农区径流污染的监测与生态削减技术

探讨了农区径流污染的产生过程、污染物类型和来源,讨论了径流污染监测的复杂性、监测内容与方法等,在此基础上,从污染源、污染过程、污染汇等3个方面重点阐述了农区径流污染的生态学全过程控制技术,并就三峡库区农业径流污染的监测及其基于消落带的湿地生态工程治理进行了展望。     

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。     

填料及降雨特征对雨水花园削减径流及实现海绵城市建设目标的影响

为了应对城市化对区域水环境的不利影响,我国各地都在积极倡导城市低影响开发(LID),鼓励建设海绵城市。城市雨水花园是目前国际上广泛推崇的一项措施,通过对雨洪的拦蓄,增加入渗,削减污染物的输出。为了研究填充介质以及降雨特征对雨水花园效果的影响,以砂、土分层以及均质黄土2种不同填料雨水花园2a的监测数据,研究了花园对雨水径流总量和洪峰的削减效果,并分析了雨水花园在海绵城市建设中的积极作用。结果表明:在2a监测期内,分层填料雨水花园对14场降雨的水量的削减范围为12.0%~85.9%,平均为44.3%;对径流峰值削减范围为11.2%~93.3%,平均为55.8%;均质黄土填料的花园水量削减范围为9.8%~79.8%,平均39.2%;峰值削减范围为20.3%~89.8%,平均50.5%,分层填料雨水花园对峰值和水量削减均都高于均质黄土填料雨水花园。2个雨水花园的水量削减均与降雨量呈负相关关系,对中小型降雨的水量削减效果更为显著。西安市年内降雨多以中、小型降雨为主,两者之和占总降雨量的69.8%。如果以目前研究区海绵城市建设目标中年径流总量消减80%为控制目标,分层雨水花园和均质雨水花园对小雨的海绵城市完成率分别为98.5%和92.5%;对于中雨,分层和均质填料雨水花园的海绵城市完成率分别为69.0%和62.3%。研究还发现,雨水花园对雨水径流的削减能力与降雨前期的干旱天数呈正相关关系;鉴于研究区——西安雨热同期,雨水花园内土壤水分疏干较快,且降雨间隔天数平均4.25d,此类气候特点有利于雨水花园在该地区高效运行。     

农业面源污染的立体化削减

分析了农业面源污染发生的类型、特点及在防治中存在的问题,建立了农业面源污染的立体化削减体系,并提出立体化削减策略。     

不同种植模式下地表径流污染的空间分布特征

对重庆市渝北区鸽子沟小流域7种不同种植模式径流小区的雨后径流进行了水样分析,结果表明:与治理前相比,整个集雨区的径流污染治理程度以中、下坡植被覆盖度较高的复合种植模式径流小区总体治理效果最为显著,中坡为单一种植模式,下坡为植被覆盖度较低的复合种植模式径流小区总体治理效果最差。下坡为新栽柑橘的复合种植模式径流小区Cd含量最高,中坡为单一种植模式,下坡为植被覆盖度较低的复合种植模式径流小区Pb含量最高。径流污染程度最小的是中、下坡植被覆盖度较高的复合种植模式径流小区,径流污染程度最大的是下坡为新栽柑橘的复合种植模式径流小区。径流中TN,Cd,TP,Pb含量和泥沙有显著相关关系;COD和TP、泥沙呈显著关系;TN含量是影响COD的主要影响因子。     

吕梁地区地表径流资源及其利用

吕梁地区位于黄河中游山西省西部华北隆起台地，山多川少，十年九旱，水资源十分匮乏，在 地下水位日趋下降的情况下，地表径流资源的开发利用显得尤为重要，该区地表径流资源受自然及人为因素的影响时空分布不均,年际变差大，年内分配高度集中，。污染，浪费严重，含沙量高，使本来有限的地表径流资源得不到充分利用，鉴于该区地表径流资源的特征及开发利用状况，提出的开发利用策略是：挖潜配套水利设施，控制污染，加强生态建设和提倡节约用水等。     

安吉毛竹林分改造对地表径流及氮磷流失的影响

为了探究不同经营模式对毛竹林降雨后地表径流及氮磷流失的影响,于2013年1月至2014年10月,通过在浙江安吉县毛竹纯林中种植红豆杉、香榧、红茴香、朱砂根4种经济灌木,建立了不同的毛竹林经营模式;随后测定了毛竹林样地降雨、径流量和径流氮磷浓度等指标。结果表明,15次地表径流事件中,各样地累计径流量为3.06~9.22m3,总氮流失量为总磷的7.6倍,其中铵态氮流失量为硝态氮的2.5倍,但通过林分改造能显著降低铵态氮与硝态氮比例。与毛竹纯林对比,4种林分改造模式两年累计径流对比毛竹纯林减少40.0%~66.8%,累计总磷流失减少64.0%~83.8%,总氮流失减少49.1%~78.8%,硝态氮流失减少37.4%~76.2%,铵态氮流失减少42.8%~80.4%。4种林分改造模式对地表径流流量和氮磷流失的削减作用均为种植红豆杉最好。     

基于GIS的福建农田氮磷地表径流流失与污染风险评估

为了掌握福建省农田氮磷地表径流流失特征,以福建省的9个地级市为研究边界,通过对其辖区1985—2016年间农田氮、磷化肥施用量的调查,计算农田化肥氮磷的地表径流流失量,并在耦合农田化肥地表径流流失量、降雨和河网密度3个因素的基础上,分析福建省各地级行政区域农田化肥氮磷的污染风险等级,应用地理信息系统(GIS)分析其氮、磷污染的空间分布。结果表明:32年间福建省化肥施用量由4.911×105 t增加到1.239×106t,年均增长3.03%;漳州市氮肥和磷肥的施用强度最大,分别达880.40 kg×hm~(-2)和429.21 kg×hm~(-2);氮磷地表流失量较高的区域主要集中在漳州市,其氮、磷地表流失强度分别达8.71kg×hm~(-2)和1.99kg×hm~(-2)。从氮、磷污染风险等级看,南平市氮、磷肥的流失风险值均最高,分别达63.19%和63.37%,属于高氮磷污染风险区域;厦门市氮、磷肥的流失风险值均最低,分别为0.53%和0.53%,属于低污染风险区域;其他市处于两者之间。可见,漳州市农业发展中应注重氮、磷肥的减量化;南平市则注重对农田氮、磷地表径流流失的风险防范;全省应加大力度发展生态农业,以助力福建省生态文明先行示范区、生态文明试验区的建设。     

安家沟流域不同土地利用方式下地表径流中COD和TN的污染负荷

为探明黄河流域不同土地利用方式下地表径流中COD和TN污染分布规律,以安家沟流域为研究对象,采用平均浓度模型,对径流来源及其污染负荷进行了分析研究。结果表明:安家沟流域不同土地利用方式下地表径流中7项污染物质量浓度平均超标1.31倍,其中ρ(COD_(Mn))和ρ(TN)分别超标1.78,2.11倍;劣Ⅴ类水质出现的平均频率为23.86%,其中COD_(Mn)和TN平均出现频率分别为28.17%,52.03%;不同土地利用措施受径流量及其拦蓄效率和污染物输出水平的影响,COD_(Mn)和TN两者污染负荷总量主要分布在林地和农地,其单位面积污染负荷以荒坡为最大(2.989kg/hm~2),草地次之(2.937kg/hm~2),林地第三(1.327kg/hm~2),农地最小(0.447kg/hm~2);在坡面到沟道的径流过程中,由于土壤入渗等因子的影响,污染物总量在流域径流过程中具有明显的衰减过程,ρ(COD_(Mn))衰减了40.01%,ρ(TN)衰减了38.33%。研究显示,安家沟流域COD和TN污染在不同土地利用措施之间分异明显,合理规划土地利用方式、加强水土保持措施可有效减轻面源污染的发生。     

模拟降雨地表径流污染物输移规律试验研究

为研究不同雨强情况下,下垫面对降雨地表径流污染物的削减效果,选取水泥土、粘土砖、机瓦3种典型下垫面进行室内模拟试验。试验结果表明:对CODMn、NH4+-N的削减效果依次为机瓦粘土砖水泥土;对UV254的削减效果依次为粘土砖水泥土机瓦;对TP削减效果依次为水泥土粘土砖机瓦。考虑下垫面集流效率与削减能力,此3种下垫面中机瓦最优。     

不同坡度和种植模式对径流污染的影响

为了探明小区内不同坡度和种植模式对径流污染的影响,以寻求适合坡地条件下控制径流污染的有效途径,通过径流小区监测和径流污染物浓度测定,并结合污染负荷估算法和水污染综合指数法评价径流污染的差异,结果表明,坡度对总氮、总磷、COD以及泥沙在径流中的浓度有一定的影响,在相同种植模式条件下,25°小区中产生的各个径流污染物浓度都明显高于15°小区,而径流污染物浓度在不同种植模式下浓度大小依次为,坡改梯 经果林>玉米 红苕>豆角 红苕>经果林幼林,而通过采用降低坡度和坡改梯结合种植经果林的治理措施,将水土保持工程措施和农业措施相结合,对抑制径流污染有较好的作用。     

珠海城区暴雨径流污染负荷估算及其评价

基于对广东珠海城区暴雨径流污染的监测,引用SCS模型对城区暴雨径流污染负荷进行估算并分析评价。结果表明,珠海城区暴雨产流年平均1529.2mm,其中以交通主干道和商业区径流量最大。暴雨径流污染物浓度水平较高,T—N,T—P,COD_(Cr)和BOD_5负荷总量分别为765.27,74.06,11 958.94和1104.71t,其中COD_(Cr)负荷为工业点源污染的72.32％,占珠海非点源污染总负荷的24.69％。暴雨径流在雨后短时间内会使受纳水体的水质迅速恶化。因此,珠海城区暴雨径流对水环境的威胁较大。     

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...     

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。     

土壤溶质随径流迁移基本特征分析

土壤溶质随地表径流迁移是一个复杂的过程,受到多种因素的影响。在总结国内外相关研究成果的基础上,分析了土壤溶质随地表径流迁移的主要物理过程,以及各个物理过程的具体特征。同时分析了影响土壤溶质随地表径流迁移的主要因素的影响程度和特点,为建立描述土壤溶质随地表径流迁移过程的数学模型,以及发展控制措施提供参考。     

地面坡度对地表径流影响的实验研究

本文通过模拟实验,研究了地面坡度对地表径流的影响。重点分析了坡度对径流量的影响;坡度对峰值流量的影响;坡度对汇流的影响。最后作者综合实验研究成果,提出了搞好流域综合治理的几点建议。     

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。     

用数字高程模型进行地表径流模拟中的几个问题

用数字高程模型进行地表径流模拟时,由于网络精度和高程精度的限制,使得在某些局部的模拟结果不理想。针对其中几个关键的技术问题,提出了相应的解决办法。伪负地形填充法可以区别真正的负地形和由于ＤＥＭ误差造成的假象,并对伪负地形行填充。水系图与ＤＥＭ结合的方法可消除径流模拟结果与现有水系不吻合的现象,有效提高径流模拟精度。在地势平坦地区,采取在原ＤＥＭ上加微小修正值的办法,可以得到理想的模拟结果。     

太行山花岗片麻岩区坡面产流的影响因素分析

通过自制的截流铲截取坡面径流,对太行山花岗片麻岩区产流过程的影响因素进行了研究.结果表明:(1)雨强是启动产流的关键因素,当降雨强度大于特定值时才能产生地表径流,且随着坡度降低,地表产流所需雨强增大.当雨强达到产流后,径流量和降雨量成显著正相关,与雨强的相关性不显著.(2)地表径流量不随着集水面积的增加而增加,坡面强烈的人渗能力,使得上方来水在产流过程中渗入土壤.坡度是影响地表径流的又一关键因素,随着坡度的增加,地表径流量明显的增加.由于不同坡向土壤质地不同,使得阳坡地表径流量要明显多于阴坡,平均径流系数也比阴坡高.总体上,研究坡面径流系数均较小,以2 m坡长为对象,最大径流系数仅为7.3%,说明坡面人渗能力很强,产流过程以入渗为主.