北京城市雨水蓄渗措施分类及配置模式

经历2012年"7·21"特大暴雨洪灾后,北京城市雨水问题一度引起人们高度关注。按雨水蓄渗方式将雨水收集与利用措施分为雨水入渗、集蓄、入渗集蓄相结合三大类,分析了北京市各类雨水措施的构成、作用及适用性,提出市政配套设施、公建设施、居民住宅、商业办公设施、工业厂房等五种典型的城镇建设项目雨水收集与利用措施的配置模式,为探索北方城市水土保持雨水蓄渗措施优化配置模式奠定基础,对加强城市洪涝灾害防治具有重要意义。     

坡耕地耕作管理措施对降雨入渗的影响

利用人工模拟降雨装置对坡耕地不同耕作管理措施强化降水入渗规律进行了研究。结果表明,不同耕作管理措施强化降水入渗速率效用不同,在相同入渗时间情况下,强化降水入渗速率等高耕作>人工掏挖>人工锄耕>直线坡,在中小雨强和较短降雨历时情况下,这种情况表现更为显著。在对黄土高原超渗产流理论和坡面水量平衡方程分析的基础上,得出了不同耕作管理措施强化降水入渗速率与入渗时间的函数关系式。     

宁南黄土丘陵区典型水保工程措施对土壤入渗性能的影响

土壤入渗性能是降水向土壤水转化的关键环节.利用双环法对宁南黄土丘陵区实施的88542水平沟整地、鱼鳞坑整地和机修水平梯田3种典型水土保持工程措施后土壤的入渗性能进行了试验研究.结果表明,实施水保工程措施后,土壤的入渗性能得到了明显改善,对土壤入渗性能改善程度表现为88542水平沟＞鱼鳞坑＞水平梯田,三者的入渗模型以Philip入渗公式精度最高,Horton人渗经验公式精度相对 较低.土壤入渗性质的变化主要由于在实施不同水土保持措施后土壤容重和孔隙性发生了显著变化引起的.三种工程措施对土壤容重和孔隙度的改善程度和土壤入渗性能各项指标的变化高度一致.     

昆明市城市绿地蓄水滞洪效益研究

城市绿地的蓄水滞洪效益是城市绿地水土保持效益的重要方面。以昆明市建成区城市绿地为研究对象,分析其蓄水滞洪效益,结果表明:绿地表层土壤总孔隙度较大,然而土壤稳渗率普遍较小,尤其是人工绿地,平均值只有0.242mm/min;在一年一遇1 h降雨(36 mm)条件下,除了自然绿地外,人工绿地均有径流产生,人工绿地平均蓄渗率只有15.10%;当前期非毛管孔隙没有水分滞存时,绿地的暂时滞洪效益非常显著,12.35 cm土壤即可蓄存全部降水;土壤稳渗情况下,绿化区平均下凹3.73 cm即可额外蓄渗非绿化区50%的径流;若要绿化区不产流,则绿地平均入渗率至少要达到0.6 mm/min或下凹2.1 cm。从降水特点分析,昆明市城市绿地目前滞洪效益较低,需要提高土壤入渗性能或建下凹式绿地。     

基于蒸渗仪测量的水文要素影响因素分析

降水入渗、地表径流、潜水蒸发等水文要素是研究流域水文及生态环境的重要因素。采用五道沟水文试验站蒸渗仪测量资料,统计分析前期土壤含水量、降水强度、地下水埋深及作物对降水入渗补给、地表径流及潜水蒸发的影响。结果表明:不考虑超渗产流,且在其它条件一致时,前期土壤含水量越大,降水强度越小,入渗补给和地表径流系数越大。无论地表有无作物覆盖,入渗补给、地表径流及潜水蒸发系数均随地下水埋深的增加而减少。降水量小于100mm时,无作物比有作物时的入渗补给系数大;降水量大于100mm时,无作物时的入渗补给系数较小。无作物比有作物时地表径流系数大、潜水蒸发系数小,而潜水蒸发系数的差异在作物生长旺季更为明显。研究成果对淮北地区水土流失治理和生态环境保护具有重要的理论和实际意义。     

我国南方城市建设项目雨水集蓄利用措施及其配置模式

近年来,随着城市化进程的不断加快,城市缺水与内涝的矛盾日益凸显,城市洪涝灾害造成的危害日益加剧,城市雨水的控制利用工程越发受到人们的广泛关注。选取武汉、苏州、杭州等作为南方典型城市,通过实地考察及资料分析,结合各城市雨水控制规划,将雨水集蓄利用措施分为雨水径流集蓄利用、入渗利用、入渗集蓄结合和净化四种类型,分析了各类雨水利用措施的构成、特点、作用和适用性;进一步归纳提出市政配套设施类、公建设施类、居民住宅类等几种典型的城市建设项目雨水集蓄利用措施配置模式。研究成果对提高南方城市雨水集蓄利用效率和指导海绵城市建设具有重要意义。     

北京城市雨水蓄渗措施配置模式应用案例分析

在简述北京城市雨水量计算方法及相关规定的基础上,重点列举居民住宅类、公建设施类、工业厂房类三种典型城镇建设项目案例,分析了北京城市雨水蓄渗措施配置模式及布设要点,对以后构建有效的北方城市雨水蓄渗措施配置模式、加强城市洪涝灾害防治具有重要现实意义。     

浑水膜孔灌多向交汇入渗及减渗特性

浑水灌溉是我国黄河流域引黄灌区灌溉的主要特点,其中浑水中的泥沙含量对土壤入渗特性有较大的影响,为揭示浑水膜孔灌交汇入渗的减渗特性,通过开展浑水及清水膜孔灌入渗试验,建立了浑水膜孔灌自由入渗相对于清水的减渗率及浑水膜孔灌多向交汇入渗相对于自由入渗的减渗率与入渗时间之间的量化关系,提出了由清水膜孔灌自由入渗量推求浑水膜孔灌多向交汇入渗量的模型。结果表明:浑水膜孔灌自由入渗较清水的减渗量随入渗时间的延长而增大,但增大幅度慢慢变小,入渗后期其减渗量基本呈线性增加,其减渗率随时间的增大先快速增大后缓慢减小,入渗后期减渗率基本稳定;当入渗产生交汇后,入渗能力明显减小,多向交汇入渗和单向交汇入渗相对自由入渗的减渗率均随入渗时间的增长而增大,多向交汇入渗相对单向交汇入渗也存在减渗作用,3条减渗率曲线的变化率随着时间的增长而逐渐减小。     

城市典型下垫面空间构型对降水蓄渗率的影响

采用人工模拟降雨装置,定量研究了城市典型下垫面空间构型与降水蓄渗率的关系.在保证降雨量和降雨历时不变,改变不透水斑块的重要值、形状、均匀度和分离度,测定降水产流量,并计算降水蓄渗率.结果表明,降水蓄渗率随不透水斑块重要值、形状、均匀度、分离度的改变而发生相应变化,不透水斑块的重要值对降水蓄渗率的影响最大,不透水斑块的形状、分离度和均匀度对降水蓄渗率的影响也很显著.研究证明,在城市景观中,不透水斑块重要值一定时,合理配置不透水斑块的形状、均匀度和分离度,可以有效调控城市降水蓄渗量.     

秦巴山区小流域水土保持综合治理对土壤入渗的影响

采用双环法及对比分析法对秦巴山区小流域的土壤入渗特征进行了分析研究。结果表明,两条对比小流域中各不同土地利用类型的土壤稳渗速率均呈现出草地>林地>沟台地>坡耕地>梯田>荒地的变化规律,且已治理流域土壤入渗能力较未治理流域相同土地利用状况的土壤入渗能力有所增大。这主要与流域实施水土保持综合治理后土壤容重、有机质、>0.25 mm水稳性团聚体含量、孔隙度等影响土壤入渗的因素发生了明显改变有关,梯田等工程措施对土壤稳渗速率的改善作用不明显。由此说明,大规模水土保持综合治理可有效改善土壤的某些物理、化学性质,并增大土壤的入渗能力,是导致流域洪水过程及径流量发生变化的原因之一。     

基于环境同位素的红壤坡地水分运移研究

应用土壤学、水文学研究手段,结合环境同位素示踪技术,从形态学、能量学两个角度,分析了红壤坡地油茶生态系统土壤水分的运移规律以及壤中流的发生机制。结果表明,降雨入渗过程初期0—40cm土层土壤水分受降雨入渗及蒸散发影响最大;40—90cm为过渡层次,水分呈上下交替运移。与浅根系荒草地相比,深根系的油茶林更利于壤中流的发生,同一土壤层次油茶林壤中流产流量较大,但峰值流量较低,产流过程开始早,结束晚;浅根系植被的荒草地降雨多以地表径流形式流失,难以入渗蓄水;同一植被状况,产流量、峰值流量、滞后和拖尾均为上层(0—40cm)小于下层(40—110cm)。稳定性氢氧同位素测定结果表明,壤中流的发生条件之一是存在相对的饱和层,且产流主要来自驱替而出的原有土壤水分。     

基于前期雨量和降雨历时的SCS-CN模型改进

径流曲线法（Soil Conservation Service Curve Number,SCS-CN）对前期产流条件（Antecedent Moisture Condition,AMC）的概化,导致径流预测出现相应的突然跳跃,同时还忽略了降雨历时作为重要组成部分对地表径流的影响,影响了模型径流预测的精度。密云水库是北京市地表饮用水的重要来源,对其上游流域进行降雨径流预测有着重要的生态意义和经济意义。该研究将SCS-CN模型与前期雨量和降雨历时结合,采用API（Antecedent-Precipitation Index,前期降雨指数）模拟土壤前期水分条件,并且提出了一种考虑次降雨事件中土壤前期雨量和土壤入渗量的静态渗透方程,对SCS-CN模型进行了改进。其中,潜在最大蓄水等于前期土壤水分和土壤潜在蓄水量的和,最大静态渗透速度是流域土壤水分达到蓄满时的静态渗透速度,静态渗透系数是与土壤结构、土地利用等相关的无量纲。利用2006-2010年及2014-2020年石匣流域径流小区的200次降雨径流事件监测结果,对新改进的模型与原SCS-CN模型以及两种改进的SCS-CN模型进行了校准、验证和性能比较。结果表明,4种径流模型中,该研究改进的模型表现最好,纳什效率系数为0.77,决定系数为0.79,均方根误差为3.21 mm,相比于SCS-CN模型纳什效率系数、决定系数和均方根误差分别提高了319%、97.5%和107.5%。参数敏感性分析表明,潜在最大蓄水和静态渗透系数是最敏感的两个参数,最大静态渗透速度的参数敏感性一般,初损率的参数敏感性最差。该研究改进模型在密云水库上游潮白河流域降雨径流模拟中具有一定的适用性,可为其他地区产流计算提供参考依据。     

马尾松林地不同枯落物覆盖下土壤入渗特征

采用室内人工降雨模拟试验,在径流小区尺度上观测坡面产流过程,并用WatchDog1400土壤水分自动监测站观测土壤体积含水率变化过程,研究枯落物覆盖下坡面水分入渗特征。结果表明:(1)土壤入渗滞后时间随着枯落物覆盖量的增加而增大,在坡度上体现为10°5°;(2)土壤入渗率随雨强、枯落物覆盖量增加而增大,随坡度增大而减小;土壤储水量随覆盖量增加先增大后减小,在雨强方面体现为120 mm/h60 mm/h;(3)逐步回归结果表明,土壤入渗滞后时间、入渗率和储水量与枯落物覆盖量呈线性关系,滞后时间、入渗率与枯落物覆盖量呈一次函数正相关关系,储水量与覆盖量呈二次函数关系。研究结果可为低效林枯落物水源涵养功能研究提供依据。     

坡耕地土壤水分入渗测试方法对比研究

用注水(双环)法和人工降雨法对陕西省淳化县泥河沟流域和安塞县纸坊沟流域坡耕地土壤水分入渗性能进行了研究。结果表明,用注水法试验所得土壤稳渗速率大于人工降雨法所得土壤稳渗速率,注水法仅能反映土壤本身的入渗特性,人工降雨法可以较好的模拟天然降雨入渗特性,2种方法所测定的土壤稳渗速率之间呈线性函数关系。     

坡度与种植方式对紫色土侵蚀与养分流失的影响研究

在涪陵区水土保持监测分站内建立6个径流小区,对紫色土坡耕地水土流失进行试验监测,结果表明:各小区径流量、产沙量总体随降雨量的增大而增大.自然生态修复措施防治水土流失效果显著,3.66 m3的径流量仅有0.41 kg·m3的产沙量,可有效防治紫色土坡耕地的水土流失.采用顺坡耕作措施的小区径流量与降雨量达显著正相关,而产沙量与降雨量未显著相关.径流量和产沙量大小顺序均为25°坡耕地>20°坡耕地>10°坡耕地>15°坡耕地,在15°耕地上径流量与产沙量均为最小,但15°是否是涪陵区最适宜的耕地坡度,仍有待今后收集更多的降雨资料加以分析说明.对一次强降雨进行养分流失观测,养分流失量与径流量及产沙量大小顺序基本一致.开发建设项目弃土弃渣监测点径流量与产沙量均大大高于其他小区,说明开发建设水土保持项目中防治水土流失的重要性.     

间隔覆盖法对塿土坡面土壤水分调控效果

利用室内人工模拟降雨试验,分析研究间隔覆盖条件下坡面土壤水分空间分布及蓄存与利用情况。结果表明：各面积比处理的湿润锋分布形状基本相同,但其深度差别较大,湿润锋在入渗区上部的分布形状体现了间隔覆盖法的特色;各处理入渗区表层土壤含水率沿坡不同位置点略有差异,坡面含水率分布的差异程度有随着覆盖区面积的增大而降低的趋势。各处理剖面含水率分布则符合一般规律,即由表层向深层逐层减少;覆盖面积比及降雨强度是影响入渗区雨水可利用率的重要因素。入渗区的雨水可利用率随面积比增大呈降低趋势,但其入渗量、单位面积承接及蓄存水量均呈增加趋势,这对入渗区植物生长发育及抵抗干旱是有利的。而这些指标随降雨强度增大,则表现出相反的趋势,间隔覆盖法在小雨强下的实施效果较好。对于在不同试验条件下,如何确定适宜面积比进而提高雨水可利用率,以及该方法在不同土壤及降雨条件下的实施效果仍是需要进一步研究的问题。     

丘陵半干旱区小流域入渗产流特征研究

为了探索我国丘陵半干旱区小流域入渗产流规律,为该地区雨水径流集蓄利用和区域生态环境治理提供依据,通过人工模拟降雨和自然降雨入渗产流试验,对小流域坡耕地、林地、草地和荒地的降雨入渗产流特征进行了系统研究。结果表明,农林草地比荒地具有明显的拦蓄地表径流和减少土壤侵蚀的效果,比荒地拦蓄地表径流效率增加35.7?.0%,拦蓄泥沙效率增加46.2?.6%;利用Philip入渗理论和逐步回归分析方法对入渗产流试验结果处理分析,建立了小流域坡耕地、林地和荒地土壤的入渗产流及其相关因子数学模型;小流域产流系数与降雨小区地形坡度、降雨强度、植被盖度、土壤雨前含水量和土壤孔隙度等因子显著相关。     

黄土高原水土保持与雨水资源化

在分析黄土高原水土保持工作难度的基础上,进一步研究区域水土保持的科学内涵,以及水土保持与雨水资源化的关系。认为：黄土高原水土保持的关键与核心在于如何实现雨水资源化;降雨径流调控与利用不仅可实现雨水资源化,而且可以同步解决制约该区发展的干旱缺水与水土流失并存2大难题。在此基础上,提出了黄土高原水土保持亟待研究的科学问题与技术问题,并初步构建了黄土高原水土保持与雨水资源化的技术体系框架。     

等高反坡阶措施对滇中红壤坡耕地土壤贮水量的影响

为探讨布设等高反坡阶后土壤水分驱动特征,揭示其水源涵养能力,以滇中昆明市北郊松华坝迤者小流域为研究区,采用野外监测与室内测试分析相结合的方法,分析了2017年5月1日-2018年4月30日期间不同土层深度（0-100 cm）土壤贮水量时空变化特征及其与其他物理性质的关系。结果表明:（1）试验期间雨季和旱季降雨量分别为528.5,41.5 mm,占试验年降雨量的92.7%,7.3%,I₃₀（最大30分钟雨强）与降雨量的整体变化趋势一致;（2）布设等高反坡阶后,各土层平均土壤贮水量较原状坡耕地在雨季和旱季分别增加9.6%~13.5%,10.0%~23.9%;（3）布设等高反坡阶后坡耕地土壤贮水量变异系数明显减小（p<0.05）,各土层深度下土壤贮水量变异系数的大小为:20 cm > 40 cm > 60 cm > 80 cm > 100 cm;（4）土壤贮水量随土层深度的增加明显减弱,布设等高反坡阶对坡耕地土壤贮水量的影响表现为40 cm > 20 cm > 60 cm > 80 cm > 100 cm;（5）等高反坡阶处理和不同土层深度交互作用对土壤贮水量的影响显著,修正模型平方和达到48 149.124。综上,等高反坡阶处理对坡耕地土壤的贮水能力具有明显的提高作用,对坡耕地地表径流拦蓄、增加水分入渗和减少土壤流失改善作用显著。     

重庆市主城区降雨侵蚀力计算方法研究

重庆市城市化和工业化进程加快 ,由降雨所产生的城市挖填方弃土和旱坡地水力侵蚀造成的水土流失是水土保持研究的重点。研究建立的降雨侵蚀力R值估算模型 ,与其他模型相比计算结果非常接近 ,表现出良好的使用性能 ,可以满足重庆市主城区短期内水土流失预测、水土保持方案编制等方面的应用需求。介绍了重庆市主城区降雨侵蚀力特征