雨水集蓄利用中的水质问题及对策

针对目前雨水集蓄利用中的雨水水质安全问题,从大气污染、雨水收集、窖水贮存、窖水消毒等几个方面分析了集蓄雨水污染成因,提出了研发筛选集流和窖体新材料、优化水窖结构设计和改进消毒方法、加强集流面与水窖管理等防止窖水污染和改善窖水水质的措施。     

复合坡度下雨水高效集蓄利用模式研究

通过复合坡面人工模拟降雨径流冲刷试验,研究了2种雨强下4种下垫面模式的坡面径流调控效应,从产流时间、侵蚀量、径流量以及泥沙含量等方面分析了径流调控的机理。结果表明:帕特草+PAM是一种理想的措施,其坡面径流量和侵蚀量均最小,较裸地对照(CK)分别提高了93.02%和98.13%,其次是帕特草+地孔,PAM+地孔;单纯在裸地上打地孔的坡面径流调控效果较裸地对照效果不明显。坡度对不同下垫面复合措施的影响甚微,而降雨强度对其影响却极为显著。坡面雨水的集蓄利用复合措施与水土保持综合治理模式改变了坡面的小地形状况,增加了植物(作物)覆盖度,加大了降水的入渗速率和数量,对黄土高原的水资源有效利用具有理论指导作用。     

流域雨水利用智能决策系统的研制与开发

结合干旱半干旱地区特点及雨水利用存在的问题,提出了建立流域雨水利用智能决策系统的构思,确定了开发思路和流程,建立雨水资源化潜力、利用程度及各种需水量的计算模型,并通过雨水利用供需状况分析,提出了按6种情况进行规划决策。     

黄土高原泾河流域梯田对河道径流及生态基流影响

[目的]定量分析泾河流域梯田建设对河道径流、生态基流的影响程度,为流域梯田建设提供一定理论支撑。[方法]采用合作开发的嵌入梯田模块的SWAT(soil and water assessment tool)模型模拟河道径流量。[结果]嵌入梯田模块的SWAT模型在模拟河道径流时可满足模型模拟精度的要求;随着梯田面积增加,河道年径流量减少,生态基流保障程度提高,年、月生态基流不满足天数降低;梯田的年平均减流量为4.25×104 m3/(km2·a);梯田具有蓄洪补枯作用,且对丰水期的调控效果高于枯水期,对河道生态基流的影响为:枯水期平水期丰水期。[结论]嵌入梯田模块的SWAT模型在该流域具有较好的适用性,提高流域内梯田面积是滞洪补枯的有效手段之一,在一定程度上保障了河道生态基流。     

黄土高原小流域水力侵蚀模拟试验设计与验证

针对目前黄土高原小流域室内物理模拟试验结论不能很好地定量推广到野外实际流域开发工作中去的问题，该文基于降雨、径流及入渗的水动力学原理，利用相似论较完整地给出了一套可对黄土高原小流域降雨径流进行模拟试验研究的一种设计方法和模拟试验技术。验证结果表明，在正态条件下，满足几何相似、降雨相似、水力侵蚀产沙、输沙相似及床面变形相似等条件下所建造的黄土高原延安燕沟康家圪崂小流域模型，采用几何比尺为100时，其降雨、汇流、产沙、输沙是基本符合实际情况的，可以作为该流域治理水土流失、优化治理方案，寻求水土资源高效利用措施的工具。     

中国用水结构发展态势与节水对策分析

在分析中国用水结构与发展态势的基础上,进一步剖析了中国用水现状与节水工作中存在的主要问题,据此提出了在中国必须实施综合节水的战略构思,并就如何实施综合节水提出了若干对策与建议。得出如下主要结论:①近期我国年供水量将基本维持在5 600亿m³,不会有过大的增长;我国农业年用水量将基本控制在4 000亿m³左右,但必须满足16亿人口的食物安全需要。②农业、工业、生活用水比重在近期内将基本维持在7∶2∶1的水平,其发展态势为农业用水的比重逐渐降低,而工业、生活用水比重逐渐增加,2030年农业用水比重有可能降低到60%。③农业、工业、生活节水并重,实施综合节水战略;农业节水属战略性节水,国家应给予一定扶持,不必过分追求经济效益,但需建立符合国情的节水农业技术体系和配套的政策体系;工业节水、生活节水属效益节水,应以降低万元产值用水量,提高水的重复利用率为目标,依靠现代科学技术,水价政策调控与法律法规手段强制实施,并努力赶超国际先进水平。④科技节水、产业节水、政策节水实质性溶合,以科技节水为引导和支撑,以产业节水为主要内容,以政策节水作为保障条件,建立节水型社会。     

黄土丘陵沟壑区20年龄期梯田果园对不同标准极端降雨侵蚀调控作用

针对黄土丘陵沟壑区极端暴雨频发,严重威胁梯田果园安全生产,而梯田果园对不同标准的极端暴雨侵蚀调控研究薄弱这一科学问题,在延安方塔20年龄期的梯田果园上进行野外模拟降雨试验,对果树、坡面植被、坡面枯落物3种调控因子在降雨强度由百年一遇增大到万年一遇时的侵蚀调控效果开展研究。结果表明:(1)相较于无调控措施,枯落物的减水率由44.11%增大到52.55%,坡面植被的减水率由22.81%增大到26.98%,而果树对产流的消减作用存在阈值,其对产流的消减量为4.49～5.81 L/m~2。(2)相较于无调控措施,果树、坡面植被和枯落物对侵蚀产沙的消减量都随雨强增大而增大,但坡面植被的减沙率随暴雨标准提升而减小,果树的减沙率随暴雨标准提升呈正相关,当降雨标准超过千年一遇时,果树对产沙调控效果超过坡面植被,枯落物在减少侵蚀产沙中一直处于主导地位,其减沙率在60%以上。(3)梯田果园在3个调控因子综合作用下,减水减沙效益超过80%,遭受万年一遇暴雨时,次降雨侵蚀模数仅为93.75 t/km~2,低于容许土壤侵蚀量,说明随梯田果园生产年限增加安全标准提高。本研究能为黄土丘陵沟壑区数百万亩梯田果园梯安全生产提供科技支撑。     

含沙量对坡面流水动力学特性的影响研究

基于系列室内水槽冲刷试验,定量研究了在9°坡度、不同流量条件下含沙量对坡面流水动力学参数的影响。结果表明:随含沙量增加,水流雷诺数Re减小,水流紊动强度减弱。弗劳德数、水流流速及流速修正系数α随含沙量增加先呈减小趋势,当含沙量S>300 kg/m3时,各值均突然增大,并随含沙量的进一步增加趋于稳定,表明此时水流型态发生变化,α均值为0.554。含沙水流和清水水流能量损失比较标准不同,得到的结论也不相同。当S<300 kg/m3时,以相同Re或相同单宽流量作为比较标准,含沙水流阻力系数均大于清水对应值;当S>300 kg/m3时,以相同的Re作为比较标准,则含沙水流阻力系数小于清水对应值,以相同的单宽流量作为比较标准,则含沙水流阻力系数大于清水对应值。     

雨滴击溅对坡面径流输沙的影响

针对雨滴击溅下坡面径流输沙研究中存在的研究方法及机理需要深入探讨的问题,通过室内人工模拟降雨与放水冲刷试验相对比的方法,研究有无雨滴击溅对坡面径流输沙的影响。研究结果表明:雨滴击溅会增强水流的紊动作用和水流流态的不稳定性,但这并不意味着雨滴击溅总是增加坡面输沙的强度;当坡度较大时(10°～12°),随雨强的增加,雨滴击溅对坡面流单宽输沙率的贡献由增强转为抑制。初步给出坡面输沙的影响因素及雨滴击溅对坡面产沙的贡献关系。上述研究对深入探讨坡面输沙机理提供了新的认识。     

基于径流调控的集雨补灌苹果利用模式研究

针对我国优质苹果主产区黄土高塬沟壑区苹果的产量和品质常受干旱与水土流失及不合理施肥因素的制约,通过在典型高塬沟壑区塬面的降雨径流收集补灌苹果的水肥耦合试验,分析集雨补灌苹果利用模式的配置指标。结果表明适宜于黄土高塬沟壑区的集雨补灌苹果利用模式指标参数可初步确定为:不同降水保证率年份收集全部径流所需修建固化土集流面面积为360~570 m2/hm2,配置水窖容积为107.44 m3/hm2;补灌灌水定额57.75m3/hm2;补灌时间为萌芽期和果实膨大期;施肥纯量基准为0.2 kg/株;肥料配比N∶P∶K为1∶2∶2,同时该模式产投比达到1.41,且能有效的减少地表径流量,防止水土流失。最后提出了此模式适宜应用和推广的地区。