水生植物对水体中氮、磷的吸收与抑藻效应的研究

研究了不同水生植物对富营养化水体氮、磷的净化效果及其抑藻效应。结果表明:金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、苦草(Vallisneria spiralis)、空心菜(Ipomoea aquatica)、浮萍(Lemna minor)和菹草(Potamogetom crispusLinn)对富营养化水体中总氮、总磷、硝态氮、氨氮都有较好的去除作用,其中以空心菜和金鱼藻效果最好。培养21d后的空心菜对总氮和硝态氮的吸收率分别为76.93%和71.9%;培养21d后的金鱼藻对总磷和氨氮的吸收率分别达到了93.15%和91.2%。水葫芦(Eichhornia crassipes)、金鱼藻、浮萍都具有较好的抑制藻类生长的作用,培养过以上3种水生植物的水体也表现出抑藻效应。     

6种水生植物及其组合对模拟污水中磷的净化效果

[目的]针对河流湖泊水体污染严重现状,选择6种水生植物进行水质净化试验,为污染水体的水生植物治理提供选择依据。[方法]选择6种具观赏效果的水生植物菖蒲、美人蕉、大薸、凤眼莲、金鱼藻、穗花狐尾藻,采用静态水培的方法,研究6种水生植物及其组合对不同浓度模拟污水中总磷净化效果。[结果]单一水生植物试验中,凤眼莲在高(2 mg/L)、中浓度(0.5 mg/L)磷水体中总磷去除效果最好,去除率分别为95.9%,93.4%。金鱼藻在低浓度磷(0.1 mg/L)水体中总磷去除效果最好,去除率为91.1%。组合水生植物试验中,高浓度磷水体中金鱼藻+菖蒲+凤眼莲的水生植物组合对水体中总磷去除效果最好,去除率为96%。中浓度磷水体中穗花狐尾藻+菖蒲+凤眼莲水生植物组合总磷去除效果最好,去除率为98.8%。低浓度磷水体中穗花狐尾藻+菖蒲+大薸水生植物组合总磷去除效果最好,去除率为94.3%。[结论]选择的6种水生植物对总磷均有一定的去除效果,对水生植物的种植数量、面积、时间以及组合方式进行优化配置,可用于污染水体水质净化。     

模拟降雨条件下草被覆盖对坡地水土养分流失的调控机制研究

[目的]研究黄土坡面草被覆盖对拦蓄水沙及调控养分的作用,为黄土坡面治理提供科学依据。[方法]通过模拟降雨试验,收集降雨过程中坡面的径流泥沙样品,采用数据对比与统计分析相结合的方法,分析在不同草被覆盖条件下坡面径流泥沙以及养分磷流失过程,探讨草被覆盖率和草被格局对坡面泥沙及养分流失的调控作用。[结果]随着降雨历时的增加,径流呈平稳增长过程,泥沙、径流总磷、泥沙速效磷均呈波动变化过程;25%,50%,75%覆盖率坡面径流总磷和泥沙速效磷分别为裸坡流失量的66%,85%,80%和62%,47%,21%;草被格局对水沙养分调控作用的差异性表现为:泥沙径流泥沙速效磷径流总磷。[结论]草被对径流总磷的调控作用不强,对泥沙速效磷的调控作用显著;草被格局对径流和径流总磷的调控作用有限,对泥沙与泥沙速效磷的调控作用显著。     

多年生漂浮植物对富营养化水体的响应及净化效果研究

研究了喜旱莲子草、穗状狐尾藻、黄花水龙3种植物在富营养化水体中的生长响应及对水体的净化效果.结果表明,试验确定了穗状狐尾藻最佳生长阈值:N 0.05～0.1 mg/L,P 0.01～0.02 mg/L;黄花水龙:N 0.1～0.2 mg/L,P 0.005～0.01 mg/L.试验结果进一步确定了穗状狐尾藻、黄花水龙阈值氮磷比例范围分别为2 :1～10:1,10: 1～20:1.在试验第35 d时,穗状狐尾藻对总氮、总磷和叶绿素a去除率分别达到了90.5%,88.0%,90.0%,效果最佳;黄花水龙对NO_3~-N、NH_4-N去除效果最好.分别为85.0%,43.5%.对水体中氮的去除主要是微生物和植物吸收共同作用完成.试验进行到35 d时,所用供试植物体内最大积累量占水体初始总氮量的10.36%,仅占水体氮去除的一小部分;通过有植物处理和无植物处理(即对照)对水体中营养盐去除效果的比较得出:3种供试植物对水体氮代谢微生物有正激发效应.而对磷代谢微生物均有负激发效应.     

风车草对低污染水体氮磷的净化效能

为探讨湿地水生植物对低污染水体中氮磷的去除效果,以挺水植物风车草为研究对象,研究其对低污染水中氮、磷削减的日变化规律,及温度对净化效果的影响,并探究了系统中溶解性有机物的变化。结果表明:风车草对低污染水的氮、磷去除过程符合一级动力学方程,常温下(24～30℃)对TN、TP去除的一阶反应速率常数分别为0.449 3、0.502 8,70 h后对TN、TP的去除率高达82.87%、72.40%,日变化率分别为48.52%、40.31%,而低温(4～8℃)下风车草对氮、磷的去除效果明显受到抑制且根系活力显著降低;系统中溶解性有机物组分(紫外类腐植酸和类色氨酸)含量随时间延长而增加,相关性分析表明二者均利于水中氮磷的去除。研究表明,风车草对低污染水体中氮磷具有较好的净化效果,且其净化效能受温度的影响。     

大清河流域河岸植被带污染物净化能力研究

为了解决白洋淀上游河岸带植被类型单一、生态功能低下等问题,从河岸植被带截留、净化面源污染物的生态功能定位出发,选取2种草本和1种灌木为研究对象,通过模拟径流冲刷试验,研究河岸植被带对氮、磷及泥沙污染物的净化效果。结果表明：(1)与单一灌木相比,单一草本的净化效率更好,狗牙根(Cynodon dactylon)的总磷、总氮和泥沙的净化效率最佳,分别为10.88%,6.96%,34.20%;黑麦草(Lolium perenne)对氨氮和硝氮有较好的净化效果,分别为10.11%和9.54%;(2)在多组植物组中,胡枝子(Lespedeza bicolor)、狗牙根、黑麦草的草灌组合净化效率较好,在各项指标平均值上分别较裸土组提高了13.31%,10.84%,9.64%,12.36%,46.43%;(3)灌草和混草的植物组合对5项污染物指标的净化效率均较高,混植组的去除效果优于单一植物组。河岸植被带对面源污染有着一定的净化效果,其中灌草和混草组合的净化效果较好,胡枝子、狗牙根、黑麦草的草灌植物组合表现出最好的净化效果。     

白车轴草对冬季富营养化水体总磷净化效果研究

冬季是大多数水生植物处于衰亡的时期,植物资源匮乏,不利于植物对富营养化水体的周年净化,因此筛选适合于水生的旱生植物来修复富营养化水体是生态修复的发展方向。采用水盆浮板栽培技术,首次研究了白车轴草(Tri-folium repens Linn.)在冬季对成都犀池富营养化人工湖泊中主要元素磷的净化效果及动态过程,并与凤眼莲(Eichhorniacrassipes Solms.)的净化效果进行了对比。结果表明,浮板白车轴草在试验期间生长良好,对富营养化水体中总磷具有非常明显的净化效果,当投放量为1.25 g/L时,对总磷的去除率48 d内可达80%,并且重复性好,对总磷的去除过程拟合曲线符合三次方程。与凤眼莲相比较,白车轴草在冬季更易存活且对磷的净化效果更佳。     

10种水生植物的氮磷吸收和水质净化能力比较研究

选取10种水生植物水罂粟、黄花水龙、大聚藻、香菇草、水芹、大薸、凤眼莲、美人蕉、黄菖蒲和鸢尾等为研究对象,于2009年2月中旬至6月中旬在室内静水条件下对其吸收氮、磷和净化水质的能力进行了比较研究。结果表明：（1）不同水生植物的净增生物量差异较大,变化范围为109.9-1 511.1 g.m-2,其中香菇草净增生物量最高,是黄花水龙（最低）的13.7倍;（2）不同水生植物的氮、磷含量差异较小,其氮、磷量变化范围分别为13.67~26.38 mg.g-1和1.16~3.50 mg.g-1;（3）不同水生植物的水质净化能力差异较大,10种水生植物的水质氮、磷去除率范围分别为36.3%~91.8%和23.2%~94.0%,10种水生植物的氮、磷吸收贡献率分别占水质氮、磷去除率的46.3%~77.0%和54.3%~92.7%。水体氮、磷去除率与水生植物净增生物量存在较高相关性,而与植株氮、磷含量不存在相关性,因而氮、磷吸收量而不是植株氮、磷含量应作为水生植物筛选的一个重要指标。     

巢湖沿岸典型圩区油菜-小麦生长季营养盐输出特征

选择巢湖沿岸某典型圩区在油菜和小麦生长的秋、冬、春季,通过系统的野外调查、进排水观测、取样和室内水质分析,探讨圩区面源营养盐的输出特征.结果表明,圩区08-09季(2008年10月-2009年5月)和09-10季(2009年10月-2010年5月)2个油麦季降水量分别为412,704mm,排灌站总排水量分别为141,249mm,排水总氮浓度分别为0.7～17.0 mg/L和0.9～33.3 mg/L,总磷浓度分别为0.005～0.44 mg/L和0.013～0.87 mg/L,表现出比较大的变化幅度和年际差别,其流量加权平均浓度均超过了水体富营养化水平.氮的输出以可溶性无机氮(铵态氮和硝态氮)为主,其中硝态氮浓度高于铵态氮,可溶性磷占总磷比例年际差别较大.总氮与硝态氮表现出较一致变化规律,且其逐月变化与施肥较一致,而磷指标动态变化与磷肥的施用时间并不一致,这与输送过程中沟渠的滞留作用及磷的迁移转化有关.圩区沟渠水质空间变化表明减量化施肥对减少氮磷流失有一定的效果.08-09和09-10的2个油麦季总氮净输出通量分别为6.1,21.0 kg/hm2,总磷的净输出通量分别为0.14,0.35 kg/hm2,分别相当于氮、磷总施肥量的3.1％,10.5％和0.6％,1.4％.秋、冬、春季由于温度较低且并不是水体水华的爆发时期,但是由于油麦季长,排水营养盐浓度较高,营养盐净输出负荷大,大量的营养盐在受纳水体的累积作用对随后夏季巢湖水体富营养化的贡献不容忽视.可通过充分、合理地利用沟渠的滞留作用减少实际排入到受纳水体营养盐的总量.     

3种水培观赏植物净化模拟污水的试验研究

利用观赏植物净化水体是目前湖泊、污染水体治理研究的热点。选取春羽、绿萝和铜钱草3种常见观赏植物作为水培试验研究对象,探讨这3种植物的水生栽培技术并用去除率指标研究其对模拟污水(劣V类)的净化效果。结果显示:春羽、绿萝、铜钱草对污染水体均具有较好的适应性及水体净化能力,对污染水体中总磷(TP)的去除率均达90%以上,净化效果很好;对总氮(TN)的去除率分别为64.6%,74.2%,65.1%,对氨态氮(NH3-N)和硝态氮(NO-3-N)的去除率分别为93.3%,96.3%,95%和90.7%,99.3%,47.1%,除铜钱草外,净化效果显著;对水体中化学需氧量(CODcr)的去除率分别为33.2%,49.8%,44.3%;去除率均大于无植物对照处理。此外,在水培植物的生长过程中,测定了植物的株长、叶数和鲜重,其中鲜重能较好地反映生长情况与污水处理效果,可以为水培观赏植物应用于湖泊等污染水体的生态修复治理工程提供参考。     

关于确定黄河流域水土流失重点治理区的研究

过去确定黄河流域水土流失重点治理区主要采用来沙分配图法和多沙粗沙模数指标法,这两种万法都需用到粗泥沙资料,由于有泥沙颗分资料的测站较少,故其精度有限.根据河龙区间7～8月份水流平均含沙量300kg/m~3的指标,在含沙量分布图上确定出重点治理区,该万法只涉及全沙资料,而有全沙资料的站网控制密度相对比有粗泥沙资料的站网控制密度耍大得多,因此其精度也就高得多.黄河流域重点治理区为11.3万km~2,其中河龙区间为5.7万km~2,泾洛渭河为3.2万km~2,祖厉河、苦水河为2.4万km~2,河龙区间的5.7万km~2是重点中的重点.     

黄土高原坡耕地泥沙输移特征分析

在野外利用人工模拟降雨试验,分析了20,40,60m坡长下的输沙率、含沙量及累积产沙量—径流量的变化特征。结果显示,当雨强小于2.0mm/min时,最大输沙率出现在40m坡长;而当雨强大于2.0mm/min时,最大输沙率出现在60m坡长。在试验雨强范围内,最大含沙量总是出现在20m坡长。累积产沙量—径流量随时间变化趋于平稳。试验结果表明,为遏制黄土高原坡耕地水土流失,实践中应采取垄作等措施增加坡面糙度和改变坡面形态,防止在20m坡长形成高含沙水流和后续坡长的输沙率。     

Conceptual Models and Budgets for Sediment Management at the River Basin Scale (12 pp)

Background, Aims and Scope   Sediment management in rivers basins has tended to deal with local issues associated with either excessive amounts of sediment (clean and contaminated) or sediment deficit. With sediment management increasingly needing to address both sediment quantity and sediment quality issues, it is becoming increasingly apparent that for sediment management to be effective the river basin represents the most appropriate scale for consideration. Although local and site-specific sediment issues are still likely to be the main scales at which interventions are made they need to be placed within a broader context and with full appreciation and consideration of their impacts within the river basin. This paper describes some of the reasons why the river basin scale represents the most appropriate scale for sediment management, while recognizing the needs for site-specific interventions. It also describes the development of conceptual river basin models (CRBM) for sediment. Main Features   A CRBM should identify, in a conceptual framework, the relevant key environments (subsystems) within a river basin and the interrelationships between the environments. From a sediment perspective, key information includes the identification of sources of sediment (and associated contaminants and nutrients), the pathways of sediment and contaminants within and between the various environments, and the role of storage elements. Additional information that informs the CRBM includes, the assessment of sediment fluxes (including storage), the residence time of sediment storage, and information on exchanges between sediment and contaminants, although such information is often not available at the scale of the river basin. An example of a CRBM for sediment for a hypothetical river basin and examples of several sediment budgets (for basins in USA and Zambia, and for Europe) are presented which are based on data and information on sediment sources, sediment fluxes and storage. These are discussed and some of the advantages and disadvantages for decision-making for sediment management are described. Conclusion and Recommendation   Conceptual frameworks and models for sediment offer considerable potential for certain stages of the management process. They are, however, only part of a much larger decision-making process, which involves, amongst other things, stakeholder participation, evaluation of the appropriate legislation and guidelines, and the use of risk assessment and societal cost-benefit analysis.     

沙棘柔性坝对砒砂岩沟道泥沙粒径分布及有机质影响

为了进一步研究沙棘"柔性坝"对砒砂岩沟道泥沙的影响,基于内蒙古砒砂岩地区沙棘"柔性坝"野外试验,根据单座沙棘"柔性坝"一次降雨淤积后的试验数据,运用对比分析的方法,研究了沙棘"柔性坝"对砒砂岩沟道泥沙粒径分布及有机质的影响及其拦沙效果。结果表明:单座沙棘"柔性坝"能够提高砒砂岩沟道泥沙有机质含量,具有淤粗排细的分选功能和良好的拦沙效果。泥沙有机质从沙棘"柔性坝"上游到下游逐渐增加,沿泥沙剖面表现出先增后减的趋势;泥沙粒径从沟道上游到下游先增大后减小,沿一次降雨淤积的泥沙剖面也表现出先增后减的趋势;暴雨后沙棘"柔性坝"单位面积淤积泥沙的平均厚度为0.369m,与对比沟相比,淤积的泥沙厚度明显较高。     

黄土丘陵区淤地坝建设后小流域泥沙拦蓄与输移特征

了解淤地坝建设后小流域泥沙拦蓄与输移的变化特征对正确认识和评价淤地坝的减蚀作用有重要意义.该文通过对黄土丘陵区王茂沟流域1953-2015年不同时段内淤地坝的拦沙量和流域出口输沙量的分析,研究了坝系建设后泥沙拦蓄、输移和侵蚀的变化过程与特征.研究表明,王茂沟流域年均拦沙模数呈减少-增加-再减少的波动变化趋势;流域年均输沙模数呈先增加后减少的变化趋势;1953-1986年期间,不同阶段的年均侵蚀模数变化不大,1987年后呈显著下降趋势.流域治理后期与初期相比,年均拦沙模数、输沙模数和侵蚀模数分别下降了79.3％、90.6％和83.9％.淤地坝建设初期,有效库容对流域拦沙模数和输沙模数的变化有重要影响,侵蚀性降雨频发和较低的水土流失治理度是侵蚀强烈的主要因素;流域治理后期,侵蚀性降雨及其发生频次的减少,水土流失治理度的提高与稳固,是流域拦沙、输沙和侵蚀产沙显著下降的主要原因.淤地坝在控制流域侵蚀产沙、减少泥沙输移方面作用显著,但要达到持续有效的作用,坡面治理不容忽视,两者兼顾是黄土丘陵区水土保持的必由之路.     

黄河流域第三副区坝系拦沙输沙监测成果分析

黄河流域第三副区聂家河小流域坝系工程布局以现有骨干工程为骨架,各级沟道自上而下逐段布设小型淤地坝、中型淤地坝和骨干工程,分级拦蓄径流泥沙;在其示范坝系的典型淤地坝上布设了降雨、拦沙及输沙监测点.监测结果表明:坝系工程抬高了侵蚀基准,稳定了沟坡,控制了沟床下切和沟岸扩张,增强保土保水能力,尤其骨干坝在坝系拦沙中起关键作用,能够快速有效地拦蓄径流泥沙,控制水土流失,是水土保持生态建设的重要措施,为保护下游河流安全起到了重要作用.     

降雨产沙资料整理方法对两者关系的影响

合理的水土流失资料整理方法是挖掘数据内在规律的基础,通过采集江西省赣县花岗岩次生马尾松林地不同植被恢复类型小区2010—2011年2 a的降雨产沙资料,研究了4种整理方法对降雨产沙关系的影响。结果表明:加大资料整理的时间尺度和降雨间隔时间,可以显著提高降雨产沙之间的相关性,同时整理方法对拟合曲线的性质产生影响,综合考虑拟合优度和曲线性质的一致性,可以采取周晴方法的幂函数来描述不同类型小区降雨产沙之间的内在关系;植被恢复减弱了产沙速率,随着降雨量的增加,纯林小区的产沙速率下降,百喜草恢复小区变化缓慢,低郁闭度胡枝子恢复小区增加迅速,因此侵蚀严重的林地应首先实施草本植被恢复,逐步实现乔灌草生态结构恢复。     

非硬化路面侵蚀产沙规律野外模拟试验

为了科学治理非硬化路面水土流失,采用野外放水冲刷试验,对非硬化路面侵蚀产沙规律进行了试验研究。结果表明,同一坡度不同放水流量与同一放水流量不同坡度条件下,非硬化路面产沙随时间的变化形式均有3种,分别为平缓型、多峰型和单峰型。对同一路面不同观测断面的产沙量分析发现,产沙量沿坡面的空间变化形式分别为波动式减小、逐渐式减小和先增大后减小。、得出平均含沙量与放水流量呈对数相关,产沙率与放水流量、平均含沙量与坡度、产沙率与坡度均呈直线相关。以期为非硬化路面的水土流失预测和治理提供科学依据。     

上方来水来沙对细沟侵蚀产沙过程的影响

利用双土槽系统径流小区 (供沙土槽和试验土槽 ),定量研究了不同上方来水含沙量和不同降雨强度下 15^°坡面上方来水来沙对坡下方细沟侵蚀产沙过程的影响。结果表明,坡上方来沙量不但被径流全部搬运,且坡上方来水在坡下方细沟侵蚀槽引起另外的侵蚀产沙量 S。坡面细沟侵蚀过程以侵蚀—搬运过程为主。上方来水对细沟侵蚀产沙的贡献受上方来水含沙量和降雨强度的影响。降雨强度的增加或上方来水含沙量的减少,使 S值的增加更为显著.