生态滤沟对城市路面径流的净化效果

随着城市化进程的加快,城市路面径流污染问题日益严重,运用工程措施对其实施控制具有重要意义。在西安理工大学露天试验场设计和建设了6条不同配置方式的生态滤沟,通过试验分析生态滤沟对城市路面径流中污染物的净化效果及其影响因素。结果表明:在所选的基质中粉煤灰的净化效果较好,其对铵氮、总氮、可溶性正磷酸盐、总磷的去除率可分别达到30%～45%,25%～30%,90%～95%,60%～90%;较无植被情况,在有植被条件下生态滤沟对总氮的去除率可提高5%～30%,而对磷的净化效果相差不大;随着入流水力负荷的增大,生态滤沟对污染物的去除率会降低,铵氮和总氮的去除率在高水力负荷和低水力负荷时相差10%左右,可溶解性正磷酸盐和总磷的去除率在高负荷和低负荷时相差可达30%左右;随着进水污染物浓度的增大,COD、可溶解性正磷酸盐、总磷的去除率呈现先增大后减小趋势,铵氮去除率呈现增大趋势,总氮去除率呈现先减小后增大的趋势。随着入流时间的延续,生态滤沟对入流流量、入流水量、入流污染负荷的削减能力减弱。     

多级串联潜流人工湿地净化城市地面径流的试验研究

在室外露天试验场按不同水流方式设计和建造2组多级串联潜流人工湿地,通过中型试验测试其在不同运行方式下对西安市地面径流中COD、NH4+-N、TN、TP的净化效果。结果表明:2组人工湿地系统出水水质均达到GB 3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类标准;在湿地净化过程中,填料起主要作用,可吸附40%～50%的污染物,植物和微生物的协同作用可将净化效果提高20%～30%;2种人工湿地系统HRT为36～48h,运行间隔时间为7～15d的运行效果最佳;改变水流方式的复合流人工湿地系统净化效果优于水平潜流人工湿地系统,净化效果高出5%左右。研究设计的2种人工湿地均可用于城市地面径流污染的控制和雨水利用。     

牡蛎壳作生物滞留填料对城市地表径流污染物去除效果研究

选择磷吸附性能最强的牡蛎壳作为填料,在实验室构建3个生物滞留模拟装置(A柱:养殖牡蛎壳;B柱:海滩牡蛎壳;C柱:养殖牡蛎壳存在淹没区),采用道路径流模拟配水作为进水,研究牡蛎壳作为填料对青岛市城市径流常见污染物氮磷及COD的处理效果,并对各污染物去除机理进行探讨。结果表明:3种牡蛎壳填料的生物滞留设施对总磷的去除效果最好,在进水磷浓度为0.57～1.83 mg/L条件下,无淹没区装置平均去除率为96.12%,存在淹没区的装置平均去除率为91.02%。养殖牡蛎壳与海滩牡蛎壳对磷的去除效果并无明显差异,淹没区不利于磷的去除。在前期进水过程中(前5次进水)3个模拟装置氨氮(NH_4~+)的出水浓度高于进水浓度,延长落干期后,装置的NH_4~+去除率均上升,B柱NH_4~+平均去除率(58.83%)相对于A柱(48.77%)及C柱(53.06%)更高,有无淹没区对NH_4~+去除并无明显影响。由于填料中有机物的渗沥,首次进水出现严重COD淋出,在随后的进水过程中,COD去除效果迅速上升并稳定,3个模拟柱去除率分别为50.34%,23.47%和47.75%。由于反硝化作用受阻,对硝氮(NO_3~-)的去除效果不佳。整体看来,养殖牡蛎壳可以应用于青岛市生物滞留设施的填料,为加强滞留设施NO_3~-的去除效果,还需要采用强化脱氮措施。     

生物滞留技术去除污染物效果的试验研究

生物滞留技术首先由美国投入使用,以取代传统的面源污染技术,近几年才引入我国。净化水质是该技术的重要功能,研究人员通过人工模拟试验,分析生物滞留池进水与出水的动态变化和特征,研究其净化污水的机理过程,经过5~7月6场雨的监测,确定系统对径流污水中氮、磷、重金属以及总悬浮物去除效果。研究为系统地推广与应用提供了生态学支持。     

生物滞留设施对地表径流中磷去除效果的研究述评

城市地表径流污染是仅次于农业污染的第二大面污染源。地表雨水径流中含有较高浓度的营养物,若直接排放到城市水体中,会给城市水体造成污染。生物滞留设施作为一种LID原位雨水径流控制措施,水质净化效果非常突出,但也有研究表明该技术对营养物的去除效果较差且很不稳定。在参阅国内外大量文献的基础上,综述了生物滞留设施的研究及运行现状,并针对其目前存在的问题,提出了改善除磷效果的措施,以期为生物滞留设施的进一步研究、设计和运行提供借鉴。     

面向地表过程模拟的降雨径流模型开发与应用

降雨径流是流域地表过程的主要驱动力,是众多地表模型的基础。该文在充分考虑流域气象及下垫面等要素空间异质性的基础上,提出了一个面向地表过程模拟的、基于DEM的分布式次降雨径流模型。模型将流域离散为栅格计算单元,并按水流特性将栅格划分为坡面单元和河网单元;模型考虑了降雨、植被截流和入渗等产流过程,利用运动波分级汇流的方式进行汇流演算。模型在江西躁口水流域进行了检验和应用。结果表明：该模型模拟的流量过程精度较高;模拟的径流深度及径流搬运力的空间分布符合水文规律。模型结构简洁、参数较少,具有较好的实用价值;为土壤侵蚀及非点源污染等以流路为基础的复杂地表过程研究奠定了基础。     

植被过滤带对地表径流中污染物的净化效果

植被过滤带是控制非点源污染的“最佳管理措施”之一。为了探讨植被过滤带在中国西北地区的实际应用,该文作者在陕西小华山水库岸坡地建设了3条不同配置方式的植被过滤带,通过试验测定了植被过滤带对地表径流中几种污染物的净化效果,并分析其影响因素。结果表明,植被过滤带对地表径流中的颗粒态氮、颗粒态磷、总氮、总磷和化学需氧量浓度削减率分别达到82.02%、77.13%、46.05%、73.28%和60.48%以上,负荷削减率分别达到89.98%、87.25%、69.93%、85.11%和77.97%以上,并能有效地削减溶解态氮和溶解态磷的负荷量;自然草地过滤带和沙棘-草本过滤带对地表径流中这几种污染物的削减主要发生在前10 m。过滤带内的植被条件、入流流量和入流污染物浓度是影响过滤带净化效果的重要因素。     

土壤Cr(VI)在非线性Langmuir吸附条件下的径流流失试验与模拟

针对重金属铬(Cr)污染严重的现象,基于简单的二层非完全混合模型,将降雨时农田土壤与积水整个系统分为混合区及混合区以下两个部分,根据水量平衡原理和溶质质量守恒定律,研究土壤在非线性Langmuir吸附条件下,吸附性溶质Cr(VI)的径流流失规律。试验模拟的田间地表径流是由降雨引起的,根据降雨期间土壤与雨水相互作用情况,将降雨过程分为4个阶段分别求解进行研究。利用室内模拟降雨-径流试验所得数据进行模拟计算,并通过敏感性分析和模型参数对径流流失量的影响分析,阐明模型参数对土壤中吸附性溶质径流流失规律的影响。研究结果表明:此二层非完全混合模型能预测土壤在非线性Langmuir吸附条件下,吸附性溶质Cr(VI)的径流流失规律。该模型对入渗水溶质与土壤混合层溶质之间的非完全混合系数γ非常敏感,对土壤混合层溶质与地表积水-径流水溶质之间的非完全混合系数α不敏感,对Langmuir吸附方程中的参数B、C也不敏感。其中γ和α对模拟径流流失过程的影响主要作用于降雨前期,而Langmuir吸附方程中的参数B对模拟过程的影响作用于降雨前期,C也主要作用于降雨前期,但对后期的影响比其他参数更大。试验数据显示地表径流中溶质含量很低,说明该次试验中混合层溶质进入地表积水-径流层量很少,而模拟α值很小,与实际情况吻合,同时也说明,土壤中流失的污染物重金属Cr(VI)大多存在于地下排水中。     

田块尺度上土壤/地下水中硝态氮动态变化特征及模拟

以青岛市大沽河下游地区冬小麦–夏玉米轮作农田为对象,通过田间试验和室内分析,研究了不同深度土壤和地下水中NO3–-N在一个轮作周期内的动态变化特征,探讨了不同氮肥施用量和灌溉量对土壤-地下水系统中NO3–-N时空分布的影响,并基于土壤水动力学和溶质运移理论对土壤中NO3–-N运移过程进行了数值模拟。模拟结果表明:小麦季施氮(N)量达到380 kg/hm2,玉米季施氮量达到290 kg/hm2时,季末剖面深度130~160 cm土壤NO3–-N含量超过10 mg/kg;由地下水NO3–-N月累计量估算模型得出,NO3–-N在6月和8月向浅部地下水的淋失量最大,分别为7.20、7.67 mg/L。     

基于暴雨径流过程监测的渭河非点源污染特征及负荷定量研究

2006年6-12月,对渭河临潼水文站断面5次暴雨洪水过程和3次基流的原状水和上清液进行了监测.结果表明,洪水期间,SS,浑水COD,浑水TP,NO2-N,NO3-N,浑水总氮(TN)等指标监测值都远大于基流监测值.浑水中COD,总磷(TP),TN监测值高与表层土壤中天然腐殖质有关.上清液中TN和TP分别以水溶性氯和固态磷为主,浑水中COD,TP,TN与SS有很好的相关性.采用平均浓度法计算了各指标的非点源污染平均浓度,运用水质水量相关法建立了各指标非点源污染负荷与地表径流量的相关方程.将以上两种方法所得非点源污染平均浓度和相关方程分别用于1991-1999年临潼断面非点源污染负荷预测的结果表明,基于该监测数据的两种方法计算所得结果具有较好的可靠性.     

孟津黄河滩区降雨产流及面源污染特征研究

通过对2006~2007年孟津段黄河滩区降雨及其产流特征的研究,探讨了滩区农业开发模式对地表径流及其面源污染产生的影响。研究表明:在3种降雨类型中,均匀分布型降雨产生径流的可能性最大。降雨侵蚀力(R)是影响径流量的重要因素,对于侵蚀力小的降雨,地表植被类型的差异对径流产生量的影响不大;而当R>19.00(耕地)、R>33.00(林地)时会产生超强径流,地表植被类型的差异对径流产生量有显著影响。滩区开发成农耕旱地后,径流中年颗粒物、有机物、总氮和总磷产生量分别为:45.0,0.904,0.443,0.050 kg/hm2,约是经济林的2倍。     

不同施氮水平下油菜地土壤氮素径流流失特征研究

采用野外阳问试验,研究了浙北平原不同施氮水平对油菜地土壤氮素流失形态与含量的影响.结果表明,施肥的时间与降雨间隔对氮素的流失形态和浓度有明显影响,硝态氮是氮索流失的主要形态,占流失无机氮的比例为0.56～0.95;但若施肥后短期内降雨,铵态氮流失占有量增加,占流失无机氮的比例为0.37～0.42;氮素的流失量与施肥水平...     

雨强及播栽方式对太湖地区麦田径流氮磷流失的影响

为明确太湖地区麦田氮磷流失特征,通过田间模拟试验研究了播栽方式(条播、撒播)和降雨强度(低,30 mm/h;中,60 mm/h;高,90 mm/h)对麦田氮磷流失的影响.结果表明:初始产流时间与雨强显著负相关,而径流系数与雨强显著正相关(P<0.01).径流氮磷浓度在径流初期较高,并随产流时间不断降低,且均可用对数函数...     

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...     

上海市都市农业区域地下水磷素非点源污染特征研究

为研究都市农业区域非点源磷污染对地下水的影响,选择上海市南汇区新场镇果园村的地下水为研究对象,并于2009年7月到9月雨季对该区域地下水进行连续监测。研究结果表明:该区域地下水中磷的形态以水溶性有机磷为主,水溶性总磷含量介于0.75～1.97mg/L之间,平均浓度为1.31mg/L,磷酸盐浓度在0.22～0.62mg/L之间,平均浓度为0.42mg/L。水质低于地表水Ⅴ类标准(0.4mg/L),地下水污染水平已严重超标,不宜饮用。地下水中非点源磷的迁移与土地利用类型相关,果园旁地下水中磷素浓度在降雨前后变化明显。同时,降雨时地表径流加剧磷素流失,农田施肥、水体渗漏均会加剧地下水磷素非点源污染。