模拟降雨条件下农田径流中氮的流失过程

在室内降雨模拟试验条件下，研究暴雨径流中农田氮素养分流失及施肥处理的影响。结果表明，农田暴雨径流氮养分的流失量与累积径流量成正相关；施用NH4HCO3显著地增大了农田径流中溶解态氮浓度及流失量（P＝0．01），而对颗粒态氮浓度及流失量没有显著影响（P＝0．1）在大暴雨和裸露地试验条件下，颗粒态氮是农田暴雨径流氮养分流失的主要形态；在44min降雨径流中，以颗粒态流失的氮达476．3－488．7mg/m^2；侵蚀泥沙有富集氮养分的特点，其富集系数与侵蚀泥沙累积量存在对数线性关系；LOG（ER）＝0．770－0．300LOG（SED）；减少地表径流和土壤侵蚀，降低表土中速效氮养分含量是减少农田地表径流氮流失的关键。     

用人工模拟降雨研究保护性耕作下的地表径流与水分入渗

采用人工模拟降雨试验研究了保护性耕作控制农田地表径流的效果,重点探讨了表土耕作、秸秆覆盖及土壤压实３种因素对地表径流和水分入渗的影响。试验表明,保护性耕作具有明显的处缓径流,增加水分入渗的效果。在土壤干燥,模拟降雨强度为７２ｍｍ／ｈ的条件下,传统翻耕比保护性耕作早１２－１６ｍｉｎ产生径流,入渗率降低６０．９％,总径流量高１１倍。３种试验因素中,秸秆覆盖对径流和入渗的影响最大,压实次之。在本试验中,     

不同管理方式竹林坡地降雨径流中氮磷流失特性模拟试验

针对不同管理方式竹林坡地水土流失过程中携带养分流失的特征,于2008年和2009年在浙江省临安市和安吉县,分别选择用材竹林坡地和挖笋竹林坡地,建立径流小区(面积3 m×1.5 m,坡度20°),设计用材林不锄草、清鞭和施肥,笋林地除草清鞭每年1次和2年1次、每年施肥1次,共3种管理方式,采用人工模拟降雨的试验手段,设定6个降雨强度(0.53～1.90 mm/min),定时采集径流泥沙样,测试径流中的总氮(TN)和总磷(TP)含量,研究不同管理方式下竹林地N和P的流失过程特征,分析流失差异的原因.结论如下:(1)在相同管理方式下,径流中TN和TP的流失量随雨强在增加,以雨强为1.01 mm/min为界,小于该雨强时增加量很微弱,大于这一雨强时增加速率很快;(2)在相同雨强作用下,笋竹林地径流中TN的流失量是用材竹林地的3～7倍,但径流中TP的流失量却略小于用材竹林地的流失量;(3)泥沙中TP的流失量,笋竹林地是用材竹林地的数百倍;(4)在N和P随径流泥沙的流失过程中,产流前期浓度起主要作用,后期径流量和产沙量起决定作用.研究结果可为竹林地管理、笋用竹林地锄草、清鞭和施肥的科学合理安排提供参考依据.     

论降雨径流的集存

降雨径流集存系统由集水、输水和存水三个子系统组成，它把大面积集水区的降雨径流汇集到小面积存水区的土壤水库中，变少雨为多水，是半干旱与干旱地区利用降雨径流资源发展旱作农业的高效系统。根据农田土壤水分平衡方程和植物需水量与供水量的对比关系可以定量确定系统中存水区与集水区的面积比。小型径流场、集流梯田和微型集水区是当前使用最多，效果最好的降雨径流集存形式。     

水稻田磷素径流流失形态变化特征的模拟研究

通过对一系列含有不同磷水平的原状土室内模拟磷素流失的方法,在同一降雨强度下,分别研究了不施用磷肥时不同磷含量的土壤径流磷流失和施用磷肥24 h后的径流磷流失量,以及区分土壤本身不同水平的残余磷和新施入的肥料磷对径流流失磷的贡献。结果表明:在所有处理中,施肥量、土壤残余磷与总磷流失均呈正相关关系;溶解反应磷(DRP)是总溶解磷(TDP)的主要成分,而TDP占总磷(TP)的60%以上,是流失磷的主要形态,溶解性难反应态磷(DUP)只占流失总磷的1.2%~4.6%,但实际浓度在OP2有机处理中达到0.28 mg/L,这部分磷不易下沉,特别是施肥后短期内的降雨径流,可能导致DUP流失量大大增加。与不施肥试验相比,施入无机肥后,DRP、TDP量均显著增加,所占流失总磷的相对比例也明显增加,相对应的TPP、DUP占总流失磷的相对比例则依次减少;而与无机肥处理相比,有机肥处理的OP1、OP2变化则不同,DUP占TP的相对比例显著增加,达到4.4%和4.6%,但其它形态磷所占相对比例则略有减少。此外,线性回归分析表明了土壤新施入的磷肥是流失负荷中磷的主要来源。     

耕作制和残茬量对径流泥沙与磷流失的影响

使用模拟降雨器研究常规耕作和免耕对农地径流、泥沙和磷流失的影响,进行了两种耕作制下3种黑麦残茬量(0,750,1500kg/ha)的研究.每ha施磷肥46kg.在面积为120.01ha的小区上进行了总量为100mm、强度为50mm/h的模拟降雨.土壤为粉砂壤土.从H型流水槽收集的样水进行泥沙和磷量分析.通过实验发现,兔耕可减少径流和泥沙流失.不管采用什么耕作制,其径流和泥沙流则随残茬量增加而减少.作物残茬量从0增加到750kg/ha,使两种耕作制土地的平均正磷酸盐(PO_4,下同)浓度降低.然而,当残茬量从每ha750kg增加到1500kg时,PO_4浓度增加.在残茬量为0时的PO_4和全磷(P_T,下同)流失量多,1500kg的居中,750kg的最少.每ha1500kg残茬处理的磷(P,下同)流失较每ha750kg残茬处理的P流失多,这在于每ha1500kg残茬处理的P淋溶较多,且没有足够的悬浮泥沙吸附其溶液中的P.免耕对降低PO_4、泥沙结合磷(P_(sb)、下同)和P_T流失非常有效.平均各种残茬量的效益,免耕比常规耕作减少PO_4、P_(sb)和P_T流失分别为91%、93%和97%.     

东北半干旱区不同耕作方式下的侵蚀性降雨标准比较

[目的]侵蚀性降雨标准是计算土壤流失的关键指标,侵蚀性降雨标准的拟定与耕作方式密切相关,比较同一地区不同耕作方式下的侵蚀性降雨标准差异,对于提高区域土壤侵蚀预报精度具有重要意义.[方法]根据东北半干旱区径流小区2013～2019年共7年的降雨径流观测资料,采用频率分析法,拟定几种典型耕作方式下的侵蚀性降雨雨量标准,并进...     

天然降雨条件下水稻田氮磷径流流失特征研究

采用具有单排单灌的试验小区,对水稻田在多次天然降雨条件下形成的径流中氮磷的流失特征进行了研究。结果表明,几次降雨径流的累积量中总氮的最高浓度达到22.15mg/L,总磷的浓度达4.84mg/L,可溶态氮是天然降雨径流流失氮素的主要形态,约占总氮的70%～92%,尤其是硝态氮,约占总氮的40%～80%,而径流流失中氨态氮的浓度较小,仅占总氮浓度的3.4%～27%,颗粒态磷在径流流失磷素中占到较大的比重,可达76%～79%;几次降雨事件中总氮的累积流失负荷约在0.23～0.80kg/hm2,总磷的累积流失负荷约在0.07～0.15kg/hm2,两者都小于当季施肥量的1%;降雨和施肥是影响氮磷素径流输出的主要因子,对降雨、施肥量、氮磷素输出负荷运用二元一次方程进行拟合,结果表明相关性达到了显著性水平。     

三峡库区张家冲小流域降雨-径流模拟

以三峡库区的张家冲小流域为例,对降雨—径流过程进行模拟,以期为库区小流域水土流失和非点源污染过程研究提供借鉴,并为控制三峡库区的水土流失和非点源污染,保障库区的水资源安全,缓解日趋严重的环境压力提供科学支撑。首先以研究区的水文、气温观测资料以及数字高程模型为基础,利用半分布式水文模型TOPMODEL模型对日径流进行模拟,选用Nash—Sutcliffe效率系数、均方根误差RMSE以及相关系数r作为目标函数。模拟结果表明,研究区径流的模拟值与实测值变化趋势较为一致;丰水期的模拟精度和拟合效果都优于枯水期,且差异较大;依据《水文情报预报规范》SL250—2000,确定该区丰水期的模拟精度为丙级,枯水期在丙级以下。研究发现,TOPMODEL比较适用研究区丰水期的日径流模拟,不适用于枯水期的日径流模拟。     

降雨-径流条件下土壤溶质迁移过程模拟

通过雨滴的打击加速土壤表面溶质迁移至地表径流过程。通过设计3种水文条件即控制排水状态（-5 cm）、土壤水分饱和状态和土壤渗流状态（5 cm）,采用人工模拟3种降雨强度（30、60和90 mm/h）,及同时外加模拟相对于降雨量的0、2、4和10倍径流量,研究土壤溶质迁移到地表径流过程中扩散过程的规律。试验结果表明降雨强度、或地表径流总量、或地表水位线的增加,均加速土壤溶质的扩散过程。渗流作用下,对流-扩散作用存在着一种交互作用,能加速分子扩散过程。土壤溶质迁移过程同降雨强度、地表径流量和地下水位高低有着重要关系。     

模拟降雨条件下污染土壤中重金属元素径流迁移特征

探明污染土壤中重金属元素随地表径流迁移特征,对于防控重金属污染物的迁移扩散具有重要意义。通过室内模拟降雨试验,研究不同降雨强度下(55,100,120mm/h)污染土壤中Cd、Pb和Cr随地表径流迁移的特征。结果表明:径流中3种重金属元素总量在产流的前20min内逐渐降低,随后趋于稳定;产流初期(产流10min内)颗粒态重金属占径流重金属总量的比例均在80%以上;随产流时间延长,颗粒态Cd和Cr对径流重金属的贡献率快速降低,其颗粒态/溶解态的比值范围分别为47.0～0.4和12.9～0.4,而Pb则主要以颗粒态的形式存在,溶解态Pb对其随径流迁移的贡献率可忽略不计;随降雨强度增大,径流中总Cd和Pb含量显著降低,而径流中总Cr含量以及溶解态重金属含量无明显变化规律。     

在不同水土保持耕作中磷和钾的分层研究

通过对25cm以上土层精确的定量样品分析以及在实验室对有效磷和有效钾进行必要的测定,研究了在长期水土保持耕作措施下土壤中磷和钾的分布状况。结果表明在垄作、沟种及平耕地的磷和钾均具有明显的垂直分层性。一般地,最上层5cm土层中的有效磷、钾含量是5~15cm土层中的3.5倍多。     

快速城市化地区小流域降雨径流污染特征

降雨径流污染对快速城市化地区的水环境安全造成巨大威胁.在对深圳市石岩水库6条入库支流的4次降雨径流事件进行水文水质监测的基础上,选择CODcr、NH3-N、TN、TP、SS和BOD5 6种常见水质测试指标对该区域的降雨径流污染的水质状况、空间差异和初始冲刷效应等基本特征进行了分析.结果表明,研究区降雨径流中耗氧性污染物...     

加拿大东部地区的降雨与径流侵蚀指数

本文根据加拿大东部地区魁北克和安大略两省两年一遇的6小时降雨,计算了该地区的降雨与径流侵蚀力指数.并依此绘出了等蚀线图.还推算了包括冬季和融雪情况影响的年侵蚀力指数.提出了侵蚀力指数的月分布情况.设计人员现正进一步进行研究,以探求更精确的、地理范围更大地区的降雨与径流侵蚀力指数.等蚀线图的使用将会促进加拿大东部地区的土壤侵蚀和水土保持研究.     

绿色屋顶降雨径流削减效果监测与过程模拟

选择平面、斜面、绿色、滞蓄4种不同形式屋顶,采用"液位计+三角堰"的径流测量方法,开展降雨径流对比监测。结果表明,相比平面与斜面屋顶平均径流系数(分别为0.68和0.84),绿色与滞蓄屋顶平均径流系数分别为0.41和0.43,均明显有所减小,并且数值相差不大,反映出相近的径流总量削减效应。比较分析绿色与滞蓄屋顶降雨径流过程,2类屋顶径流过程接近,产流后水流运动机制相似,均受上部积水水头作用影响,并以孔流(孔隙、孔口)形式出流,可以采用相似的水库概念模型进行简化模拟。根据土壤水饱和下渗理论,考虑到绿色屋顶基质层厚度有限,推导建立了描述绿色屋顶饱和产流后降雨径流过程的基本方程,并应用于模拟绿色屋顶降雨径流过程。结果表明,径流过程计算值与实测值间决定系数值为0.85、Nash-Sutcliffe效率系数值为0.84,初步验证了模型的合理性。研究成果有助于深入认识绿色屋顶对降雨径流的削减效应与出流机制。     

不同水土保持措施下径流小区产流产沙与降雨关系研究

黄泛平原区为国家水土流失重点预防区,水土流失多集中在人为活动影响较大的土地类型上,因此对该区进行水土流失治理及研究尤为重要。依托江苏丰县水土保持监测站,设置荒草地、梨树、大豆、椤木石楠、黑麦草小区,分析2020—2021年所记录各场降雨的降雨量、产流量、含沙量、土壤流失量变化,得出结论：该区域降雨场次多为小到中雨,但降雨量主要来自于大雨及以上级别;各小区产流及土壤流失量大小为荒草地小区>梨树小区>大豆小区>椤木石楠小区>黑麦草小区,说明种植经果林、农作物、乔木林、草地均能够有效拦蓄径流泥沙;草地植被盖度高,生长快,可作为短时间内防治水土流失的有效手段。     

不同水土保持措施下径流小区降雨与产流产沙关系研究

冀北山区生态环境脆弱,水土流失严重,因此在该区域开展水土保持研究非常有必要。通过在河北滦平县平坊小流域布设荒草地、山杏、刺槐、油松4种径流小区,并分析了2004-2005年降雨、小区产流量、产沙量、入渗率变化。结果表明:该区次降雨多为小雨和中雨,次降雨强度主要集中在<10 mm/h范围内;4种小区中产流产沙总量大小为:荒草地小区>山杏小区>刺槐小区>油松小区,且相同降雨条件下,荒草地产流产沙量明显高于其它3种小区,4种小区平均入渗率依次为65.07%,88.36%,90.16%,90.03%。说明鱼鳞坑整地,然后种植山杏、刺槐、油松等措施能够有效拦蓄径流泥沙。     

降雨及坡面径流模拟试验相似准则

目前降雨径流模拟采用佛汝德准则,模拟结果与实际相差较大。该文采用理论分析方法,通过对降雨径流过程中各作用力大小的比较,确定降雨径流试验相似准则。根据薄层均匀流流速分布,确定了流域侵蚀产沙悬移相似条件。确定出降雨过程中雨滴直径小于1.0mm,主导准则为雷诺相似准则,雨滴直径大于1.0mm,不存在相似准则。考虑正常雨滴直径变幅为0.1～3.5mm,降雨相似可由坡面径流相似主导准则韦伯相似准则确定,几何比尺宜大于10。根据试验资料,验证了相似准则的合理性和精度。该研究可为降雨及坡面径流模拟试验设计提供参考。