弱透水性下垫面降雨径流污染物输移特性

为了研究弱透水性下垫面降雨径流污染物的输移特性,选择兰州市作为典型城市,基于其降雨分布特点和面源污染特点提出了弱透水性下垫面径流污染物输移模型。通过对大学校园内屋面、路面及其他弱透水性下垫面组合形式下的天然降雨径流取样检测,分析了浊度,COD_cr,TN和TP等主要污染物浓度随时间的变化规律及污染物相关性研究,同时运用模型计算径流污染物初期负荷率。结果表明:校园弱透水性下垫面,降雨径流历时10～20 min各污染物浓度达到峰值。径流历时30 min内,降雨径流浊度,COD_cr,TN和TP的污染物负荷率可达到65%～85%。在中小降雨条件下,降雨径流过程中各污染物显著相关,径流污染物输移模型的适用性较好。     

神府东胜矿区不同下垫面产流产沙试验研究

针对神府东胜矿区煤田开采过程中所引发的严重新增水土流失问题,采用野外模拟降雨实验的研究方法,对神府东胜矿区不同下垫面降雨入渗、侵蚀产沙规律进行了初步研究。结果表明:在相同雨强条件下,不同类型下垫面对入渗速率的影响差异性较大,稳渗率大小顺序为扰动地面>原状地面>非硬化路面;在降雨过程中不同类型下垫面的径流量随时间增加而增大,其大小顺序为非硬化路面>扰动地面>原状地面;不同类型下垫面的侵蚀产沙高峰期均出现在降雨初期的0~20 min内,此后侵蚀产沙均下降并趋于稳定,并且不同类型下垫面间的侵蚀产沙量差别不大;非硬化路面的径流含沙量一直稳定在较低水平,而其它类型下垫面的径流含沙量降雨初期很大而后急剧下降,并逐渐接近于非硬化路面的径流含沙量。     

透水性铺装地面的壤中流特征

人行道、步行街、自行车道、休闲广场和庭院等静负荷和动负荷较低、结构要求不高的硬化地面,改造为透水性铺装地面可以提高地表雨水下渗能力,减少地面积水,削减洪峰并延迟洪峰出现时间.利用人工模拟降雨试验,降雨均匀度超过80％,降雨强度分别为31.38、42.32、50.60、58.88、69.82、78.09 mm/h,对构筑的透水性铺装地面降雨入渗产流过程进行模拟研究.结果表明：在降雨历时60 min、降雨量小于78 mm的试验条件下,壤中流是透水性铺装地面总径流的主要组成形式,透水性铺装地面壤中流占总降雨量的比例随降雨强度的增大而增大,透水性铺装地面的铺设是导致地面壤中流发生和发展的主要原因.研究结果可为基于透水性铺装地面的雨水利用提供参考.     

长武黄土沟壑区不同下垫面条件农田产流产沙规律及其影响因素

以径流小区的观测资料为依据,对陕西长武不同下垫面条件农田产流产沙规律及影响因素进行了分析,指出降雨强度,降雨历时,坡度和覆盖条件是影响黄土沟壑区农田产流产沙的最主要因素。     

北方土石山区小流域综合治理措施及效应研究

通过野外坡面径流小区观测和沟道断面定点监测,对不同降雨特征条件下不同水土保持措施坡面水沙过程进行对比研究,分析了前期降雨、降雨特征与产流产沙的关系,并对林草植被的水土保持效果进行了探讨。结果表明．相同降雨和水土保持措施处理下,存在前期降雨事件的小区径流量和泥沙量明显偏大。两场降雨的降雨特征差异越大,不同处理下的径流量和产沙量的差异亦越大。水土保持措施通过改变下垫面状况可以削弱降雨特征对径流产沙的影响。水平梯田的拦沙蓄水效果最高,植物措施结合适当整地同样可以取络良好的水土保持效果,而封禁治理初期必须辅助以工程措施为植被的恢复创造条件。沟头防护措施可以减少沟道径流,有效抑制沟道土壤侵蚀。     

城市透水面集水效应现场试验

现场试验是获得城市透水面雨水下渗特性的重要手段。为了探索和验证城市透水面集水效应的现场试验方法,并初步率定嵌草砖铺装路面的渗流特性,通过城市嵌草砖铺装路面的降雨模拟现场试验,观测试验面出口的径流过程。结果证实：1）该试验系统的降雨模拟装置可移动性好,节水显著;径流观测装置对试验区周围地貌改变微小,其灵敏度和可操作性符合试验要求。2）嵌草砖铺装路面初期产流量较小,其主要原因是高出地面的嵌草及低于地面的水坑阻挡了地表径流;试验场出口径流过程曲线有波动,造成这种现象的主要原因是流场中嵌草的起伏和摆动。3）当地表充分湿润、降雨强度为1.19 mm/min时,嵌草砖铺装路面的渗流率约为0.42。     

不同下垫面径流小区次降雨对产流产沙的影响

[目的]揭示南方红壤区人工径流小区次降雨对径流泥沙作用规律,为区域水土保持工程实践与基础理论研究提供参考。[方法]基于云南摩布小流域3种下垫面(林地、农地、裸地)人工径流小区2013—2015年自然降雨观测资料,采用M-K趋势检验、灰色相关分析及双累积曲线等方法研究了次降雨量、径流量、泥沙量和入渗率的变化趋势及相关关系,以及降雨因子对径流泥沙的影响。[结果](1)2013—2015年摩布径流小区月降雨均呈先增加后减少的波动性变化趋势,3a降雨量无显著性变化趋势。(2)相同降雨量各下垫面径流小区产流差异显著(p0.05),其中林地最小,农地次之,裸地最大;3种下垫面次降雨径流深增长速率大小规律与此相同。(3)次降雨产沙量与降雨量、径流量均存在密切相关关系,相关系数分别为0.67~0.82,0.69~0.85。径流小区产沙能力随雨强增大而增强。相同雨量下,林地产沙能力最小,而裸地累积产沙量增速最大。(4)3个径流小区的入渗率均随降雨量和雨强增大而增大,其中林地入渗率最大,平均入渗率为94.03%;裸地入渗率最小,平均入渗率为86.28%。[结论]与农地和裸地相比,林地不同程度提高了土壤入渗性能,降低了产流量和产沙量。     

冀北土石山区坡面尺度径流特征及其影响因素

为了揭示区域水土流失规律,以冀北土石山区坡面径流小区定位观测资料为基础,对坡面尺度产流特征与地形因子、降雨因子、植被覆盖、水土保持工程措施等主要影响因素的关系进行分析,拟为该区水土流失防治及生态建设提供科学参考。研究结果表明:坡面径流小区的年径流量随坡度的增加出现先增后减的趋势,坡度临界值在11°00′左右;坡面径流小区的年径流量随坡长的增加而增加;不同坡度和不同坡长条件下,径流量与有效降雨量及平均降雨强度都成正相关,但与有效降雨量的相关系数要大于平均降雨强度的相关系数且在0.01水平上显著,与平均降雨强度的相关系数不显著;坡面径流小区的年径流量随着植被覆盖度的增加而减少,但覆盖度为60%和90%的草地径流小区的年径流量相差甚小,说明在水土保持治理过程中存在着临界植被覆盖度;水平阶、鱼鳞坑、梯田等水土保持工程措施通过改变下垫面状况,可以有效拦蓄径流,从而削弱降雨特征对径流的影响。     

梯田对黄土区降雨径流过程的影响及SCS-CN模型应用与改进

梯田改变了流域下垫面,对降雨径流过程势必产生影响,径流曲线模型（Soil Conservation Service Curve Number,SCS-CN）在中国黄土区,特别是梯田分布广泛流域的适用性仍存争议。为此,该研究以位于甘肃天水的罗玉沟流域为研究对象,利用梯田修建前后2个时段（1985-1990年、2000-2010年）的降雨径流实测资料,分析梯田修建对降雨-径流过程的影响,验证SCS-CN模型的适用性,进一步考虑梯田修建的影响,针对不同降雨类型分别提出了基于降雨量和平均雨强的模型改进方法。结果表明：1）梯田修建对流域径流过程的影响与降雨强度关系密切。当雨强较小时,梯田显著削减流域洪峰和径流总量,削减幅度均在55%以上;而当降雨量和雨强较大时,梯田削减洪峰和径流总量效果并不显著。总体上,梯田修建后流域平均降雨径流系数显著减小至0.06,减小幅度约54%。2）基于最小二乘法优化与考虑前期土壤含水率修正的SCS-CN模型并不适用于梯田分布广泛流域的径流预报。引入降雨量和平均雨强改进后的模型模拟效果显著提高,此时流域暴雨量级以下和以上降雨事件的初损率分别为0.29和0.02。该研究基于降雨因子改进的模型在梯田分布广泛流域具有一定的适用性,可为流域产流计算及水土保持规划提供参考依据。     

天山山区草地覆被和雨强对产流和产沙的影响研究--以天山天池自然保护区为例

通过设在天山天池的实地径流小区试验观测,分析了天山天池自然保护区草地覆被变化和雨强对产流和产沙的影响.结果表明,(1)植被覆盖度对产沙的影响大于对产流的影响.植被覆盖度为35%的退化草地径流场内的总径流深和总侵蚀量分别是50%,55%,75%.这3种植被盖度场地内总径流深的1.4,1.5,2.2和4,6,10倍;总的径流深、总的侵蚀量与植被覆盖度之间的关系可分别用指数函数表示.(2)降雨强度对于产沙的影响大于对产流的影响.在下垫面条件一定时,降雨强度越大,径流量、侵蚀量也越大;径流量、侵蚀量与降雨强度之间的关系可以分别用多项式表示.(3)径流系数与植被覆盖度之间的关系可以用指数函数关系表示.     

太原市工业区不同下垫面降雨径流污染特征

[目的]揭示太原市工业区不同下垫面降雨径流的污染特征,为探明工业水体污染的来源以及工业水污染治理提供科学依据。[方法]基于研究区2类不同下垫面的降雨径流水质监测数据,计算场次降雨径流污染物的平均浓度(EMCs)。监测项目包括化学需氧量(CODcr),NH_3—N,NO_3~-—N,TN,TP,Cu和Zn。[结果]2种下垫面条件下降雨径流的CODcr,NH_3—N,NO_3~-—N,TN和TP的浓度均超出Ⅴ类国家地表水标准,重金属污染不明显;污染物负荷(EMC)与降雨历时呈现负相关关系,符合指数回归方程。[结论]研究区降雨冲刷效应显著,随着降雨历时的增加,污染物浓度趋于降低。同时,与国内其他城市工业区相比,太原市工业区的污染程度较轻。     

SCS-CN模型在巢湖流域地表产流估算中的应用

降雨径流是引起土壤侵蚀的主要动力,因此预测不同降雨及下垫面条件下的径流量是土壤侵蚀预报和水土流失治理的关键。应用美国原水土保持局开发的流域水文模型SCS-CN模型对巢湖流域降雨—径流过程进行模拟。在ArcGIS 9.2软件支持下,估算2002—2006年巢湖流域地表年径流量并分析了不同土地覆被类型的产流状况。结果表明,巢湖流域地表降雨径流年际变化较大,径流量变化范围为591.323～1 557.136mm。不同土地覆被类型产流能力依次为:城镇用地>水田>未利用地>旱地>农村居民点>草地>林地>灌木林。     

不同砾石类型对工程堆积体侵蚀规律的影响

以工程堆积体中坡顶平台有车碾压形态为基本下垫面,在模拟不同降雨强度条件下对含有2种不同粒径的砾石类型堆积体的侵蚀产沙规律进行研究。结果表明:砾石类型的不同对工程堆积体坡面产流产沙的机制影响不大,即不同砾石类型的工程堆积体的径流率、侵蚀速率以及径流含沙量随降雨时间的延续表现出极其相似的规律;但是从量上来说,大石块堆积体的平均径流率以及平均产沙率均要比小石块堆积体的大(当降雨强度为2.5mm/min时,大石块堆积体的平均径流率是小石块的1.14倍;当降雨强度为1.0mm/min时,大石块堆积体的平均侵蚀速率是小石块的1.21倍);同时对大小石块堆积体总产沙量和总径流量进行分析发现其差值均与降雨强度呈明显的线性关系。     

嘉陵江上游不同植被类型小流域典型降雨产流特征分析

降水-径流关系研究是了解流域生态系统水文过程的一个重要途径,分析了典型降雨对嘉陵江上游不同小流域的影响。结果表明:在典型降雨条件下,不同小流域的产流量除受降雨和流域面积的影响外,流域下垫面特征特别是植被因子影响产流的主要原因,植被恢复能有效提高侵蚀性降雨等级,降低大到暴雨的地表径流量;植被因素对较小面积的小流域具有较强的拦截降水的作用,但随着小流域面积的增大和土地利用类型的复杂化,这种作用会逐渐减弱;森林覆盖率高的流域能有效阻缓地表径流,洪峰出现的时间,延长产流历时,表现出明显的产流滞后效应和延长效应。     

黄土区不同下垫面农田降雨入渗及产流关系的数值模拟

在野外试验的基础上，建立了二维农田降雨入渗及产流关系的数学模型，并用中国科学院长武县王东沟农业生态站不同下垫面径流小区实测土壤含水率及产流资料对该模型进行验证。结果显示：该模型对降雨过程中土壤入渗、产流以及雨后蒸发条件下土壤水分的模拟都有很高的精度，可以用于黄土区降雨入渗及产流关系的模拟。     

模拟降雨条件下肥料品种与施肥方式对氮素径流流失的影响

为研究施肥对氮素径流流失的影响,选择山东省泰安市典型农田为试验地点,采用4次重复人工降雨试验方法,研究降雨径流过程中不同肥料品种和不同施肥方式对地表径流氮素流失的影响机制.结果表明:在降雨强度和施肥量一致的条件下,施用速效氮肥碳酸氢铵肥料引起氮素流失量最大,尿素次之,控释尿素最低.施肥翻耕深度增大有利于降低径流氮素流失量,在翻耕深度相同时,条施施肥方式比穴施和混施造成的径流氮素流失量更大.相关分析表明,径流中铵态氮含量和泥沙产量的差异是影响氮素径流的主要原因.在适宜的降雨条件下,合理施肥是控制氮素径流流失和减少农田氮素污染的关键途径之一.     

南方红壤区坡面次降雨产流产沙特征

研究坡面次降雨土壤入渗及产流产沙特征,对于坡地水土流失防治及水土资源管理利用具有重要意义.基于广东省五华县水土保持试验推广站野外径流场2014年的观测数据,研究不同下垫面条件下坡面入渗及产流产沙特征.次降雨入渗量与地表植被盖度间存在显著相关关系(P ＜0.05,R=0.95).入渗量随降雨强度增加,呈先增后减的变化趋势,存在入渗量达最大值的临界降雨强度;人工林及灌草地临界降雨强度为19.9 ～ 27.8 mm/h,均高于自然撂荒地.次降雨径流深和土壤流失量与地表植被盖度间,存在显著负相关关系(P＜0.05),相关系数超过0.9.土壤侵蚀率随径流系数呈幂函数增加趋势,径流中泥沙浓度随径流系数、降雨侵蚀力呈对数函数增加趋势,土壤流失量随降雨侵蚀力及次降雨径流深均呈线性递增趋势.次降雨径流深20 mm为土壤流失量变化拐点,径流深超过20 mm后,土壤流失量随径流深递增速率较快.     

西南岩溶山区水资源可持续利用评价指标选取及权重确定

降雨径流是引起土壤侵蚀的主要动力,因此准确预测不同下垫面条件下的径流量是进行土壤侵蚀预报和水土流失治理的关键.SCS-CN方法是目前国际上预测无径流观测资料地区降水产流的主要模型.利用黄土高原地区6个试验小区的153场径流试验资料,选取3种具有代表性的土地利用方式:谷子、苜蓿和高粱,对SCS-CN方法在黄土高原的适应性进行了初步检验,优化出了适应黄土高原地区3种土地利用方式的模型参数.结果表明,优化后的模型参数对降雨径流的预测精度明显优于标准SCS-CN法;优化后的λ值为0.01,优化的谷子、苜蓿和高粱地CN2 值分别是74,74,72.     

分布式水文模型在小流域综合治理规划中的应用

密云水库是北京市唯一的地表饮用水源,其上游山区是主要的水源涵养和供给地。位于水库上游北部山区的白马关河是一条直接进入水库的支流,虽然年径流量并不大,但是汛期随降雨径流带出的污染负荷进入密云水库,会对水库水质造成直接影响,弄清该流域降雨径流状况是进行水土流失和污染负荷估算及清洁小流域建设的基础。本研究采用分布式水文模型,对水库上游白马关河小流域内不同降雨频率下的产汇流进行了模拟计算,分析其下垫面特性对降雨径流的影响规律,为白马关河小流域的综合治理规划和非点源污染负荷控制提供参考。     

径流曲线数法在黄土高原地表径流量计算中的应用

坡面径流是土壤侵蚀发生的基本动力 ,径流量计算是定量估算水土流失和进行水土保持效益评价的关键步骤。径流曲线数法是美国农业部开发的计算地表径流量的经验模型 ,它有使用简单、有效 ,且适用于资料匮乏地区等优点。介绍了径流曲线数法的基本原理和计算方法 ,并以陕西安塞 2 5个小区的降雨径流资料 (次降雨 )为基础 ,计算了黄土高原地区不同下垫面条件下的曲线数 (CN )值大小 ,并分析研究了 CN值和各影响因子间的关系 ,对该模型在黄土高原地区使用的有效性也进行了评定。