿透雨率随着降雨强度和降雨等级的增加呈现上升趋势,截留率呈现下降趋势。（2）马尾松林冠截留率最大值出现在最小雨量（< 1.0 mm）和 < 1.0 mm/h雨强范围内,树干径流率最大值出现在中等雨量（≥ 50 mm）和1.5 ~ 2.0 mm/h雨强范围内,穿透雨量最大值出现在最大雨量级（≥ 50.0 mm）和1.5 ~ 2.0 mm/h雨强范围内,结果显示马尾松林林冠水文过程对降雨有较好的响应,降雨强度是影响马尾松林内水文过程的关键因子。（3）通过Gash模型定量分析降雨再分配规律,经过推导和计算相关参数,得到的模拟值与实测值有较好的一致性。结论马尾松林林冠部分和树干的持水能力分别为1.21、0.1 mm,形成树干径流的最小降雨量为4.86 mm。本研究可以为马尾松林的截留过程提供较明确和科学的参考。      

高羊茅草地地表径流系数影响因素研究

高羊茅作为我国北方典型冷季型城市草坪草,具有调蓄雨水的作用。为了进一步深入研究北方高羊茅草地的降雨径流,本文采用人工模拟降雨试验,研究了高羊茅草地在不同覆盖度(60%和90%)及不同雨强(30、60和90mm/h)条件下的径流系数变化过程及其与影响因子之间的关系,并用裸地作为对照,得出高羊茅草地在不同试验条件下的径流系数削减率。研究结果表明:1)高羊茅草地初始产流时间随雨强增加逐渐提前,随着覆盖度的增加逐渐延长,同时,雨强越大初始产流时间提前幅度越小,覆盖度越大草地延缓初始产流时间的效果越明显;2)裸地和高羊茅草地的径流系数随降雨时间变化规律相似,均随降雨时间的延长先迅速增加后逐渐变缓,经过拟合裸地及高羊茅草地的径流系数与降雨时间均呈对数关系;3)高羊茅草地地表径流系数随着覆盖度的增加而降低,随着雨强的增加而增加,且覆盖度越低雨强对径流系数的影响越显著,反之则越不显著;4)高羊茅草地对径流系数的削减能力有限,随着雨强的增加两种覆盖度草地径流系数削减率越相近,在雨强为30、60和90mm/h时两种覆盖度草地径流系数削减率分别相差25%、24%和23%;5)建立试验条件下高羊茅草地径流系数与降雨强度、覆盖度、降雨时间的回归方程,经过验证,方程可用于试验条件下高羊茅草地径流系数的预测。